Análisis estructural de vehículos espaciales
A pesar de que los vehículos espaciales operan en un entorno de microgravedad, deben estar diseñados para soportar grandes cargas. Adicionalmente, a la par que resistentes deben ser ligeras, ya que cada kilogramo lanzado al espacio debe ser aprovechado al máximo. Por ello, el diseño de las estructuras que puedan soportar dichas cargas, al mismo tiempo que cumplen otras funciones, es un problema desafiante a la vez que muy interesante.
Las cargas más severas en la vida de un vehículo espacial se dan durante el lanzamiento. En ese breve espacio de tiempo, de unos minutos, tenemos fuerzas acústicas, vibraciones tanto aleatorias como sinusoidales y cargas de choque. Los requisitos estructurales que impone acelerar en unos minutos desde cero hasta varios kilómetros por segundo son severos. Además, dada la naturaleza del entorno espacial, donde un vehículo puede tener diferencias de temperaturas entre unas áreas y otras de centenas de grados, los esfuerzos y deformaciones debidas a fenómenos termo-elásticos también deben tenerse en cuenta, más en estructuras que necesitan gran estabilidad dimensional.
El análisis y verificación de estructuras de vehículos espaciales es la disciplina que se encarga de prever, analizar y evitar los posibles efectos nocivos de estos entornos para asegurarse de que el vehículo cumple la misión que le ha sido asignada (y en casi un cien por cien de los casos sin posibilidad de reparación tras el lanzamiento).
Para ello, en las primeras fases del diseño se modelan matemáticamente tanto la estructura como las cargas, típicamente mediante un modelo de elementos finitos (FEM), y se realizan los análisis para ver si la estructura es apta para la misión. Sucesivamente se van haciendo modificaciones del diseño y repetidos análisis hasta que se cuenta con un diseño suficientemente prometedor con unos márgenes de seguridad suficientemente amplios. Llegados a este punto comienza el prototipado y posteriores ensayos mecánicos para verificar y ajustar los modelos matemáticos, y se va realizando este proceso iterativamente hasta que se llega a un diseño final, apto para ir al espacio.
Nuestros proyectos
ESA CDF RoboCrane – Lunar Caves (system engineering and thermal control)
HYPSO 1&2 (apoyo)