Colocar el diseño modular de satélites en el centro de las futuras operaciones espaciales
El ecosistema espacial europeo está evolucionando rápidamente y surgen muchas oportunidades gracias al impulso hacia más misiones flexibles, sostenibles y rentables. Esto abre puertas especialmente para las pymes y las empresas emergentes, para contribuir con tecnologías innovadoras vinculadas al mantenimiento en órbita, la extensión de la vida útil de los satélites y el diseño modular. Aún así, existen desafíos. «Más allá de las dificultades puramente técnicas, la estandarización sigue siendo limitada, lo que hace más complicada la interoperabilidad entre los sistemas. Además, los nuevos métodos no siempre son compatibles con las arquitecturas de las misiones existentes, lo que hace que la integración y la financiación sean más difíciles, un problema del tipo "el huevo y la gallina"», dice Pierre Letier de Space Applications(se abrirá en una nueva ventana). El proyecto SCHUMANN(se abrirá en una nueva ventana), coordinado por Letier y centrado en los componentes satelitales, se creó para avanzar en la modularidad y estandarización del ecosistema espacial europeo. En SCHUMANN se desarrollaron dos elementos contribuyentes clave: un módulo de satélite funcional de reabastecimiento (RTa, por sus siglas en inglés) y una especificación de diseño y desarrollo para un kit de construcción de naves espaciales (DSSCK, por sus siglas en inglés). Se cumplió una ambición adicional: madurar la interfaz de «hardware» HOTDOCK(se abrirá en una nueva ventana) en una configuración de reabastecimiento de combustible.
Diseñar satélites modulares y estandarizados
Un módulo espacial funcional (FSM, por sus siglas en inglés) es un bloque de construcción estandarizado que proporciona una función de satélite específica, como energía, propulsión o comunicación. Están estandarizados (forma e interfaz similares) y diseñados para una integración, reemplazo o actualización fáciles, lo que hace que el diseño y el mantenimiento de los satélites sean más flexibles. En SCHUMANN se desarrolló un módulo de RTa de prueba de concepto para almacenar y transferir combustible en el espacio, lo que permite que los satélites se reabastezcan de combustible durante su misión, extendiendo así la vida útil de los activos espaciales actuales. El módulo se desarrolló utilizando componentes básicos derivados de proyectos anteriores financiados con fondos europeos, como HOTDOCK (interfaz de «hardware») y ESROCOS(se abrirá en una nueva ventana) (interfaz de «software»), para garantizar la compatibilidad con las futuras misiones de servicio europeas. Mientras tanto, se creó el kit de construcción de naves espaciales (DSSCK) como guía y herramienta de «software» para ayudar a los desarrolladores a diseñar módulos de forma estandarizada y compatible, incluso si provienen de diferentes proveedores. Para ello, el equipo de SCHUMANN desarrolló una plataforma de «software» llamada RESONANCE.
Beneficiar a futuras misiones y prolongar la vida útil de los satélites
El equipo de SCHUMANN realizó varias pruebas de validación, especialmente para el módulo de reabastecimiento RTa, incluidas pruebas funcionales de transferencia de combustible, pruebas de vacío térmico y pruebas de vibración. Para el «software» del DSSCK, se realizaron pruebas internas de funcionamiento en seco y evaluaciones externas mediante casos de uso realistas. «Demostramos de manera satisfactoria el potencial de las tecnologías de las naves espaciales modulares, incluida la validación de la transferencia de fluidos del RTa a 200 bar sin fugas y conexiones confiables de energía y datos. El «software» RESONANCE del DSSCK fue bien recibido y con algunas mejoras podría ayudar a reorientar el diseño y las operaciones de los satélites», señala Letier. En SCHUMANN también se mejoraron de manera crucial los aspectos mecánicos, eléctricos y de fluidos de la interfaz de «hardware» de HOTDOCK, validando el rendimiento en condiciones relevantes mientras estaba integrado dentro de un módulo de tanque de reabastecimiento de combustible. «Demostramos su versatilidad, no solo como cambiador de herramientas para brazos robóticos, sino también como una solución confiable para transferir gas a alta presión, junto con energía eléctrica y datos, entre módulos en el espacio», explica Letier.
Más sostenibilidad, competitividad y autonomía en el espacio
«Nuestros resultados ayudan a acercar a Europa a un futuro en el que los satélites ya no serán desechables, sino actualizables y reutilizables, reduciendo costes y residuos», añade Letier. Este cambio es parte de una tendencia que está redefiniendo cómo operamos los satélites en el espacio. En el proyecto también se contribuye a la competitividad europea acelerando los ciclos de desarrollo y la velocidad de transición de la investigación al mercado. Para ello, el siguiente paso será avanzar en la maduración técnica, lo que llevará a las demostraciones en órbita. «Si bien el RTa aún no está listo para el mercado, los resultados están cerca de ser explotados y ya están atrayendo el interés de la industria. Y en base a los comentarios y el interés de los evaluadores beta del DSSCK, vemos un potencial muy prometedor para una futura explotación comercial», concluye Letier.
