All the space you need ATV: Un remolcAdor pArA

All the space you need ATV: Un remolcAdor pArA

Satellites
Space Transportation
Services
ATV: Un remolcador para la Estación
Espacial Internacional
e
l ATV (Automated Transfer Vehicle), al igual
que el laboratorio espacial Columbus, es un
elemento esencial de la contribución europea a la Estación Espacial Internacional (ISS). Cinco ATV darán servicio a la ISS a intervalos de entre 18 y 24 meses hasta
el año 2015.
El ATV, cuya primera unidad lleva el nombre de Jules Verne,
es un vehículo logístico de carga que suministrará a la ISS
equipos científicos, recambios y combustible, además de
víveres, aire y agua. El ATV es también un remolcador, que
All the space you need
llevará a bordo unas cuatro toneladas de propelente en su
propio sistema de propulsión y podrá hacer ajustes a la órbita
y actitud de la ISS. Al final de su misión, se llenará el ATV con
desperdicios, se desacoplará y se desintegrará a continuación en la fase de reentrada a la atmósfera terrestre.
Como contratista principal para la Agencia Espacial Europea
(ESA), Astrium lidera un equipo industrial que incluye a 30
contratistas clave de los diez países europeos que participan
en el programa ATV, junto con Rusia y Estados Unidos, y por
un espacio de tiempo de casi 15 años.
Perfil de misión
El ATV avistado por la ISS
Atraque del ATV en la ISS
La tripulación de la ISS
entrando en el ATV
Una misión tipo de ATV comienza con el despegue desde
Kourou de un lanzador Ariane 5 ES especialmente adaptado.
Después de la separación del lanzador, monitorizada desde
el Centro de Control en Toulouse (Francia) y en contacto con
los Centros de Control de la ISS en Houston (USA) y Moscú
(Rusia), se activarán los subsistemas de propulsión, telecomunicación y navegación del ATV y sus paneles solares serán
desplegados. Después de varios días en órbita y una serie de
maniobras de posicionamiento, el ATV entrará en el campo
de visión de la ISS. Entonces sus computadores de a bordo
controlarán las operaciones de la aproximación final al módulo
ruso Zvezda localizado al final de la ISS. La fase de atraque está
totalmente automatizada. En el evento de que algo no se cumpla en el procedimiento, los ordenadores de ATV, la tripulación
de la estación y los operadores en Tierra pueden iniciar varias
maniobras, incluyendo un protocolo de desvío permitiendo
que el ATV se retire distanciándose de la ISS antes de hacer un
nuevo intento de atraque. Una vez que se haya completado el
acoplamiento, se establecerán las conexiones eléctricas, mecánicas y de fluidos entre la ISS y el ATV. Desde este momento, se convierte en un módulo más de la ISS en toda regla, y la
tripulación puede acceder al vehículo para empezar a descargar su contenido o, a activar las operaciones de transferencia
de agua y gases. La transferencia para rellenar los depósitos
de propelente de la estación, se hará a través de unas tuberías flexibles y bajo el control exclusivo de la ISS. El sistema de
propulsión del ATV será también activado regularmente para
ejecutar maniobras de corrección
de la órbita y actitud de la estación
espacial a intervalos promedio de
entre 10 y 45 días.
El ATV puede permanecer acoplado a la estación unos seis meses. Al final de este período, y
habiendo cargado desperdicios
de la ISS, la escotilla que conecta
Desintegración del ATV al final de su misión
el ATV con la estación, será cerrada por la tripulación. Entonces el vehículo se separará automáticamente y maniobrará para moverse fuera de la órbita de la
estación. Este procedimiento, se llevará a cabo por encima del
océano Pacífico y el vehículo será destruido por combustión
en las densas capas del la atmósfera.
Comunicaciones
y control
Una misión tan compleja como la de ATV requiere sistemas
múltiples de comunicación, tanto para comunicarse con el
Centro de Control de ATV (ATV-CC) en Toulouse (Francia),
los centros de control en Houston y Moscú o con la misma
ISS. Más de 5.000 comandos pueden ser enviados al ATV,
quien a su vez puede retransmitir hasta 35.000 parámetros
de telemetría. A lo largo de su misión, el ATV será monitorizado efectivamente por el ATV-CC del CNES, responsable
de analizar las misiones de ATV, coordinando los recursos en
Tierra y dirigiendo las operaciones en vuelo. Astrium también
desarrolló y validó los procedimientos de control del vehículo
utilizados por el ATV-CC, así como el software empleado en
Tierra para propósitos de control y de interpretación de los
datos de telemetría.
Centro de Control de ATV (ATV-CC) en Toulouse
Astrium prime products from left to right:
Spacelab in the Space Shuttle cargo bay,
Columbus laboratory, Atmospheric
Re-entry Demonstrator (ARD),
Automated Transfer Vehicle (ATV).
Componentes clave
El ATV tiene forma cilíndrica con una longitud de más
de 10 m. y un diámetro de 4,5 m. Su peso en el momento
del despegue en un Ariane 5 desde Kourou, estará cerca
de la 21 toneladas, de las cuales 9 son de carga. Los
módulos que constituyen el ATV son:
• El módulo de carga integrado (ICC – Integrated Cargo
Carrier). Está compuesto principalmente de una cámara
presurizada que se utiliza para transportar los suministros
y los equipos científicos. Incorpora una estructura
interna capaz de integrar 8 armarios de almacenamiento.
También tiene depósitos para el propelente, el agua y los
gases (aire, oxígeno y nitrógeno) para los sistemas y la
tripulación de la ISS.
• El módulo de servicios (SSA – Spacecraft
Subassembly), que aloja el sistema de propulsión del
ATV, los cuatro motores principales y 28 pequeños
motores (8 de los cuales están montados en el ICC),
junto con el sistema de aviónica, constituyendo el
cerebro del vehículo.
• El sistema de atraque con la ISS, diseñado y construido
por los rusos, idéntico al que han utilizado las naves
Soyuz y Progress durante 30 años.
• El sistema generador de potencia eléctrica. Para
producir su suministro de potencia eléctrica, el ATV
utiliza cuatro generadores solares desplegables, cada
uno con cuatro paneles que miden 1.16 x 1.82 m. Estos
generadores solares pueden producir hasta 3,86 Kw.
de potencia eléctrica al final de vida.
Dimensiones
Longitud Total
Diámetro Exterior
4.48 m
Volumen Presurizado
42 m3
Total*
7,667 Kg.
Dentro del modulo
presurizado*
5,500 Kg.
Agua*
840 Kg.
22.28 m
Gas*
Propelente para
los módulos rusos*
Peso
Vacío
Instalación de los paneles solares
del ATV (Kourou)
Capacidad de carga
10.77 m (con adaptador, sonda retraída)
10.27 m (sin adaptador, sonda desplegada)
Envergadura
Vista de los componentes principales
del ATV
10,470 Kg.
Propelente para
impulsar la ISS*
Consumibles
100 Kg. (N2, O2, aire)
860 Kg. (UDMH y peróxido nitrógeno)
4,600 Kg. (MMH y MON)
2,613 Kg. (propelente y He)
Módulo de Carga
(ICC)
5,150 Kg.
Módulo de Servicio
(SSA)
5,320 Kg.
Desperdicios al final
de la misión
6,340 Kg. (de los cuales 840 Kg. líquidos)
20,750 Kg. (con adaptador)
19,670 Kg. para “Jules Verne”
Potencia eléctrica
de los paneles solares
3,8 Kw. al final de vida
Peso máximo
al despegue
*Valores máximos para cada subsistema, no se pueden conseguir
simultáneamente en una misma misión.
Esta es la primera vez que Europa se ha embarcado en un programa de desarrollo de tal complejidad. El ATV es el satélite
europeo más grande jamás construido. También es un módulo
orbital de la estación y sobre todo, un vehículo capaz de maniobrar autónomamente, algo sustancialmente más avanzado que
todas las etapas superiores previamente construidas en Europa.
El ATV también es el primer vehículo del mundo diseñado para
llevar a cabo operaciones de encuentro y atraque de manera
totalmente autónoma. Como requisito, el ATV tiene que “dar
en el blanco” de unos 60 cm. de ancho, viajando a una velocidad de 28.000 Km/hr, a una altura de 4.300 Km., con una
precisión de 10 cm. y a una velocidad relativa de 7 cm/s. El
control del vehículo ha requerido la creación del programa de
vuelo más complicado jamás escrito en Europa, conteniendo
casi 500.000 líneas de código o el equivalente a diez veces el
Vista del sistema de atraque del ATV (Kourou)
Astrium
Avda. de Aragón, 404
28022 Madrid – España
Tel: +34 (0)91 586 37 41
www.astrium.eads.net
programa de vuelo desarrollado para el Ariane 5. Para su diseño y desarrollo, el ATV se ha beneficiado de la experiencia adquirida por la industria europea- y en particular por el contratista principal de ATV, Astrium- en las áreas de transporte espacial
(Ariane), propulsión espacial (motores de satélites), plataformas orbitales (Eureca y Envisat), software de vuelo (Ariane y
Columbus), y misiones tripuladas (Spacelab y Columbus).
Además, dado que el ATV dará servicio a la ISS de forma regular, ha sido necesario montar unas instalaciones de producción,
integración y de ensayos múltiples en Europa.
Cargando los suministros a bordo del ATV (Kourou)
Documento no contractual, sujeto a cambios, impreso en Francia. © EADS Astrium 2008. © Fotos: EADS Astrium, ESA/CNES/ARIANESPACE/Photo Activité Optique Vidéo CSG, D. Ducros/ESA, Silicon Worlds, CNES/Benjamin Guidre, NASA, Silicon Worlds/Photos Terre : courtesy NASA.
Este documento utiliza papel Condat Silk que garantiza la gestión sostenible de los bosques. Fue impreso por una imprenta Imprim’Vert que no utiliza productos tóxicos. Además, esta imprenta asegura el almacenado de los productos y deshechos, organizando su recolecta.
Un reto tecnológico e industrial