Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos han presentado una estrategia para aumentar la vida útil de las naves espaciales que, con misiones todavía activas, han sufrido fallos en sus sistemas de orientación. Entre las soluciones figura un control híbrido que combina la acción de dispositivos estabilizadores todavía operativos junto con propulsores a chorro.
En muchas ocasiones, el sistema de control de la orientación de las naves espaciales experimenta fallos en las ruedas de inercia (un dispositivo o 'actuador' para estabilizarlas), sufre agotamiento de los consumibles, así como la degradación, envejecimiento y obsolescencia de sus componentes.
En este contexto, investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Rey Juan Carlos han desarrollado una nueva técnica para extender la vida útil de las misiones. La innovadora estrategia, publicada en la revista Acta Astronautica, ofrece diferentes ventajas. Por un lado, se ha diseñado una técnica de control de la orientación para sistemas infraactuados, que están en naves con un número de actuadores 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.
Misiones con fallos en las ruedas de inercia
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 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. "Hybrid switched time-optimal control of underactuated spacecraft". Acta Astronautica 145: 456-470, abril de 2018.
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