• Ingenieros de la Universidad de Vigo participan en un proyecto de la Agencia Espacial Europea sobre la gestión de la energía eléctrica en vehículos lunares no tripulados
02
Apr
2024
Lunar rover.

El Lunokhod-1 fue el primer explorador lunar que alcanzó el éxito. Enviado por la Unión Soviética como parte del programa Lunokhod, fue lanzado el 10 de noviembre de 1970 y aterrizó en la luna siete días después, convirtiéndose en el primer vehículo en ser controlado remotamente desde la Tierra para explorar la superficie lunar.

Diseñado para realizar diversas tareas científicas, como estudiar la composición de la superficie lunar, analizar la radiación cósmica y el campo magnético, y tomar fotografías de alta resolución, el vehículo estaba equipado con cámaras de televisión, instrumentos de medición y un sistema de transmisión de datos que permitía enviar la información recopilada de vuelta a la Tierra.

Durante su misión, el Lunokhod-1 recorrió una distancia total de aproximadamente 10.5 kilómetros a lo largo de 321 días lunares (equivalentes a cerca de 11 meses terrestres), lo que lo convierte en uno de los vehículos más duraderos y exitosos en la exploración lunar. Sus contribuciones fueron fundamentales para avanzar en nuestro entendimiento sobre la luna y sentaron las bases para futuras misiones de exploración espacial.

En una de ellas trabajan hoy en día ingenieros de la Universidad de Vigo, que junto a las universidades de Oviedo y Leicester (Reino Unido), trabajan en el desarrollo de sistemas de energía para vehículos móviles no tripulados combinando paneles solares, baterías y generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG).

La iniciativa, que responde al nombre de 'Advanced Management Power Electronics for Radioisotope and Solar (AMPERS)' está financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y tiene una duración de dos años, desde septiembre de 2023 hasta septiembre de 2025.

Captura del modelo térmico en ESATAN del rover situado en el polo sur de la luna donde trabaja el equipo de la UVigo.

El proyecto tiene como objetivo diseñar sistemas de energía eléctrica que combinen las distintas fuentes de energía, como la solar, RTG y baterías, para garantizar las demandas energéticas de un vehículo móvil no tripulado en el polo sur lunar (lugar de interés científico por la posibilidad de que haya agua congelada).

En esta ubicación se combinan, por un lado, regiones donde el Sol nunca se pone, por lo que no hay energía solar disponible, y, por otro lado, regiones donde el Sol nunca se oculta. Un vehículo que trabaje en este entorno debe adaptarse a ambas situaciones. Sin embargo, dicen los investigadores, las tres fuentes de energía enumeradas por separado tienen algunos inconvenientes.

Los RTG proporcionan una fuente constante de energía eléctrica, pero muy baja y con un voltaje incompatible con los sistemas de energía eléctrica típicos en aplicaciones espaciales. Además, responden muy lentamente a los cambios en la demanda de energía. Las baterías, añaden, facilitan un suministro muy rápido de energía pero deben recargarse periódicamente y los paneles solares son las fuentes más rápidas, pero necesitan luz solar para funcionar.

Las tareas del consorcio AMPERS incluyen el dimensionamiento de las distintas fuentes de energía para cubrir las demandas, minimizando masa y volumen. Así, en general, los investigadores participantes señalan que una solución que utilizara únicamente RTG sería muy pesada y voluminosa, mientras que una que utilizara únicamente paneles solares sería inviable, dada la falta de luz solar. El proyecto también evaluará diferentes arquitecturas del sistema eléctrico con el objetivo de minimizar sus pérdidas.

Control térmico del sistema 

La participación de la Universidad de Vigo en esta iniciativa da continuidad a la línea de colaboración existente con la Universidad de Oviedo centrada en las misiones a la luna y su amplia experiencia en el control térmico de buques.

En concreto, el Grupo de Investigación en Tecnología Aeroespacial está a cargo del proyecto de modelización del entorno térmico en el que trabajará el rover. "Hacemos el control térmico del sistema para que todo esté a la temperatura adecuada para que funcione", resumen los investigadores de la UVigo.

Este ambiente térmico, detallan, afecta a la energía producida por los paneles solares y los RTG, así como al funcionamiento de las baterías. "Además, si las temperaturas fueran muy bajas, sería necesario utilizar calentadores. Estos calentadores contribuyen a la demanda de energía eléctrica, por lo que inciden en las tareas que debe realizar la Universidad de Oviedo, el dimensionamiento de las fuentes de energía y el sistema eléctrico”, indican desde la iniciativa.

La Universidad de Oviedo desarrollará los modelos de simulación de sistemas eléctricos y sus prototipos funcionales. La Universidad de Leicester es el principal desarrollador en Europa de RTG y en el proyecto aportará modelos de simulación compatibles con los ideados por la Universidad de Oviedo. También proporcionará modelos eléctricos de los RTG con el objetivo de simular su comportamiento para su integración con los prototipos que se realizarán.

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