Los propulsores eléctricos de media potencia alcanzan nuevas cotas
A fin de seguir el ritmo de las exigencias cambiantes de los despliegues de grandes satélites de nueva generación, Europa se ha comprometido a proporcionar a su industria espacial una solución de propulsión altamente competitiva y fiable. El equipo del proyecto CHEOPS MEDIUM POWER, financiado con fondos europeos, se centra en el desarrollo de un sistema de propulsión eléctrica (EPS, por sus siglas en inglés) de media potencia que aprovecha la tecnología de los propulsores de efecto Hall y está llamado a revolucionar la propulsión de las naves espaciales.
Elevar los niveles de rendimiento
Encabezado por Safran Spacecraft Propulsion, el consorcio pretende alcanzar un nivel de preparación tecnológica (NPT) de seis y siete para un EPS dual de media potencia. «Nuestras actividades consisten en perfeccionar el sistema para que funcione eficazmente tanto en el modo de alto empuje para la elevación de la órbita como en el modo de alto impulso para el mantenimiento en posición, garantizando a su vez un bajo consumo de combustible y la compatibilidad con los propulsores de xenón y criptón», señala Vanessa Vial, coordinadora del proyecto. Los socios del proyecto también aspiran a reducir en un 30 % los costes totales del EPS para satélites en órbita terrestre geoestacionaria y configuraciones de navegación. A partir de su amplia experiencia se centran en métodos de optimización del diseño en función de los costes, la racionalización de los procesos de producción y la mejora de las funcionalidades de los sistemas y subsistemas. Por último, el equipo del proyecto pretende mejorar los métodos de diagnóstico para las pruebas en tierra y las posibles aplicaciones en el espacio, con el objetivo de comprender mejor los efectos de las condiciones terrestres en el rendimiento del sistema.
Mejoras del sistema
Para alcanzar sus objetivos, los socios del proyecto se centran en avances graduales a nivel de sistemas y subsistemas. «Eso debería mejorar la madurez de ciertos componentes clave, como la unidad de propulsión, la unidad de procesamiento de energía y el sistema de gestión de fluidos, elevándolos a un NPT de 6 y 7 para 2024», afirma Vial. Las iniciativas para optimizar la unidad de procesamiento de energía incluyen la racionalización de sus funciones y la selección de componentes más baratos, pero igualmente fiables. El sistema de gestión de fluidos incorporará productos comerciales disponibles en el mercado y aptos para el espacio, garantizando que pueda soportar un número variable de propulsores por satélite. Además, la unidad de propulsión cubrirá varias misiones en el segmento de mercado objetivo, lo cual reducirá significativamente la necesidad de desarrollar nuevos productos con cada misión.
Actividades del proyecto
El equipo del proyecto comenzó con el diseño de equipos flexibles que pudieran adaptarse no solo a la arquitectura de referencia, sino a diversas misiones. Para ello se realizó un análisis detallado de la fiabilidad y se calculó el equilibrio entre las necesidades de potencia, la relación potencia-empuje y las compensaciones de rendimiento necesarias para optimizar tanto la elevación de la órbita como el mantenimiento en posición. La segunda fase se centró en el perfeccionamiento de las especificaciones técnicas del EPS de media potencia, incorporando los comentarios de los grandes integradores de sistemas para mejorar tanto la capacidad de elevación de órbita como la de mantenimiento de la estación. Los avances paralelos en diagnósticos no intrusivos ofrecieron una visión del rendimiento y la dinámica interna de los propulsores, revelando oscilaciones complejas y radios giratorios en condiciones específicas. El desarrollo del programa informático Club Design y del código EP2PLUS-2 facilitó el análisis del coste del valor, así como la realización de simulaciones precisas del penacho de plasma, respectivamente.
Nuevos logros en los propulsores eléctricos de media potencia
A partir de los éxitos de su fase inicial, el equipo de CHEOPS MEDIUM POWER aspira a hacer más competitiva la industria espacial europea. «Nuestra ambición es introducir en todo el mundo un EPS que ofrezca un alto empuje y un elevado impulso específico, a la vez que alarga su ciclo de vida. Este innovador diseño de EPS debería servir tanto a los mercados tradicionales ―telecomunicaciones y navegación― como a los sectores emergentes», explica Vial. El equipo de CHEOPS MEDIUM POWER también aborda las futuras demandas del mercado, tratando de reducir tanto los costes no recurrentes como los recurrentes a través del diseño, la fabricación, las pruebas, la cualificación y los plazos de entrega. «Tratamos de racionalizar los procesos de producción para lograr ciclos de fabricación más cortos, una mayor calidad, una fabricación más ajustada, plazos de montaje más rápidos y una mejor gestión de las tolerancias. En última instancia, aspiramos a transformar las bases de las prácticas de diseño y fabricación a largo plazo, aumentando así la valiosa carga útil y los ingresos generados», concluye Vial.
Palabras clave
CHEOPS MEDIUM POWER, elevación de la órbita, mantenimiento en posición, propulsor eléctrico de media potencia, sistema de propulsión eléctrica, propulsor de efecto Hall, Safran Spacecraft Propulsion
