El vehicle IXV (en anglès Intermediate Experimental Vehicle), demostrador de reentrada atmosfèrica de l’Agència Espacial Europea (ESA), s’ha enlairat amb èxit a bord del llançador europeu VEGA des del Centre Espacial de Kourou, a la Guaiana Francesa, a la tarda de l’11 de febrer. Tal i com estava previst, ha ascendit 413 km, situant-se fora de l’atmosfera terrestre. Pocs minuts després, l’autopilot desenvolupat per SENER ha conduït el vehicle de nou cap a la Terra a través d’una trajectòria segura de reentrada fins als 26 km. A aquesta altitud s’ha iniciat el desplegament d’una seqüència de tres paracaigudes que ha reduït la velocitat de IXV fins amarar, al voltant d’una hora i 42 minuts després, a l’oceà Pacífic. Un sistema de flotadors ha permès la recuperació completa del vehicle, portada a terme pel vaixell Àries.
Es tracta d’una fita molt destacable per l’ESA, ja que la missió té per objectiu demostrar, en un vehicle hipersònic amb cos sustentador, tecnologies de reentrada que són vitals en missions que requereixen la tornada assegurança a la Terra, tant tripulades com autònomes. En concret, la missió IXV ha realitzat una trajectòria representativa de la volta d’una nau espacial des baixa òrbita, per exemple des de l’estació espacial internacional (ISS), amb velocitats per sobre de 26.700 km / h. Durant el viatge, ha provat modernes tecnologies europees per vol hipersònic i supersònic en condicions reals, com ara les de aerotermodinámica, sistemes de protecció tèrmica o sistemes de guiatge, navegació i control.
Dins d’aquestes tecnologies, ha estat especialment rellevant el sistema de guiat, navegació i control (GNC), l’aplicació més crítica de la missió, que incorpora un control de vol autònom basat en l’actuació de superfícies aerodinàmiques o flaps amb suport de motors coet de control d’actitud. Així, SENER ha estat responsable del que pot considerar-se la intel·ligència de la nau que pilota el vehicle des de la separació del llançador VEGA fins al desplegament de paracaigudes. SENER ha liderat el consorci que ha portat a terme el procés complet de disseny detallat, integració i verificació del GNC, sota la coordinació de Thales Alenia Space Itàlia (TAS-I) com a contractista principal de la missió.
Funcionament del GNC
El GNC de IXV ha tingut en compte uns requeriments tècnics molt demandants, propis d’aquesta missió de reentrada: el vehicle IXV té un fuselatge sustentador sense ales, una massa màxima de 1,957 kg i una eficiència aerodinàmica de 0,7. Durant el seu viatge, ha seguit una trajectòria suborbital equatorial de 5è d’inclinació amb 412 km d’altitud en l’apogeu i la fase de reentrada, que ha durat uns 21 minuts, ha estat controlada mitjançant l’ús combinat de motors de reacció i actuadors aerodinàmics fins reduir la velocitat a 1,6 vegades la velocitat del so (Mach de 1,6). En aquest instant s’ha iniciat l’obertura progressiva de diversos paracaigudes i, finalment, el vehicle ha caigut al lloc previst en l’oceà Pacífic.
Per dur a terme el pilotatge de semblant missió, el vehicle comptava amb una configuració de sensors i actuadors integrada per: quatre motors de reacció de 400 Newton d’empenta cadascun; dos actuadors aerodinàmics (flaps) situats a la part posterior del vehicle; una unitat de mesura inercial amb giroscopis i acceleròmetres (IMU); un receptor GPS; i un sistema de frenada de descens i recuperació (DRS) format per un conjunt de paracaigudes i flotadors, així com per una unitat de localització.
El sistema de control de vol s’ha encarregat de gestionar les funcions de GNC d’acord amb les fases de vol preprogramades i les estimacions de diferents paràmetres que ha anat proporcionant la funció de Navegació (mesures acceleració i actitud de la IMU, posició i velocitat del GPS, i un algoritme de millora d’estimació de l’altitud durant el black-out basat en l’estimació a bord de la resistència aerodinàmica o Drag Derived Altitude).
La funció de Guiat ha calculat la consigna d’actitud que ha seguit el control del vehicle per volar la trajectòria desitjada fins a aconseguir la posició on s’havia d’iniciar l’obertura dels paracaigudes. Per la seva banda, el sistema de control de vol ha utilitzat els motors de reacció per corregir l’actitud del vehicle durant la fase orbital i l’angle de guinyada (angle de desviament lateral de la nau) durant la reentrada. Els flaps aerodinàmics han servit per controlar el vehicle durant la reentrada en els eixos de capcineig i balanç.
El GNC ha estat, sens dubte, un dels components més complexos del vehicle i el seu correcte funcionament és un dels motius de l’èxit de la missió. IXV se suma així a altres referències com Herschel i Planck, Meteosat Tercera Generació (MTG) i Proba-3, que han convertit a SENER en un prestigiós proveïdor de sistemes de guiatge, navegació i control (GNC).
Els sistemes GNC constitueixen una de les tres especialitats de SENER com a subministrador de serveis d’enginyeria i producció per a la indústria espacial, juntament amb la seva activitat en mecanismes de precisió i en sistemes òptics. Amb gairebé 50 anys d’experiència en Espai, SENER ha lliurat més de 260 equips i sistemes que s’han llançat amb èxit en satèl·lits i vehicles espacials per a agències dels EUA (NASA), Europa (ESA), Japó (JAXA) i Rússia (Roscosmos).
La importància de la missió IXV
Tot i ser un vehicle experimental i de baix cost, IXV és un vehicle pioner del tipus fuselatge sustentador (pure Lifting Body), ja que ha estat el primer a fer una reentrada sustendadora i controlada autònomament, davant vehicles de reentrada balístics i amb menor sustentació (càpsules), o vehicle alats i tripulats molt més complexos i costosos (com el Space Shuttle) que han estat utilitzats fins ara per altres agències espacials.
Aquest projecte de l’ESA situa a Europa a l’avantguarda de les tecnologies de reentrada, necessàries per seguir donant passos en l’exploració del sistema solar, amb el que es podran realitzar missions que contemplin el retorn a la Terra de mostres recollides en entorns llunyans com Mart, asteroides, cometes o satèl·lits d’altres planetes.
Espanya, gràcies a la competitivitat del seu teixit industrial i a un important esforç pressupostari, ha jugat un paper particularment rellevant en el programa IXV. Ha estat, de fet, el segon país en la missió tant per la seva contribució tecnològica com per la seva aportació, entorn del 18%. Actualment, Espanya és la cinquena potència espacial europea amb un alt grau d’especialització com a proveïdora d’equips, instruments i sistemes de satèl·lits.
Font: web SENER