Introducción a los Vehículos Espaciales HISTORIA 1er Artefacto propulsado (Ppio. acción y reacción.-architas Italia 400 AC) 100 DC Pólvora Fuegos de

Transcripción

1 HISTORIA 1er Artefacto propulsado (Ppio. acción y reacción.-architas Italia 400 AC) 100 DC Pólvora Fuegos de Artificio (Chinos) Fines bélicos (1232) Guerra China Mongolia (Flechas Voladoras) Siglo XVI Cohetes como armas de guerra (Inglaterra y Alemania) Tsiolkovsky ( ): Bases matematicas p/ posibilidad de realizar viajes al espacio. Propone uso de propulsores líquidos. Explora la posibilidad de los satelites artificiales. Gravedad nula Goddard (1919) Cohetería práctica

2 Koroliov ( ) Padre de la Cosmonáutica Rusa. -Desarrollo de la familia de cohetes Rusos -Primer satélite artificial de la tierra -Envío de primer ser humano en el espacio -Diseñador del programa espacial soviético Von Braun ( ) Cohetes p/ ejérecito alemán (V2) 1945 Fin de II guerra mundial. (EEUU) Rusia Sputnik 1 (1957) (Carrera Espacial EEUU vs URSS) EEUU Von Braun Explorer I (Cinturones Van Allen) 1957 Primer ser vivo (Laika) / Abandono por un objeto de la órbita terrestre / Fotografía del lado oscuro de la Luna

3 Sputnik 1 (1957) Introducción a los Vehículos Espaciales COHETES LANZADORES: Origen en el pasado. Desarrollo 50 / 60 (misiles balísticos) 1961 URSS Yuri Gagarin orbita la tierra (Capsula Vostok- R7ICBM (Korolev) =Soyuz launcher) 1958 NASA EEUU (1961) Alan Shepard Mercury 15 min EEUU ( ) EEUU Proyecto Apollo Saturno V Neil Armstrong Alunizaje. Fin 1972 URSS programa de estaciones espaciales MIR EEUU estación Skylab 1973 Apollo-Soyuz Test Proyect (Cooperación Ruso americana) Space Shuttle (EEUU 1981) (4). Lanzamiento e/500 y 1000 MU$S Burán (U Soviética) solo vuelo y automático

4 ACTUALIDAD: NASA ESA - RSA -Conquista del espacio: Satélites Artificiales (fines miltares, investigación, económicos, tecnológicos, etc) -Viajes con Naves tripuladas -Viajes con naves no tripuladas a otros planetas -Desarrollos de sistemas de propulsión alternativos

5 DESARROLLO EN LA ARGENTINA: -Grupo de estudios Astronáuticos Volanzán (1930) (contactos con alemania) -CITEFA (1947) Primer motor cohete líquido LATINOAMERICANO!!!!!!!!!! (1950) Sociedad Argentina Interplanetaria (1950) Teófilo Tabanera Cuna de la actividad aeroespacial Argentina CNIE Posibilidad de emprender la construcción de lanzadores a combustible sólido para satélite FALTA DE DECISION POLITICA!!!!!!!!!!!!!!!!!! NO Falda del Carmen (Cohetes con fines bélicos) se cancela el Proyecto Cóndor II LU SAT 1 Satélite Radioaf. Argentino Ariane CONAE (Plan Espacial Nacional) SAC-B, SAC- A, SAC-C, SAC-D

6 ENTORNO DE UN VEHICULO ESPACIAL ENTORNO TERRESTRE -Atmósfera: agua, oxígeno, humedad, corrosión, polvo, areas limpias, electricidad estática -Transporte del vehículo en todas sus etapas vs. Lanzamiento -Presurizacion y despresurización. ENTORNO DE LANZAMIENTO -Esfuerzos extremos: 6 gs. axial / 2 gs. Lateral -Vibraciones -Ruido motores lanzador -Ruido aerodinámico -Despresurización -Corte y encendido de las etapas -Niveles de carga, vibraciones y acústico (manual del usuario del lanz.)

7 ENTORNO SOLAR -Actividad Solar: -Radiación electromagnética -Partículas subatómicas cargadas (Viento solar) ENTORNO DE LA TIERRA -Atmósfera: -100 Km Resist aerodinámica Km Presión de radiación y Km Cint de Van allen -60 a 70 mil Km tormentas magnét. (daños varios) EL MEDIO ESPACIAL Características del SOL y la TIERRA y sus ATMÓSFERAS -VACIO: 200 Km alto vacío. 600 Hay resist aerodinámica

8 -VACIO: -Bajas densidades ionización de gases (medio conductor (equipos electrónicos) -Radiación----Oxígeno molecular----oxígeno atómico (oxidación) (ozono) -Outgasing (Metales y Polímeros) -Compuestos (higroscópicos) -Soldadura fría. -MICROGRAVEDAD (Gradiente gravitatorio. Fza centrífuga) -RADIACION (Radiación acumulada) -METEORITOS Y MICROMETEORITOS -BASURA ESPACIAL: 2000 Km millones de Kg 0.3 a 0.5 mm riesgo trajes 1 mm riesgo vehículos -ENTORNO TÉRMICO: Grandes gradientes de Tra. (Eclipses. Sol y sombra). Cargas por temperatura------deformacion

9 DINÁMICA ORBITAL ORBITA: Fzas Centrales / Gravitación Universal / Leyes de Keppler El problema de un cuerpo MISIONES COSMONAUTICAS: Intercepción / Rendez Vouz / Sobre vuelo / Satelización TRANSFERENCIA ENTRE ORBITAS: -Transf. Coplanar de Hohmann -Cambio de inclinación de la órbita ORBITA GEOESTACIONARIA: (35800 Km) ORBITA POLAR ORBITA HELIOSINCRÓNICA

10 VEHÍCULOS LANZADORES CARACTERÍSTICAS REQUISITOS DE LA MISION FASES DEL LANZAMIENTO Y MISIÓN INTERACCIONES CON LA CONFIGURACIÓN LANZADORES: -ARIANE: 48 MTS / Kg / 1750 Kg carga útil AIII: + Prop sólido 2500 Kg de carga útil hasta 4500 AV: 7000 Kg a Kg según la órbita -SPACE SHUTTLE:56 mts (37 mts) / Enverg 24 mts / Alt 23 mts 3.5 milloones de Kg -OTROS: Delta / Pegassus / Rockot /

11 PROPULSION ESPACIAL MOTORES COHETES QUIMICOS / TERMICOS: -Sólidos / Líquidos / Híbridos OTROS MOTORES -SOLARES (Investigación Sat interplanet) -NUCLEARES (Realización) -TERMOELÉCTRICOS ( Invest básica Sat interplanetarios) -ELÉCTRICOS Invest aplic. Interplanetarios -FOTONICOS: Especulativo. Estelares PROPULSIÓN SECUNDARIA -Sistemas de Gas Frío -Monopropulsante de hidracina -Bipropulsantes -Propulsantes sólidos para motores de apogeo.

12 ARQUITECTURA ESPACIAL CARGA ÚTIL Y PLATAFORMA PARTES DE UN SATÉLITE SUBSISTEMA DE CONTROL DE ACTITUD SUBSISTEMA DE PROPULSION SUBSISTEMA DE GENERACIÓN DE POTENCIA SUBSISTEMA DE COMANDO Y MANEJO DE DATOS SUBSISTEMA DE CONTROL TÉRMICO SUBSISTEMA DE ESTRUCTURAS SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES CARGA ÚTIL: -Satélites de observación (3Landsat, Spot Goes): Rec. Naturales / Meteorológicos / Oceanográficos/ Detección de fuego / Militar

13 CARGA ÚTIL: -Satélites de Comunicaciones: P.ej Sat geoestacionario Intelsat -Satélites Tecnológicos: -Satélites de Navegación: NAVSTAR (GPS 24-21) vs GLONASS -Satélites de búsqueda y rescate: -Satélites científicos: planetarios e interplanetarios (Soho)

14 SISTEMAS ELECTRICOS Y ELECTRONICOS SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA -Energía solar / Celdas Solares / Paneles Solares / Ambiente Espacial -Baterías (Ni Cd, Ni H) -Reguladores y Conversores COMUNICACIONES ESPACIALES -Comunicaciones Terrestres y Espaciales (Antenas y ondas de radio) -Modulación analógica y digital -Ruido COMANDO Y MANEJO DE DATOS (Para operación del satélite y de la carga útil) -Suministra telemetríatelemetría -Recibe formatea y distribuye comandos