Despegó por vez primera el lanzador de la ESA Vega-C desde el puerto espacial europeo de la Guayana Francesa. El vuelo VV21 se alzó al cielo a primeras horas de la tarde de este miércoles con la carga útil principal, LARES-2, una misión científica de la Agencia Espacial Italiana (ASI) y seis CubeSats que conforman un paquete secundario de carga útil.
El nuevo lanzador Vega-C de media altura de la ESA representa un aumento espectacular de la capacidad en comparación con su predecesor, Vega, que ha volado desde 2012. Con nuevas etapas primera y segunda y una cuarta etapa mejorada en Madrid por Airbus España, Vega-C aumenta el rendimiento de 1,5 toneladas de Vega a aproximadamente 2,2 toneladas.
Se trata de una apuesta de futuro con capacidad de lanzamiento múltiple y servicios de lanzamiento rentables, que junto con el lanzador Ariane 6 pretende seguir asegurando la soberanía del acceso europeo al espacio.
El nuevo lanzador Vega-C es una evolución del lanzador Vega actualmente en servicio y nace con el propósito de aumentar la versatilidad en cuanto a cargas de pago con un mayor volumen de la cofia, ya que su diámetro pasa de 2,6 metros hasta los 3,3 metros, pudiendo alojar satélites en configuraciones múltiples, en un amplio rango que va de los nanosatélites a los satélites ópticos de observación. Unido a esto, se ha concebido aplicando la filosofía ‘design to cost’. Ambos factores contribuyen a conseguir el objetivo de aumentar su competitividad en un mercado cada vez más exigente.
La aportación española
Airbus en España suministra varios elementos de la etapa AVUM+ (Attitude and Vernier Upper Module Plus) para cada lanzador Vega-C. El centro de Airbus en Madrid-Barajas produce la estructura AVUM+ de la cuarta etapa del lanzador. Es la última etapa y permite, en la fase balística de la misión, situar en la posición adecuada la carga de pago antes de liberarla. Puede reiniciarse su motor hasta cinco veces, lo que le da la posibilidad de llegar a distintas órbitas en vuelos de cargas múltiples. Por otro lado, bajo petición, diseñará y fabricará dispensadores VESPA para el lanzamiento múltiple de satélites en un solo vuelo.
El centro de Airbus en Tres Cantos, por su parte, desarrolla equipos electrónicos para el lanzador. Se trata de una unidad clave para el lanzador, el cableado de la cuarta etapa y de todo el cableado 1553 del lanzador. Estos elementos garantizan, entre otras cosas, la distribución de potencia, el comandado de actuadores y la gestión de las comunicaciones del lanzador. Asimismo, realiza actividades de sistema, incluyendo la gestión de la campaña de calificación de Compatibilidad Electromagnética (EMC).
El aumento de la capacidad de carga y una contención de los costes han sido precisamente los principales hilos conductores a la hora de diseñar y construir la nueva etapa AVUM+ en Airbus España. La nueva estructura es una evolución del AVUM que vienen diseñando y fabricando para Vega. Está formado básicamente por las mismas estructuras, pero introduciendo un rediseño para cumplir con los requisitos del cliente, como el cambio de algunos paneles sándwich de pieles metálicas a CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono). Las cargas son mucho mayores en Vega-C, particularmente la carga radial en los tanques, manteniendo el mismo el peso de la estructura, todo un reto técnico.
El AVUM +
El AVUM+ tiene 1,87 metros de altura y 1,95 metros de diámetro. Al igual que su predecesor, representa la cuarta etapa del lanzador y permite, en la fase balística de la misión, situar en la posición adecuada la carga de pago antes de liberarla. Su motor puede reiniciarse hasta cinco veces, lo que le da la posibilidad de llegar a distintas órbitas en vuelos de cargas múltiples.
El conjunto superior de paneles aloja los tanques, la aviónica, y el motor de la etapa. Por debajo, se encuentra un cuerpo metálico formado por dos cilindros, que contienen el tanque de hidracina y el tanque de gas de presurización (GN2). Entre ambos cilindros, un sistema de separación formado por un cordón pirotécnico y un conjunto de muelles, permiten la separación de la etapa en el momento indicado por el perfil de la misión, antes de encender el motor de esta cuarta etapa por primera vez.
El primer modelo de vuelo de la estructura AVUM+ construido por Airbus – Space Systems en España se entregó al cliente, el 22 de mayo de 2020, en las instalaciones de AVIO en Colleferro (Italia). Tanto la entrega como el transporte fueron todo un reto, por las dificultades derivadas de la situación de alerta sanitaria por el Covid-19. Esta etapa es la primera de una nueva serie contratada por AVIO a Airbus España, para el pequeño lanzador europeo VEGA-C.
Dispensador
Gracias a la capacidad de reencendido de Vega-C se pueden soltar distintos satélites en órbitas diferentes. Cuando se lanzan dos o más satélites se utilizan los dispensadores. Son estructuras fabricadas en fibra de carbono para aligerar su peso. Tiene dos alojamientos: dentro del dispensador se integra el primer satélite y en la parte alta se coloca el segundo. Se encargan de sujetar los satélites durante el lanzamiento e incluyen un sistema de separación para inyectarlos en la órbita deseada en el momento deseado.
Se consideran un elemento crítico en la misión debido a que no puede llevar redundancia y que tiene que funcionar a la primera, lo que se denomina en inglés «single point failure». Los equipos de Madrid-Barajas se encargan de la integración de los satélites en el dispensador, en la Guayana Francesa
Electrónica
La Unidad Multifuncional (MFU) de nueva generación, desarrollada para Vega-C, ha sido concebida considerando un uso masivo de componentes electrónicos comerciales, cuidadosamente seleccionados y probados, para proporcionar un precio competitivo sin afectar esto a la fiabilidad del equipo. La MFU proporciona a su cliente una solución compacta que engloba un alto número de las funciones que ejecuta el sistema de aviónica del lanzador, como la distribución de potencia, el comandado de actuadores y la gestión de las comunicaciones.
La MFU se encarga, entre otras funciones, de la distribución de la potencia eléctrica al resto de unidades electrónicas del lanzador, de la retransmisión de las comunicaciones desde el bus MIL-STD-1553B activo a otros nueve canales, de la generación de comandos de control de actuadores (electro-válvulas, detonadores, actuadores no explosivos), de la generación de los comandos para configurar el sistema de salvaguarda del lanzador y de varios servicios para las cargas de pago.
La calificación de la MFU finalizó en 2021. Airbus ha producido además dos modelos de ingeniería, necesarios para completar el desarrollo del lanzador, ha entregado dos modelos de vuelo y están en producción tres modelos más para cubrir las necesidades de los primeros cinco lanzadores.
Airbus suministra 56 mazos de cables por lanzador para los que se realizan el diseño completo, eléctrico y mecánico. Éste último se realiza rutando los mazos en un gemelo digital de la cuarta etapa (modelo 3D). Estos mazos se encargan de distribuir la potencia eléctrica, del envío de comandos (Tierra, electroválvulas o detonadores), entregar a las unidades de adquisición de Telemetría las señales generadas por los sensores del lanzador y de permitir todas las comunicaciones funcionales del lanzador (siguiendo la norma MIL-STD-1553B). Airbus Tres Cantos ha entregado ya dos conjuntos de ingeniería y cinco conjuntos de vuelo.
En lo que respecta a los equipos electrónicos, la necesidad de cumplir con los objetivos de competitividad del nuevo lanzador se ha traducido en una importante reducción del precio, el desarrollo de nuevas tecnologías y funciones y el aumento de la capacidad de producción.
La reducción del precio se ha conseguido seleccionando cuidadosamente los materiales, en particular los componentes electrónicos y las tarjetas de circuito impreso, junto con la aplicación de las estrategias Design to Cost (DtC), Design for Manufacturing (DfM) y Design for Testing (DfT) desde las primeras fases del desarrollo. El concepto de alto nivel del equipo fue desarrollado en estrecha colaboración con nuestro cliente, mediante una fase de co-ingeniería.
Además de estas estrategias, la Unidad Multifuncional es un equipo compatible con la directiva RoHS (electrónica sin plomo), que todavía no es de obligado cumplimiento en aplicaciones espaciales. De esta forma añadimos la eco-sostenibilidad a las características de esta nueva generación de MFU.
Para alcanzar este objetivo se ha realizado una importante inversión para poder usar de forma fiable componentes electrónicos comerciales en este tipo de aplicaciones.
Las estrategias de DtC y DfM han llevado a la creación de una nueva línea de producción, totalmente automatizada, compatible con la tecnología libre de plomo. Esto ha permitido reducir a la mitad los costes de producción y aumentar muy significativamente la tasa de producción.
La nueva línea de producción sin plomo de Airbus en Tres Cantos ha sido dimensionada para producir 2.000 tarjetas electrónicas al año, lo que supera ampliamente la producción prevista sólo para Vega-C y otros lanzadores (como Ariane 6), pudiendo absorber así la producción necesaria para nuevos programas, como, por ejemplo, la electrónica para constelaciones de satélites.
