30053

ENGINYERIA AERONÀUTICA
DISSENY DE
VEHICLES
ESPACIALS I
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30053 Disseny de Vehicles Espacials I. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 14/05/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
Modificada en CAA de data 18/07/2012
1
Crèdits: 4,5 ( 3,5 teoria + 1 pràctiques)
Tipus: Optativa
Crèdits ECTS: 3,6
Coordinador: Dr. Elena Fantino ([email protected])
Altres Professors: Gisela Detrell Domingo ([email protected])
Departament: Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial i Aeronàutica de Terrassa
Presentació
Coneixements previs
És necessari un bon coneixement de les assignatures Càlcul Infinitesimal, Física General,
Termodinàmica, Circuits Elèctrics, Equacions Diferencials i Propulsió.
Aquest curs amplia els coneixements de Vehicles Espacials, i aborda de forma detallada el disseny
dels principals subsistemes d’un vehicle espacial. Per aquesta raó, les nocions impartides a Vehicles
Espacials són també un prerequisite fonamental d’aquest curs.
Camps professionals
El futur enginyer aeronàutic ha de conèixer els fonaments de les tecnologies i activitats espacials en
tots els seus aspectes i amb la suficient profunditat com per a poder iniciar una activitat professional
en aquest àmbit.
Relació amb altres assignatures
Aquest curs proporciona formació en el camp de l’enginyeria de la missió, la planificació i l’anàlisi i
introdueix en l’anàlisi detallada dels subsistemes d’una missió espacial, evaluant l’impacte dels
objectius de la missió en el disseny de la càrrega útil i el vehicle espacial. La formació impartida en
aquest curs es combina i completa de forma natural amb el curs Disseny de Vehicles Espacials II,
dedicat a l’enginyeria de disseny de cada un dels subsistemes. Els dos cursos formen així un únic
curs.
Objectius generals
Segons els objectius del Pla d'Estudis (BOE núm. 120, 18 mayo 2004) l’assignatura ha de formar en:
1. Disseny de vehicles espacials
2. Enginyeria de sistemes
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30053 Disseny de Vehicles Espacials I. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 14/05/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
Modificada en CAA de data 18/07/2012
2
Temari
Mòdul 1: Introducció, missió i vehicles (3 hores)
Tema 1: Introducció al curs, objectius i projectes
Tema 2: Vehicles espacials i missions espacials
Mòdul 2: Enginyeria de sistemes (9 hores)
Tema 3: Teoria de sistemes
Tema 4: Procés de disseny de la missió
Tema 5: Requisits i limitacions
Tema 6: Redundància, disponibilitat, fiabilitat
Mòdul 3: Anàlisi de la missió (14 hores)
Tema 7: Revisió de mecànica orbital
Tema 8: Fases de la missió, conductors de disseny, geometria de la missió
Tema 9: Constel·lacions, cobertura, visibilitat, eclipses
Tema 10: Transferències interplanetàries, entrada atmosfèrica, descens i aterratge
Mòdul 4: Càrrega útil (3 hores)
Tema 11: Disseny i dimensionat de la càrrega útil
Mòdul 5: Vehicle espacial (3 hores)
Tema 12: Disseny i dimensionat del vehicle espacial
Mòdul 6: Projecte (13 hores)
Tema 13: Projecte de disseny en equip
Objectius específics dels mòduls

Mòdul 1
Introducció del curs, descripció dels objectius, estructura i projectes. Revisió de diferents dissenys de
vehicles espacials per a diferents aplicacions. Perspectiva històrica.

Mòdul 2
Principis de l’enginyeria de sistemes, identificació, formulació i gestió dels requisits i restriccions,
marge d’estratègia. Concepte de la arquitectura de la missió, processos per a desenvolupar la
arquitectura de la missió a partir dels requeriments i estudi de les desavantatges. Enginyeria de
sistemes i anàlisis avançat, incloent modes de resposta i efectes en cas de fallada, anàlisis i models
de redundància.

Mòdul 3
Revisió de mecànica orbital. Procés de disseny i selecció de l’òrbita i de disseny de constel·lacions.
Caracterització dels diferents escenaris, i com es reflecteixen els requisits de l’escenari al disseny de
la missió. Estudi de missions interplanetàries, amb l’aproximació patched conics, assistència
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30053 Disseny de Vehicles Espacials I. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 14/05/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
Modificada en CAA de data 18/07/2012
3
gravitatòria, fase d’aproximació planetària, targeting, entrada atmosfèrica, descens i aterratge, tan des
del punt de vista del disseny de la trajectòria, com de la tecnologia de descens i disseny de la sonda.

Mòdul 4
Objectius científics de la missió. Impacte sobre els requisits i el disseny de la missió. Aspectes
tecnològics i dimensionals del disseny de la càrrega útil, amb exemples. Aplicacions.

Mòdul 5
Requisits, limitacions i el procés de disseny, configuració del vehicle espacial, estimació de
pressupost, disseny del bus del vehicle espacial i integració del disseny del vehicle espacial.
Exemples.

Mòdul 6
Al llarg del curs, els alumnes realitzaran un projecte en equip. Consistirà en desenvolupar un
concepte de missió per tal d’abastar molts dels aspectes dels cursos Disseny de Vehicles Espacials I i
II. El projecte serà parcialment completat durant el curs Disseny de Vehicles Espacials I i continuarà
durant el curs Disseny de Vehicles Espacials II. El resultat serà parcialment avaluat, i es requerirà als
equips entregar un informe.
Sessions teoria, problemes
Els continguts seran impartits amb ajuda de mitjans de projecció visual. Algunes classes es dedicaran
a la realització d’exercicis, també amb la participació dels alumnes.
Pràctiques
El curs inclou sessions pràctiques de simulació o càlcul amb vàries eines informàtiques. El curs inclou
temps per els exercicis de disseny, però pot requerir treball addicional pels estudiants. El projecte es
preveu com una ampliació d’una d’aquestes sessions pràctiques.
Les tasques es penjaran amb dues setmanes d’antelació a l’intranet.
Materials
Bibliografia bàsica
Wertz J.R. and W.J. Larson (Eds.). Space Mission Analysis and Design, 3rd edition, Microcosm Press.
1999. ISBN: 978-1881883-10-4
Vallado, D.A. Fundamentals of Astrodynamics and Applications, Third Edition, Microcosm Press,
2007. ISBN: 978-1-881883-14-2
Abid, M.M. Spacecraft Sensors, John Wiley and Sons, 2005. ISBN-13 978-0-470-86529-9
Ball A. and J. Garry et al. Planetary Landers and Entry Probes, Cambridge, 2007. ISBN: 9780521820028
Tewari, A. Atmospheric and Space Flight Dynamics, Birkhäuser Boston, 2007. ISBN 0-8176-4437-7
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30053 Disseny de Vehicles Espacials I. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 14/05/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
Modificada en CAA de data 18/07/2012
4
Bibliografia complementària
Griffin, M.D. and J.R. French. Space Vehicle Design. AIAA Education Series, 2004. ISBN: 1-56347539-1.
Fortesque, P.W. and J.P.W. Stark. Space Systems Engineering. John Wiley and Sons, 1995.
Avaluació
N f = 0.5Nef + 0.2Nep+ 0.3Npr
Nf : Nota final
Nef : Nota examen final
Nep : Nota exercicis pràctics
Npr : Nota projecte