Vuelo de formación electromagnética - Electromagnetic formation flight

El vuelo en formación electromagnética ( EMFF ) investiga el concepto de usar electroimanes acoplados con ruedas de reacción en lugar de sistemas de propulsión más tradicionales para controlar las posiciones y actitudes de varias naves espaciales en las proximidades. A diferencia de los sistemas de propulsión tradicionales, que utilizan propelentes agotables que a menudo limitan la vida útil, el sistema EMFF utiliza energía solar para energizar un campo magnético. El Laboratorio de Sistemas Espaciales del Instituto de Tecnología de Massachusetts está explorando este concepto mediante el desarrollo de modelos de control y dinámica, así como un banco de pruebas experimental para su validación.

Cómo funciona

Los campos magnéticos para EMFF se generan enviando corriente a través de bobinas de alambre. La interacción entre los dipolos magnéticos creados se comprende fácilmente con una aproximación de campo lejano donde la distancia de separación entre dos vehículos es grande en comparación con el tamaño físico del dipolo. Al controlar los dipolos en varios vehículos, se pueden crear fuerzas de atracción, repulsión y corte. En combinación con las ruedas de reacción, se puede realizar cualquier maniobra deseada siempre que no se requiera que cambie el centro de masa de la formación.

Aplicaciones

El sistema FEMP es más aplicable en los casos en que varias naves espaciales vuelan libremente entre sí y no hay necesidad de controlar el centro de masa del sistema. La misión Terrestrial Planet Finder (TPF) de la NASA y el ensamblaje del telescopio espacial son solo dos de esos tipos de misiones. EMFF ofrece la principal ventaja de una dependencia reducida de los consumibles. Además, elimina las plumas del propulsor y mejora la capacidad de reemplazar un elemento defectuoso de manera más económica.

Banco de pruebas

El MIT-SSL construyó dos vehículos de banco de pruebas EMFF para demostrar el control de formaciones 2-D en un gran piso plano. Los vehículos están suspendidos en un carro de aire sin fricción y son completamente autónomos utilizando comunicaciones de RF, microprocesadores y un sistema de metrología. El nitrógeno líquido mantiene las temperaturas criogénicas y las baterías proporcionan energía a las bobinas superconductoras de alta temperatura (HTS). El banco de pruebas ha demostrado el control de los grados de libertad relativos (DOF) en el control de bucle abierto y de bucle cerrado mediante controladores linealizados y un controlador de modo deslizante no lineal.

Premios

El ex director asociado del Laboratorio de Sistemas Espaciales, el Dr. Raymond Sedwick (ahora en la Universidad de Maryland, College Park ) ha sido galardonado con el primer Premio Bepi Colombo por un trabajo sobre vuelo en formación electromagnética. Según el profesor de Aero-Astro Manuel Martínez-Sánchez, quien trabajó con Colombo y fue jurado en la competencia, "El jurado fue unánime en que el trabajo de Ray representaba mejor el espíritu de innovación y originalidad de 'Bepi' Colombo, combinado con rigor".

Colaboradores

También se están realizando investigaciones sobre vuelos de formación electromagnética o proyectos similares en:

Otros artículos de revistas

  • Elias, Laila M., Kwon, Daniel W., Sedwick, Raymond J. y Miller, David W., "Dinámica de vuelo de formación electromagnética, incluidos los efectos de endurecimiento giroscópico de la rueda de reacción" Revista de orientación, control y dinámica , vol. 30, núm. 2, marzo-abril. 2007, págs. 499–511.

Referencias

  1. ^ Kong, Edmund MC; Kwon, Daniel W .; Schweighart, Samuel A .; Elias, Laila M .; Sedwick, Raymond J .; Miller, David W. (2004). "Vuelo de formación electromagnética para matrices multisatélite". Diario de naves espaciales y cohetes . 41 (4): 659–666. doi : 10,2514 / 1,2172 . ISSN  0022-4650 .
  2. ^ DW Kwon, Vuelo de formación electromagnética de matrices de satélites , Instituto de Tecnología de Massachusetts, SERC # 02-05, cap. 5, junio de 2005, disponible aquí

enlaces externos