Sistemas térmicos de última generación para los satélites Spainsat NG

Introducción

Satélites de comunicaciones seguras Spainsat NG

Spainsat NG es un programa español de satélites de comunicaciones destinado a desarrollar satélites de nueva generación para cubrir las necesidades de comunicaciones seguras de España.

El programa Spainsat NG de España proveerá dos avanzados satélites que sustituirán a los actuales Spainsat. Estos satélites, el Spainsat NG FM1 y el Spainsat NG FM2, serán desplegados en órbita geoestacionaria y operarán en diversas bandas, incluyendo la banda X, banda Ka militar y UHF.

Estos satélites incorporan tecnologías avanzadas de protección contra intentos de interferencia (anti-jamming) y de suplantación (anti-spoofing), y estarán reforzados y protegidos contra fenómenos nucleares a gran altitud. Serán lanzados en 2025 y su vida útil operativa es de 15 años.

Reto

Máxima generación de potencia en el mínimo espacio

Los satélites operan en condiciones extremas de vacío, radiación y temperatura. Además, los sistemas y cargas útiles que llevan a bordo, como antenas o sistemas ópticos, también generan grandes cantidades de calor y deben tener una temperatura controlada para funcionar correctamente.

Los satélites SpainSat NG están basados en la plataforma Eurostar Neo de Airbus, que cuenta con una mayor capacidad y flexibilidad respecto a la anterior. Estos satélites están equipados con una carga útil flexible de comunicaciones en Banda X mediante antenas activas de recepción y transmisión con capacidad de reconfiguración en órbita desarrolladas por Airbus en España. Estas antenas activas suponen un salto cualitativo en las prestaciones de las comunicaciones. Además, el sistema térmico se ha adaptado a las necesidades específicas del programa, ya que la antena Tx genera una gran cantidad de calor que debe disiparse para el correcto funcionamiento del sistema.

Solución

Sistemas de control térmico, tecnología clave para el funcionamiento de las antenas activas a bordo de los satélites

El objetivo principal de los sistemas de control térmico de los satélites es mantener a todo el conjunto y a los equipos que aloja dentro de los rangos de temperaturas especificados en cada fase de la misión.

La implicación de ARQUIMEA en el programa Spainsat NG ha consistido en la coingeniería, el diseño detallado, fabricación y soporte a la integración del hardware térmico de los dos satélites que comprende conjuntos de Heat Pipes (HPs) y Loop Heat Pipes (LHPs) que permiten extraer altos niveles de potencia (hasta 6kW) de las antenas activas a bordo de estos satélites.

Dado que la generación de potencia se da en un espacio muy pequeño, el sistema térmico cuenta con un grupo de Heat Pipes integrado en el interior de dicha antena activa para recoger el calor de la electrónica. La definición de estas HPs ha sido muy compleja dado el pequeño volumen disponible dentro de la propia antena y la complejidad de las interfaces con los equipos electrónicos.

La red de Loop Heat Pipes (LHPs) y Heat Pipes (HPs) transporta dicho calor a los paneles radiadores del satélite, donde el calor se evacua finalmente al espacio.

Más información

Estructuras, sistemas y hardware térmicos

ARQUIMEA tiene más de una década de experiencia en el diseño, fabricación y pruebas de estructuras térmicas, sistemas y hardware térmico utilizados en las misiones espaciales internacionales más relevantes. La pasión por nuestro trabajo y las instalaciones con las que contamos nos permiten ofrecer altos niveles de calidad y personalización para nuestros clientes de todo el mundo.

Resultados

Disipación del calor precisa para un rendimiento óptimo

Estos trabajos se han desarrollado en las instalaciones de última generación de ARQUIMEA durante más de tres años incluyendo exhaustivas y complejas campañas de cali-ficación y aceptación de los equipos entregados, incluyendo ensayos térmicos en vacío y ensayos mecánicos. La actividad de desarrollo ha sido supervisada por la Agencia Espacial Europea como parte del programa PACIS3 y también por Hisdesat como cliente final.

Los sistemas de control térmico son muy complejos y juegan un papel crítico en el correcto funcionamiento de los satélites. Gracias a la experiencia y conocimiento tecnológico para diseñar y fabricar sistemas térmicos y estructuras, somos capaces de gestionar la cadena completa de cada proyecto: desde la fase de diseño, pasando por el prototipado, fabricación y test, hasta su integración.