Navegación espacial

La navegación de naves espaciales se realiza mayoritariamente desde el suelo, desde donde las estaciones de seguimiento recogen y procesan todos los datos de distancia y velocidad para determinar sus órbitas. Si bien es muy exacta, la navegación basada en sistemas terrestres es cara y requiere mantener un contacto continuo. También necesita cierto tiempo para proporcionar la información a la nave. Por esta razón no resulta adecuada para la exploración del espacio profundo en las ocasiones en las que se necesita actuar inmediatamente, por ejemplo durante un aterrizaje.

En las misiones de exploración en las que se transportan vehículos robotizados a su destino y posiblemente se devuelven muestras a la Tierra, las masas que se deben lanzar y poner en órbita también tienen una importancia crítica. El proyecto «Small integrated navigator for planetary exploration» (SINPLEX), financiado por la UE, tiene como objetivo dar las claves para reducir significativamente la masa del subsistema de navegación.

Los investigadores del proyecto SINPLEX han desarrollado un sistema de navegación autónomo y ligero. Este sistema todo-en-uno consiste en un seguidor de estrellas, un altímetro láser, una videocámara, un sistema de medida inercial y un ordenador de a bordo. Se ha logrado reducir la masa a la par que mantener un rendimiento elevado miniaturizando el hardware sensor y fusionando datos en un filtro de Kalman.

Se ha combinado la impresión 3D y la fundición a modelo perdido para desarrollar un alojamiento de aluminio muy compacto para los sensores. Entre las ventajas de esta combinación destaca el enorme ahorro en masa y el elevado nivel de integración funcional del hardware sensor. El modelo de vuelo tiene una masa por debajo de los seis kilogramos y se ha diseñado para cumplir con los requisitos de un aterrizaje en un asteroide o luna o para la captura de un contenedor de muestras en órbita.

Se ha sometido un modelo del sistema SINPLEX montado en placa de pruebas a amplias comprobaciones para caracterizar las respuestas de cada sensor individual así como su efecto sobre el rendimiento del sistema en conjunto. Se han realizado pruebas Hardware-In-the-Loop para evaluar su rendimiento como navegador con trayectorias espaciales representativas y para demostrar su aplicabilidad a la navegación autónoma.

Los resultados de las pruebas han revelado que el sistema SINPLEX puede convertirse en un sistema de navegación potente que además aportaría un ahorro importante de masa, en comparación a cualquier conjunto basado en componentes disponibles en el mercado que pueda ofrecer rendimientos análogos. Actualmente se están desarrollando una serie de mejoras necesarias para aumentar el rendimiento del sistema de manera que éste nos pueda guiar de manera fiable por el espacio interestelar.