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LABORATORIO ROBÓTICO AVANZADO
DE PRUEBAS DE SISTEMAS Y OPERACIONES ESPACIALES
platform-art© (Advanced Robotic Testbed for Orbital and Planetary Systems and
Operations Testing) es un Laboratorio Robótico Avanzado para la realización de
Pruebas en tierra, es decir, antes de ser lanzados al espacio, de Sistemas y
Operaciones Espaciales, relacionados principalmente con los sistemas de Guiado,
Navegación y Control de vehículos espaciales.
En las misiones espaciales, el sistema de Guiado, Navegación y Control (GNC) es el
sistema encargado de determinar la localización de la nave en cada instante (a
través de sistemas de medida inercial, cámaras, sistemas láser, etc.) y realizar las
acciones de control necesarias (usando motores químicos, eléctricos, ruedas de
reacción, etc.) para guiarla desde la posición actual hasta su destino. En misiones
particulares, como puedan ser acercarse y atracar en alguna estructura ya
existente (como la Estación Espacial Internacional), el nuevo montaje de
estructuras grandes (telescopios y/o estaciones), y la retirada de basura espacial o
de aterrizaje lunar, se requiere de sistemas de Guiado, Navegación y Control de
altísimas prestaciones. El diseño, desarrollo y verificación de este tipo de sistemas,
es uno de los grandes retos que se pretenden alcanzar en los próximos años en el
sector espacial, y su protagonismo es cada vez mayor.
Por su propia naturaleza, las misiones espaciales requieren de una validación previa
en tierra lo más exhaustiva posible pues, por temas de coste y oportunidades de
vuelo, las pruebas en vuelo (por ejemplo en una misión de aterrizaje lunar) son
difícilmente viables y lo habitual es que los sistemas de Guiado, Navegación y
Control que van a controlar el vehículo espacial vuelen por primera vez en la, en
muchas ocasiones única, misión cuyo resultado va a depender directamente del
comportamiento de dicho sistema. Para ello, se recurre a entornos que emulan con
alto grado de realismo la dinámica espacial, con el objeto de que el resultado de las
pruebas sea lo más aplicable posible a la misión real. Y ese es precisamente el
objetivo del laboratorio platform-art©, que inauguramos.
platform-art© es un entorno de pruebas dinámico, que incluye simulación de la
dinámica real de la misión espacial, mediante el uso de brazos robóticos de alta
precisión, uso de maquetas físicas representativas de los vehículos espaciales y/o
de sus sistemas (incluyendo sensores reales), uso de sistemas de aviónica
(computadoras, intercambio de datos y protocolos de comunicación) similares a los
de la misión real, y que además está dotado con el software diseñado de Guiado,
Navegación y Control. El laboratorio permite diversos escenarios de prueba,
incluyendo “vuelo en formación”, la aproximación y atraque o captura entre
vehículos espaciales (rendezvous & docking), y los escenarios de vuelo orbital sobre
la luna y el posterior descenso.
Acoplamiento del ATV (Automated Transfer Vehicle) a la Estación Espacial Internacional
El laboratorio hace uso de las últimas tecnologías en las áreas de robótica móvil,
incluyendo un robot de 3 metros de envergadura instalado sobre unos raíles de 15
metros de longitud, un segundo robot de 1 metro de envergadura para los
escenarios con dos vehículos espaciales, un sistema de iluminación, sistemas de
sincronizado de tiempos, sistemas de comunicación y volcado de datos. Toda esta
infraestructura permite, entre otros, la simulación dinámica de los escenarios de
vuelo, sistemas de identificación de movimiento por cámara y sistemas de
procesamiento de datos y autonomía, que lo convierte en una instalación muy útil
para la prueba, mejora y validación de sistemas espaciales de GNC relacionados
con un amplio espectro de aplicaciones, como por ejemplo: misiones de vuelo en
formación (para telescopios o instrumentos de observación del Sol, donde el primer
satélite actúa de lente/filtro y el segundo de detector), misiones de captura de
basura espacial, exploración de la superficie de otros planetas mediante sondas
robóticas, descenso sobre la Luna, captura de muestras de suelo marciano lanzadas
desde la superficie del planeta, y misiones de cooperación entre astronautas y
robots auxiliares, entre otras. Adicionalmente, puede dar soporte para pruebas a
elementos aislados, como por ejemplo cámaras o sensores laser o de radiofrecuencia.
Funciones de alto nivel de retirada activa de basura espacial. (Images courtesy CNES)
Esta instalación, tanto por sus dimensiones como por sus capacidades y flexibilidad
de uso y configuración, es única en Europa, y únicamente podemos encontrar una
instalación similar en el centro aeroespacial alemán DLR.
El Laboratorio proporciona un enorme valor añadido a GMV, a la vez que convierte
a España y a la propia empresa en un claro referente a nivel europeo, y dentro del
contexto de la Agencia Europea del Espacio (ESA).
Los sistemas de Guiado, Navegación y Control y las tecnologías e ingeniería
relacionadas, han formado siempre parte de las competencias clave de GMV.
Actualmente GMV es una de las mayores y más prestigiosas empresas de toda la
industria espacial europea en este campo, contando con la capacidad de desarrollar
e integrar sistemas de Guiado, Navegación y Control embarcados completos.
Los conocimientos y la experiencia adquiridos por GMV se han ido generando a lo
largo de muchos años de continuo aprendizaje y de aplicación a un número
significativo de actividades tecnológicas del área de GNC para la ESA y un número
creciente de misiones de la ESA, como PROBA-3, IXV, Mars Sample Return o Lunar
Lander, entre otras.
Misión Mars sample return (MSR) de la NASA. (Images courtesy ESA)
platform-art© está siendo utilizado actualmente en diversos proyectos de la
Agencia Europea del Espacio o de agencias nacionales (i.e. ROSA) como por
ejemplo en el proyecto VisOne, en el que GMV a través de este laboratorio está
probando y verificando el sistema ANTARES (Advanced optical landmark Navigation
Technology for Automated lunar landErS). A través de una cámara montada en el
brazo robótico se recogen imágenes de una maqueta de la superficie lunar
previamente construida. Dichas imágenes, que vendrán sucesivamente procesadas
desde el sistema ANTARES, permitirán poder extraer la posición del vehículo,
basando la estimación en el reconocimiento de cráteres en la imagen adquirida.