Investigadores de la <a href="http://www.urjc.es/" title="Universidad Rey Juan Carlos" alt="Universidad Rey Juan Carlos" target="_blank">Universidad Rey Juan Carlos</a> (URJC) desarrollan una estrategia para prolongar la vida útil de misiones espaciales científicamente activas que han tenido fallos en el sistema de control de la orientación de la nave.
En muchas ocasiones, el sistema de control de la orientación de las naves experimenta fallos en las ruedas de inercia, el agotamiento de los consumibles o la degradación, envejecimiento y obsolescencia de sus componentes. El principal objetivo de este estudio ha sido desarrollar una nueva técnica para extender la vida útil de las misiones espaciales. La innovadora estrategia planteada por investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de la URJC ha sido publicada en la revista científica Acta Astronautica y ofrece diferentes ventajas. Por un lado, se ha diseñado una técnica de control de la orientación para sistemas infra-actuados, es decir, naves espaciales con un número de actuadores o dispositivos para el control de la orientación inferior a tres.
Por otro lado, los científicos proponen la utilización de un sistema de control híbrido que combina de forma eficiente la acción de las ruedas de inercia aún operativas con los propulsores a chorro. Ambas herramientas son los actuadores más usados para el control de la orientación de naves espaciales. "La principal ventaja de las ruedas de inercia es que consumen energía eléctrica procedente de generadores fotovoltaicos y, por lo tanto, renovable. Su principal desventaja es que una vez alcanzada la velocidad máxima no son capaces de seguir reorientando la nave. Los propulsores a chorro no tienen esta limitación, pero consumen combustible que se termina agotando", explica Ernesto Staffetti, coautor del estudio. La estrategia de control desarrollada prevé la utilización principal de las ruedas de inercia y la intervención de los propulsores a chorro solo cuando las ruedas estén saturadas. "Esta lógica de control es capaz de recuperar la controlabilidad completa de la nave espacial y los tiempos de maniobra son comparables a los de una nave en pleno rendimiento", apunta el investigador de la URJC.
APLICACIONES DEL CONTROL HÍBRIDO
La importancia del diseño, desarrollo e implementación de sistemas de control de la orientación con actuación híbrida se pone de manifiesto tras una serie de recientes fallos en las ruedas de inercia en naves espaciales durante sus misiones principales.
Algunos ejemplos de naves espaciales que han sufrido fallos en una o más ruedas de inercia han sido el telescopio espacial Hubble, la sonda Cassini-Huygens, el vehículo orbital 2001 Mars Odyssey o el observatorio espacial Kepler.
Referencia bibliográfica:
Alberto Olivares, Ernesto Staffetti. 2018. Hybrid switched time-optimal control of underactuated spacecraft. Acta Astronautica, Vol. 145, Pages 456-470. DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.01.051
