Garantizar Cielos Seguros: la Importancia de la Seguridad Pasiva en el Vuelo de Naves Espaciales

Los viajes espaciales siempre han capturado la imaginación de la humanidad, pero no se pueden ignorar los riesgos asociados con aventurarse en lo desconocido. Garantizar la seguridad de las naves espaciales y sus ocupantes es primordial en la exploración espacial. Si bien las medidas de seguridad activa desempeñan un papel crucial, las características y el análisis de seguridad pasiva son igualmente vitales para mitigar el riesgo. Esto se vuelve aún más crítico cuando dos naves espaciales realizan operaciones de encuentro y proximidad (RPO). Profundicemos en la importancia de la seguridad pasiva para el análisis de RPO y su contribución a la protección de los astronautas y los activos valiosos.

Dependiendo de su función, la seguridad pasiva puede tener varios significados diferentes, desde evitar colisiones hasta blindaje estructural. Por ahora, nos centraremos en los aspectos de seguridad pasiva sobre el diseño de trayectorias y la prevención de colisiones. Al diseñar una trayectoria de proximidad, la máxima prioridad es garantizar que los satélites no colisionen. Esto se está volviendo más crítico a medida que las misiones de proximidad son cada vez más comunes con nuevos satélites. Si bien esto es difícil de verificar en circunstancias normales, ¿qué sucede cuando un motor se apaga, se pierden las comunicaciones o el satélite entra en modo seguro? En situaciones como estas, es importante comprender adónde irá el satélite en ausencia de entradas, maniobras o cualquier otro tipo de información adicional. En ausencia de maniobras adicionales, los satélites no pueden chocar, pero normalmente se desea una distancia segura durante todo el evento. Garantizar estas limitaciones puede ser un proceso largo y tedioso, pero el kit de herramientas de Ansys Systems (STK) y la capacidad Astrogator pueden ayudar.

Astrogator es conocido desde hace mucho tiempo como el principal motor de diseño orbital, especialmente para misiones RPO, y ahora tiene una herramienta incorporada para el análisis de seguridad pasiva. Introducida en la versión 2023 R2 , la Utilidad de seguridad pasiva en Astrogator le permite analizar la seguridad del vuelo en situaciones en las que puede ocurrir un error crítico. Esto ayuda a los diseñadores de misiones a verificar sus requisitos de seguridad pasiva y validar que los satélites no colisionarán.

La Utilidad de seguridad pasiva se ejecuta sobre la trayectoria de un Astrogator y validará cada maniobra que haya diseñado en relación con un objetivo específico. Al final de cada maniobra, extraerá un vector de estado y lo propagará en el tiempo. Esta propagación no incluye ninguna maniobra o cambio de actitud planificado en el futuro, simulando así una propagación natural sin entradas adicionales. Esta propagación se puede comparar con zonas de exclusión o requisitos de conjunción para verificar la seguridad pasiva.

En el siguiente ejemplo, veremos la aplicación de esta herramienta en una circunnavegación con movimiento forzado alrededor de un objetivo específico. La siguiente imagen muestra la trayectoria planificada en amarillo, la zona de exclusión deseada en azul y un ejemplo de control de seguridad pasiva como línea verde curva.

La trayectoria mostrada tiene más de 40 maniobras, todas las cuales deben ser revisadas por seguridad pasiva. La trayectoria verde muestra una propagación de seguridad pasiva para una de esas maniobras. En el caso mostrado se ejecutó la maniobra en cuestión, pero no se pudieron ejecutar maniobras adicionales. Esto provocó que el satélite se desplazara hacia atrás con respecto al objetivo. La Utilidad de Seguridad Pasiva verifica automáticamente todas las maniobras en la trayectoria y permite al usuario cambiar gráficamente entre cada resultado y analizar el resultado. La siguiente imagen proporciona un ejemplo de la interfaz de seguridad pasiva para esta misión. La herramienta permite al usuario no solo especificar un objetivo y actor de interés, sino también especificar tamaños y formas de zonas de exclusión particulares para cumplir con los requisitos.

Cuando ejecuta un análisis de seguridad pasiva, proporciona una lista de resultados, como el rango mínimo resultante, para ayudarlo a comprender mejor el nivel de seguridad de cada maniobra. Marca claramente cuando algo no es seguro para que sepas exactamente qué cambiar en el diseño de tu misión. También puede descargar todos los datos resultantes para utilizarlos en análisis o herramientas adicionales, lo que puede reducir en gran medida el tiempo de análisis y ayudar a mitigar el riesgo de colisión durante la operación.