All the space you need ATV: Un remolcAdor pArA
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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