Desarrollo de sistemas de lanzamiento en Argentina
Navegación, Guiado y Control
El objetivo de la actividad Sistema de Navegación, Guiado y Control es el Desarrollo, Implementación, Validación funcional y Calificación ambiental de un Modelo de Vuelo de un Sistema de Navegación, Guiado y Control para un vehículo lanzador, y la adaptación de un subconjunto (Navegación y Control) de este sistema para su utilización en la Determinación y Control de Actitud y Órbita de un satélite artificial.
Para el sistema de navegación se considera el uso combinado de GPS con un sistema de navegación inercial formado por una terna de giróscopos y acelerómetros de precisión media.
Para el sistema de guiado se consideran órbitas nominales coherentes con las del Plan Espacial Nacional, esto es, para observación de la Tierra (LEO, heliosíncronas) y para otras aplicaciones en órbitas LEO.
Para el sistema de control se considera un controlador nolineal, robusto y adaptivo que se denomina control LPV (linear parameter varying).
Los objetivos parciales son:
1-Desarrollar metodologías y algoritmos de diseño para las áreas de navegación, guiado y control aplicadas a inyectores satelitales y/o satélites.
2-Desarrollar un simulador que contenga la dinámica de un lanzador satelital, la de su entorno a lo largo de una órbita predeterminada y los algoritmos de control, guiado y navegación. Posibilidad de incorporar al mismo el hardware de navegación (GPS [Gobal Positioning System], UMI [Unidad de Medición Inercial], Computadora de vuelo) y de Telemetría, es decir un Modelo de Ingeniería con hardware in the loop.
3-Desarrollar las herramientas necesarias para poder encarar la construcción de un Modelo de Vuelo del sistema anterior para un inyector satelital predeterminado. Adaptación de las mismas para ser utilizado en un satélite.
4-Desarrollar la capacidad de ensayo de sistemas de navegación (inerciales y/o GPS). Esta capacidad involucra tanto el equipamiento como el personal capaz de diseñar ensayos específicos, realizar y verificar las especificaciones del sistema de navegación, la aceptación, calibración y calificación de los mismos.
Se ha previsto la validación funcional y ambiental en forma progresiva de cada uno de los componentes del Sistema de N, G y C. Se prevé que dicha validación se realizará a través de las siguientes etapas:
1- En concordancia con el objetivo de esta actividad un Subconjunto del Modelo de Ingeniería de esta Unidad se validará ambientalmente a través de su colocación como Carga Util en un lanzamiento de un Cohete de Sondeo brasileño.
2- A través del ensayo funcional de un sistema de Navegación sobre un avión o vehículo terrestre.
Las diferentes tareas se están desarrollando bajo la responsabilidad de CONAE a través de acuerdos y convenios con Universidades y Centros de Investigación nacionales e internacionales.
Los desarrollos actuales están orientados a dos proyectos específicos: Proyecto Carga Útil VS-30 y Proyecto Tronador.
Combustibles y Motores
Combustibles
Para enfrentar el desafío de construir cohetes para la puesta en órbita de satélites, es fundamental contar con propelentes de alta eficiencia utilizando mezclas de oxidante/combustible (propelentes) de gran energía térmica. Con este objetivo se ha decidido la utilización de la mezcla de monometil hidracina (combustible) y tetróxido de nitrógeno (oxidante), con propiedades casi únicas para el diseño de etapas que requieran re-encendidos del motor en vuelo.
En motores líquidos de cohetes, donde se requieren impulsos específicos altos, se utiliza la monometil-hidracina (MMH) o la dimetil hidracina asimétrica (UDMH) en combinación con el tetróxido de nitrógeno actuante como oxidante. La hidracina y la monometil hidracina se usan, además, como monopropelente en los subsistemas de propulsión y control de órbita de satélites.
Está en construcción una planta piloto productora de hidracina y derivados. Se está poniendo en marcha la parte de la Planta Piloto de producción de monometil hidracina con concentración de 40 a 50 % y se comenzaron los trabajos de la parte correspondiente a la producción de concentración de la monometil hidracina al 98 - 99%.
Por otro lado en el Centro Atómico Bariloche (CNEA), se ha encarado el desarrollo de una planta piloto de tetróxido de nitrógeno.
Motores
En el área de motores, la fabricación y ensayo de un motor cohete de combustión líquida se realiza bajo la responsabilidad de la CONAE con la colaboración del Centro Atómico Bariloche. Se han construido y ensayado dos modelos experimentales de motores:
Uno de 15 kg de empuje sobre el que se desarrollan los correspondientes ensayos de validación, aceptación y desempeño utilizando distintos combustibles;
Uno de 550 kg de empuje, que será validado en vuelo en el Proyecto Tronador I.
Estas tareas se están desarrollando a través de convenios específicos con la Comisión Nacional de Energía Atómica - Centro Atómico Bariloche y con la Asociación de Investigaciones Tecnológicas - Instituto Universitario Aeronáutico de la Fuerza Aérea Argentina.
Proyecto Tronador
El Proyecto Tronador consiste en el desarrollo de una o varias etapas de un inyector satelital basado en un motor de combustible líquido.
La primera etapa del proyecto, actualmente en desarrollo, denominada Tronador I consiste en el diseño y construcción de un vehículo balístico en el cual se ensayará un motor cohete de combustión líquida.
La fabricación y ensayo del Motor Cohete está bajo la responsabilidad de la CONAE con la colaboración del Centro Atómico Bariloche. Para la realización del vehículo sobre el cual se probará este motor se ha concretado un convenio con la Asociación de Investigaciones Tecnológicas - Instituto Universitario Aeronáutico de la Fuerza Aérea Argentina.
El vehículo balístico Tronador I tiene una altura de 3,4 metros y un peso de 60 kg, utiliza anilina como combustible y ácido nítrico como oxidante generando un empuje total de 550 kg, y será lanzado desde la base del Chamical en la provincia de La Rioja, previéndose una altura máxima de vuelo entre 15 y 20 km, dependiendo del ángulo de tiro que finalmente se escoja (ya ensayado).
La segunda etapa del proyecto consiste en el diseño, construcción y ensayo de un vehículo de mayor porte, con una masa 10 veces mayor a la del Tronador I. Este nuevo vehículo, denominado Tronador II, no será balístico sino que su trayectoria será controlada, para lo cual dispondrá de los correspondientes sistemas de Navegación - Guiado - Control diseñados y construidos en el país. ( 2012).
Tronador I
El vehículo Tronador I se compone de 7 secciones (desde la nariz hacia la base)
1-Carga Útil, incluyendo su cofia cónica.
2-Sección de Tanque de Presurización
3-Sección Hidráulica Superior - Módulo Intertanques
4-Sección de Tanques de Combustible-Oxidante
5-Sección Hidráulica Inferior - Soporte Motor
6-Sección de Aletas - Subconjunto de cola
7-Sección de Motor - Subconjunto de cola
La sección denominada Carga Útil (CU), incluye la Ojiva Cónica o nariz del cohete. A fin de no afectar el comportamiento del vehículo el maximo peso admitido para esta sección por todo concepto debe ser 4 kg.
La CU incluye un Receptor GPS y un par de acelerómetros como parte del equipamiento electrónico propio, así como también un sistema de baterías y reguladores de tensión que suministran la alimentación eléctrica.
Proyecto Carga Útil VS-30
Dentro del Acuerdo Específico con Brasil referente a Lanzamientos Suborbitales firmado en 1998, se desarrolla el Proyecto Carga Útil VS-30 que consiste en la realización de un experimento de Ensayo de Validación Ambiental de una Carga Útil tecnológica no propulsada argentina, utilizando como vehículo un cohete-sonda brasileño VS-30.
El objetivo del proyecto es validar, en una prueba de vuelo sub-orbital, el desempeño del hardware y software de un Sistema Integrado de Navegación (Receptor GPS-Unidad de Mediciones Inerciales-Computadora asociada) y un Sistema de Control de Actitud utilizando toberas de gas frío.
La carga útil también incluye un experimento brasileño de microgravedad.
http://www.conae.gov.ar/accesoalespacio/accesoalespacio.html