Desarrollo Aeroespacial Argentino
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Giróscopos de fibra óptica: platenses que se lucen en el espacio
Son instrumentos que se utilizan para mantener la estabilidad de un objeto como un barco o un avión. Expertos del CONICET fabricaron tres para el satélite SAC-D/Aquarius
Los pensaron, diseñaron, construyeron y, finalmente, se desprendieron de ellos. “Los mandamos a volar”, describe Mario Garavaglia, investigador del CONICET en el Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp, CONICET-CIC) en referencia a los giróscopos instalados en el satélite SAC-D/Aquarius, en órbita espacial desde junio de 2011.
Se trata de instrumentos que mantienen la estabilidad de la ruta en sistemas de navegación y aviación a través de una rueda que gira a gran velocidad. Aunque normalmente son mecánicos, los elaborados por expertos del CIOp son de fibra óptica, un medio de transmisión guiada de luz. Se conocen como IFOG por sus siglas en inglés (Interferometric Fiber Optics Gyroscope), y nunca antes habían sido utilizados con fines espaciales.
El SAC-D/Aquarius es un proyecto conjunto entre la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) y la NASA, de EEUU, y su objetivo es observar la superficie terrestre y tomar datos climáticos, oceánicos y medioambientales. Además de los giróscopos, su plataforma lleva radiómetros de microondas para sensado de aguas y cámaras infrarrojas de detección de focos de calor, instrumentos en los que participaron –junto con los especialistas del CIOp- el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET) y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata (FI, UNLP).
“Lo único que sabíamos de los IFOGs eran algunos principios básicos de su funcionamiento. Tuvimos que trabajar fuerte para que respondieran a 650 km de altura”, relata Garavaglia en referencia a los más de diez años que demandó trabajar en el proyecto.
A la cabeza del equipo de los IFOGs en el CIOp, el ingeniero Diego Alustiza cuenta que “durante el diseño hubo muchos momentos complicados ya que fue un continuo aprendizaje y cada problema implicó un estudio en particular” y confiesa que “nuestra experiencia en la actividad espacial era básicamente nula”. El grupo se completa con Marcos Mineo, Francisco Manno y Pedro Skou.
Prueba superada
La historia de los giróscopos nació en 1999, cuando la CONAE buscaba un ámbito científico en Argentina que pudiera desarrollarlos íntegramente, y saber si el país estaba en condiciones de encarar un proyecto semejante. El CIOp inició entonces un camino que terminó por demostrar una sobrada capacidad para llevar adelante la empresa.
“Los giróscopos que se colocan son tres: uno para cada eje coordenado. Controlan que el SAC-D/Aquarius no cabecee ni sufra un rolido o un derrape hacia los costados. Si se produce alguno de estos movimientos, los instrumentos dan alarma a los sistemas que lo corrigen y favorecen la posición correcta”, explica Garavaglia. En el caso del satélite, “la función es cuidar que apunte adonde corresponde y quede estable, para que todos los instrumentos funcionen correctamente y realicen sus observaciones y mediciones”.
Como se trata de un experimento, el SAC-D/Aquarius también lleva giróscopos mecánicos, y los ópticos están emplazados dentro de una caja llamada TDP, que en inglés significa ‘Paquete de Demostración Tecnológica’. El objetivo es evaluar su desempeño en las condiciones extremas del espacio.
Desde la CONAE, el ingeniero Pablo Meilán asegura que “los IFOGs del CIOp no envidian en absoluto a los sensores del mismo tipo ofrecidos por firmas internacionales”, y continúa: “El desarrollo nacional de tecnología aeroespacial de excelencia es un hecho y no una intención, es nuestro deber y el de todas las instituciones protegerla y garantizarla a largo plazo”.
El mayor desafío, se enorgullece Alustiza, “es trabajar sobre una tecnología totalmente virgen en nuestro país para generar cimientos firmes de conocimiento y ganar fuerte experiencia”. “Se trata de demostrarle al mundo que tenemos la capacidad de hacer instrumentos muy delicados”, apunta Garavaglia.
Ensayos de simulación
La construcción de cada parte demandó una estratégica planificación sobre distribución del peso, consumo de energía y sistema de comunicación. Sueltas primero y ensambladas más tarde en el TDP, fueron sometidas a violentas vibraciones, temperaturas y presiones extremas, y condiciones de vacío. “Se recrearon las exigencias que iba a tener que soportar desde el lanzamiento”, señala Garavaglia, y agrega que “si algo fallaba, había que repararlo a contrarreloj, porque la misión ya tenía fecha”.
Según niveles jerárquicos, algunos ensayos se hicieron en el CIOp, los siguientes en el GEMA (Grupo de Ensayos Mecánicos Aplicados, FI), y luego en las instalaciones de la CONAE en Córdoba. De allí, los instrumentos se instalaron en la plataforma satelital en la empresa estatal INVAP, en Bariloche, desde donde viajaron al Instituto Nacional de Investigación Espacial de Brasil (INPE, por sus siglas en portugués), para finalmente arribar a la base californiana Vanderberg, desde donde fue lanzado en cohete. El funcionamiento ha sido exitoso desde el comienzo.
“El SAC-D/Aquarius ya está aportando datos de enorme precisión sobre velocidad del viento, salinidad de mares, hielo marino y otros parámetros que sirven a los expertos para ajustar sus modelos de estudio”, señala Sandra Torrusio, investigadora de la CONAE, y continúa: “Todas sus aplicaciones encajan en las temáticas del Plan Nacional Espacial para dar respuesta en áreas como la climatología y oceanografía, pero también en otras como la producción, ya que un buen pronóstico permite saber qué pasará con las cosechas”.
Fuente: Comunicación CONICET-La Plata
Giróscopos de fibra óptica: platenses que se lucen en el espacio
Son instrumentos que se utilizan para mantener la estabilidad de un objeto como un barco o un avión. Expertos del CONICET fabricaron tres para el satélite SAC-D/Aquarius
Los pensaron, diseñaron, construyeron y, finalmente, se desprendieron de ellos. “Los mandamos a volar”, describe Mario Garavaglia, investigador del CONICET en el Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp, CONICET-CIC) en referencia a los giróscopos instalados en el satélite SAC-D/Aquarius, en órbita espacial desde junio de 2011.
Se trata de instrumentos que mantienen la estabilidad de la ruta en sistemas de navegación y aviación a través de una rueda que gira a gran velocidad. Aunque normalmente son mecánicos, los elaborados por expertos del CIOp son de fibra óptica, un medio de transmisión guiada de luz. Se conocen como IFOG por sus siglas en inglés (Interferometric Fiber Optics Gyroscope), y nunca antes habían sido utilizados con fines espaciales.
El SAC-D/Aquarius es un proyecto conjunto entre la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) y la NASA, de EEUU, y su objetivo es observar la superficie terrestre y tomar datos climáticos, oceánicos y medioambientales. Además de los giróscopos, su plataforma lleva radiómetros de microondas para sensado de aguas y cámaras infrarrojas de detección de focos de calor, instrumentos en los que participaron –junto con los especialistas del CIOp- el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET) y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata (FI, UNLP).
“Lo único que sabíamos de los IFOGs eran algunos principios básicos de su funcionamiento. Tuvimos que trabajar fuerte para que respondieran a 650 km de altura”, relata Garavaglia en referencia a los más de diez años que demandó trabajar en el proyecto.
A la cabeza del equipo de los IFOGs en el CIOp, el ingeniero Diego Alustiza cuenta que “durante el diseño hubo muchos momentos complicados ya que fue un continuo aprendizaje y cada problema implicó un estudio en particular” y confiesa que “nuestra experiencia en la actividad espacial era básicamente nula”. El grupo se completa con Marcos Mineo, Francisco Manno y Pedro Skou.
Prueba superada
La historia de los giróscopos nació en 1999, cuando la CONAE buscaba un ámbito científico en Argentina que pudiera desarrollarlos íntegramente, y saber si el país estaba en condiciones de encarar un proyecto semejante. El CIOp inició entonces un camino que terminó por demostrar una sobrada capacidad para llevar adelante la empresa.
“Los giróscopos que se colocan son tres: uno para cada eje coordenado. Controlan que el SAC-D/Aquarius no cabecee ni sufra un rolido o un derrape hacia los costados. Si se produce alguno de estos movimientos, los instrumentos dan alarma a los sistemas que lo corrigen y favorecen la posición correcta”, explica Garavaglia. En el caso del satélite, “la función es cuidar que apunte adonde corresponde y quede estable, para que todos los instrumentos funcionen correctamente y realicen sus observaciones y mediciones”.
Como se trata de un experimento, el SAC-D/Aquarius también lleva giróscopos mecánicos, y los ópticos están emplazados dentro de una caja llamada TDP, que en inglés significa ‘Paquete de Demostración Tecnológica’. El objetivo es evaluar su desempeño en las condiciones extremas del espacio.
Desde la CONAE, el ingeniero Pablo Meilán asegura que “los IFOGs del CIOp no envidian en absoluto a los sensores del mismo tipo ofrecidos por firmas internacionales”, y continúa: “El desarrollo nacional de tecnología aeroespacial de excelencia es un hecho y no una intención, es nuestro deber y el de todas las instituciones protegerla y garantizarla a largo plazo”.
El mayor desafío, se enorgullece Alustiza, “es trabajar sobre una tecnología totalmente virgen en nuestro país para generar cimientos firmes de conocimiento y ganar fuerte experiencia”. “Se trata de demostrarle al mundo que tenemos la capacidad de hacer instrumentos muy delicados”, apunta Garavaglia.
Ensayos de simulación
La construcción de cada parte demandó una estratégica planificación sobre distribución del peso, consumo de energía y sistema de comunicación. Sueltas primero y ensambladas más tarde en el TDP, fueron sometidas a violentas vibraciones, temperaturas y presiones extremas, y condiciones de vacío. “Se recrearon las exigencias que iba a tener que soportar desde el lanzamiento”, señala Garavaglia, y agrega que “si algo fallaba, había que repararlo a contrarreloj, porque la misión ya tenía fecha”.
Según niveles jerárquicos, algunos ensayos se hicieron en el CIOp, los siguientes en el GEMA (Grupo de Ensayos Mecánicos Aplicados, FI), y luego en las instalaciones de la CONAE en Córdoba. De allí, los instrumentos se instalaron en la plataforma satelital en la empresa estatal INVAP, en Bariloche, desde donde viajaron al Instituto Nacional de Investigación Espacial de Brasil (INPE, por sus siglas en portugués), para finalmente arribar a la base californiana Vanderberg, desde donde fue lanzado en cohete. El funcionamiento ha sido exitoso desde el comienzo.
“El SAC-D/Aquarius ya está aportando datos de enorme precisión sobre velocidad del viento, salinidad de mares, hielo marino y otros parámetros que sirven a los expertos para ajustar sus modelos de estudio”, señala Sandra Torrusio, investigadora de la CONAE, y continúa: “Todas sus aplicaciones encajan en las temáticas del Plan Nacional Espacial para dar respuesta en áreas como la climatología y oceanografía, pero también en otras como la producción, ya que un buen pronóstico permite saber qué pasará con las cosechas”.
Fuente: Comunicación CONICET-La Plata
Creo que la NASA.
Lo peor de todo, es que la tecnología de los giróscopos de fibra óptica se desarrolló en CITEFA, y cuando traté que se le diera un uso práctico a dicha tecno, me encontré con una "pared" . . . .
Saludos.
Una consulta armi, estos giroscopos se utilizan tambien en misiles de alta precision?
Intrigados Saludos
Amadeus
baldusi
Colaborador
Si y son fundamentales. Por ejemplo, las IMU de los Boeing es la única parte de los aviones que no puede hacerse el mantenimiento en China porque es tecnología militar sensible. Recuerdo como el problema que tenían los rusos en los 70s para poder lanzar sus cohetes nucleares en menos de diez minutos era que no llegaban a estabilizar los giróscopos mecánicos. Los americanos tenían giróscopos mecánicos que funcionaban un año seguido (después los cambiaban).
De hecho, la anteúltima falla del Proton fue porque todavía usa giróscopos mecánicos y se saturó al hacer un giro que superaba la capacidad del mecanismo vasculante. El Delta II también usa giróscopos mecánicos. Es muy, pero muy grosso tener nuestros propios IFOG. De hecho, los brasileros todavía los tienen que probar en el primer lanzamiento del VLS.
De hecho, la anteúltima falla del Proton fue porque todavía usa giróscopos mecánicos y se saturó al hacer un giro que superaba la capacidad del mecanismo vasculante. El Delta II también usa giróscopos mecánicos. Es muy, pero muy grosso tener nuestros propios IFOG. De hecho, los brasileros todavía los tienen que probar en el primer lanzamiento del VLS.
D
DELTA22
Nuestros IFOG ya fueron testados en vuelo hace mucho...
Ademas, missiles como el MAR-1 usa IFOG.
En el VLS se testara la plataforma inercial (girometros + acelerometros), que ya fue testada en tierra y en avión.
Saludos.
baldusi
Colaborador
Me parece que usan MEMS, no IFOG.
Los IFOG inlcuyen giro + accel en una misma pieza. Son tres triángolos que miden el efecto doppler en cada segmento. Eso permite diferenciar la componente lineal de la rotacional. La integración es un problema trivial para las computadoras actuales. Y estamos hablando de que con el VLS su plataforma va a llegar a TRL 7, pues el primer vuelo es suborbital, cuando el del SAC-D es claramente TRL 8. El vacío, el ambiénte térmico, de radiación y las velocidades de la órbita SSO a 690km es absolutamente distinto a las pruebas en tierra.
J
JT8D
Estimado, podrias poner alguna fuente sobre los IFOG que miden aceleraciones? Los IFOG que conozco son bobinas de fibra optica:
Saludos,
JT
Lo que mencionaba como novedad la nota posteada por Klingsor, era el hecho de la utilización de la tecnología IFOG en el espacio:
"Se conocen como IFOG por sus siglas en inglés ...y nunca antes habían sido utilizados con fines espaciales."
No se si será tan así (que es la primera vez que se utiliza en el espacio), pero todos sabemos que cualquier tecnología para uso espacial suele tener GRANDES diferencias de implementación respecto a la misma tecnología utilizada en el ambiente atmosférico de la tierra
"Se conocen como IFOG por sus siglas en inglés ...y nunca antes habían sido utilizados con fines espaciales."
No se si será tan así (que es la primera vez que se utiliza en el espacio), pero todos sabemos que cualquier tecnología para uso espacial suele tener GRANDES diferencias de implementación respecto a la misma tecnología utilizada en el ambiente atmosférico de la tierra
baldusi
Colaborador
Hay versiones traingulares de los IFOG. Si en vez de ponerle espejos les ponés un emisor y receptor en cada vértice podés medir las diferencias de corrimiento entre cada sentido. Si hay rotación el corrimiento será similar a todos, si es lineal hay uno invertido a los otros dos con uno más fuerte y otro más lento. Aplicá unas transformadas y podés sacar rotación y traslación sobre cada plano. De hecho, vas a tener nueve muestreos y seis incógnitas. Hasta da cierta tolerancia a fallos en uno de los elementos. Hacé el cálculo y vas a ver.
No se si es así la implementación del SAC-D. Solo digo lo que es posible.
No se si es así la implementación del SAC-D. Solo digo lo que es posible.
Acá va la "datasheet" de uno comercial . . . así y todo se banca hasta +20g . . .
http://www.imar-navigation.de/downloads/FOG-IMU-1-A.pdf
http://www.imar-navigation.de/downloads/FOG-IMU-1-A.pdf
D
DELTA22
Los IFOG (Interferometric Fiber Optic Gyroscope) son instalados en disposicion cartesiana, en los ejes x, y, z. Se puede instalar en una otra disposición mas precisa, la tetraedrica, un giroscopio por face. Ellos miden ROTACION, no aceleracion.
Una plataforma inercial es un componente que es constituido por giroscopios y acelerometros (un NO sustitue el otro). La plataforma brasilera tiene 4 giroscopios en tetraedro y 3 acelerometros.
Lo que determina la resistencia de un sistema para ser usado en el espacio, no es que el va y/o se quede en el espacio, pero si que sea CONSTRUIDO para ir al espacio, con materiales especiales hechos para esto. Si es asi y en tierra fue testado con total sucesso, ello ya esta listo para vuelos.
MEMS, o "microelectromechanical systems", es un tipo de tecnologia de construcion de las llamadas "micromaquinas", se puede construir gyros e acelerometros con el, pero los sistemas de giroscopio y acelerometros que usa el IAE, usan fibra optica. Los giroscopios del missil MAR-1 tambien.
Saludos.
Una plataforma inercial es un componente que es constituido por giroscopios y acelerometros (un NO sustitue el otro). La plataforma brasilera tiene 4 giroscopios en tetraedro y 3 acelerometros.
Lo que determina la resistencia de un sistema para ser usado en el espacio, no es que el va y/o se quede en el espacio, pero si que sea CONSTRUIDO para ir al espacio, con materiales especiales hechos para esto. Si es asi y en tierra fue testado con total sucesso, ello ya esta listo para vuelos.
MEMS, o "microelectromechanical systems", es un tipo de tecnologia de construcion de las llamadas "micromaquinas", se puede construir gyros e acelerometros con el, pero los sistemas de giroscopio y acelerometros que usa el IAE, usan fibra optica. Los giroscopios del missil MAR-1 tambien.
Saludos.
¿Viste la "datasheet" que puse? . . . es una IMU con FOG´s, que recibe el nombre genérico de "iFOG" (IFOG-IMU-1-A es el modelo).
Si se fijan en la página de la CONAE en qué consiste el "TDP" del SAC-D, es una "Unidad de referencia Inercial"+GPS . . . . . Una IMU con todas las letras y su correspondiente sistema de verificación . . .
http://www.conae.gov.ar/satelites/sac-d_instrum.html
Si se fijan en la página de la CONAE en qué consiste el "TDP" del SAC-D, es una "Unidad de referencia Inercial"+GPS . . . . . Una IMU con todas las letras y su correspondiente sistema de verificación . . .
http://www.conae.gov.ar/satelites/sac-d_instrum.html
D
DELTA22
Mi post anterior no fue respondendo el suyo... Quedo en sequencia.
Pero, bue, comento... Una IMU para aplicaciones espaciales no puede tener apenas giroscopios. Sin acelerometros el sistema del cohete esta parcialmente ciego. Por ejemplo, el MAR-1 tiene una IMU apenas con giroscopios (son 3, un por eje cartesiano), pero el es un missil, no un cohete satelizador.
Ciertamente el SAC-D tiene tambien acelerometros junto a sus giroscopios. Es, por fin, una nave espacial no tripulada.
Saludos.
Nota viejita de prensa de Conicet:
http://www.ciop.unlp.edu.ar/Ingles/Actividades/SAC-D.html
Aconsejo leerla con detalle . . . . . sobre todo la información sobre su uso en el VS30 . . .
http://www.ciop.unlp.edu.ar/Ingles/Actividades/SAC-D.html
Aconsejo leerla con detalle . . . . . sobre todo la información sobre su uso en el VS30 . . .
D
DELTA22
No entendi que tiene a ver el VS-30 (un cohete brasilero) con esta debate...Un IFOG de Argentina fue testado en vuelo con el cohete en la carga util de total responsabilidad de CONAE... Algo más?
Por favor, no confundir manzanas con naranjas.
Saludos.
Se refiere a Angicos . . . por supuesto que el VS30 es brasileño, creo que hay un error de redacción que proviene que el 100% de la carga de ese lanzamiento era de CONAE (incluyendo el sistema de eyección de cargas diseñado por CITEFA -Ing. Vettorell).
Yo me refería especialmente en que la IMU ya fue testeada en vuelo hace un par de años (y en el 2010 había gente que me negaba que ese equipo existiera . . . .)
Saludos.
Yo me refería especialmente en que la IMU ya fue testeada en vuelo hace un par de años (y en el 2010 había gente que me negaba que ese equipo existiera . . . .)
Saludos.
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