El adaptador de carga útil secundaria EELV ( ESPA ) es un adaptador para lanzar cargas útiles secundarias en vehículos de lanzamiento orbitales .
Originalmente desarrollado para vehículos de lanzamiento estadounidenses en la década de 2000 para lanzar cargas útiles secundarias en misiones espaciales del Departamento de Defensa de los Estados Unidos que utilizaban los cohetes Atlas V y Delta IV , el diseño del adaptador se ha convertido en un estándar de facto y ahora también se utiliza en misiones espaciales de naves espaciales privadas no gubernamentales . Por ejemplo, se utilizaron varios anillos ESPA en un lanzamiento ajeno al Departamento de Defensa del cohete SpaceX Falcon 9 que transportaba la constelación de satélites de comunicaciones Orbcomm OG-2 .
El uso de la tecnología de anillos ESPA reduce los costes de lanzamiento de la misión principal y permite realizar misiones secundarias e incluso terciarias con un impacto mínimo en la misión original.
Historia
El desarrollo fue financiado por la Dirección de Vehículos Espaciales del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL/RV) para el Programa de Pruebas Espaciales (STP) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD) bajo una subvención de Investigación Innovadora para Pequeñas Empresas (SBIR) a finales de la década de 1990. Moog CSA Engineering se asoció con AFRL para diseñar, construir y calificar el anillo a principios de la década de 2000. [ 1 ] Se han realizado estudios adicionales sobre aplicaciones ESPA para misiones lunares y científicas bajo una SBIR del Centro de Investigación Ames de la NASA. [ 2 ] A partir de 2010El anillo es producido por Moog CSA Engineering. [ 3 ] Varias misiones han utilizado el anillo ESPA. La misión inaugural del anillo ESPA fue en STP-1 en 2007. [ 1 ] A diciembre de 2015El anillo ESPA se había utilizado en los tres cohetes de la clase EELV ( Atlas V , Delta IV y Falcon 9 ). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
En un solo lanzamiento se pueden utilizar varios anillos ESPA, apilados para aumentar la capacidad de carga de satélites. En el vuelo 1 de Orbcomm OG-2 en 2014 se utilizaron dos anillos ESPA Grande, y en el despliegue del vuelo 2 de Orbcomm OG-2 de 11 satélites en 2015. [ 7 ]
Características técnicas
El anillo ESPA inicial fue diseñado para soportar una carga útil principal de 6800 kg (15 000 libras) y hasta seis cargas útiles secundarias de 180 kg (400 libras) . Cada nave espacial secundaria se monta radialmente en un puerto de 380 mm (15 pulgadas) de diámetro y se le asigna un volumen de 610 mm (24 pulgadas ) × 710 mm (28 pulgadas ) × 970 mm (38 pulgadas ) . Esto ha dado lugar a la denominación coloquial de cargas útiles de clase ESPA . El diseño incluye una interfaz eléctrica estándar para las cargas útiles conectadas; sin embargo, los requisitos específicos de la misión pueden impedir que cada carga útil secundaria reciba más de una señal de separación no redundante. [ 2 ]
Los puertos ESPA Grande tienen un diámetro de 24 pulgadas (610 mm) y pueden soportar cargas útiles de 700 libras (320 kg) con un volumen de 42 pulgadas (1100 mm) × 46 pulgadas (1200 mm) × 38 pulgadas (970 mm) . [ 3 ] [ 8 ] Cada puerto de 24 pulgadas tiene 36 pernos de fijación. [ 9 ]
La versión de Moog del ESPA Grande admite cargas útiles de hasta 1543 libras (700 kg) . [ 10 ]
Los bordes inferior y superior de los anillos ESPA tienen 120 orificios para pernos con sus centros en un círculo de 62,01" (1575 mm) de diámetro. [ 11 ] Esta es una interfaz de carga útil principal, el plano de interfaz estándar EELV, definido como parte del programa Vehículo de Lanzamiento Desechable Evolucionado . El anillo ESPA estándar tiene 24 pulgadas de altura. [ 9 ]
Derivados
Entre los derivados del anillo ESPA se incluyen dispensadores de satélites , remolcadores espaciales y plataformas de satélites .
SHERPA
Entre los derivados comerciales del anillo ESPA Grande se encuentran el Sistema de Carga Útil Secundaria para Vuelos Espaciales (SSPS) y SHERPA, desarrollados y fabricados por Andrews Space bajo contrato con Spaceflight Services. El SSPS incluye cinco puertos de 61 cm (24 pulgadas) de diámetro, cada uno capaz de transportar cargas útiles de hasta 300 kilogramos (660 lb) . «El SSPS funciona de forma muy similar a una nave espacial independiente, con un ordenador de vuelo, un sistema de alimentación eléctrica, capacidad de determinación de órbita y conmutación de alimentación de la carga útil». [ 12 ] SHERPA es una variante motorizada del SSPS capaz de realizar grandes cambios de órbita. [ 13 ]
LCROSS

Cuando la NASA actualizó el vehículo de lanzamiento de su misión Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) a un Atlas V, liberó aproximadamente 2200 libras de masa adicional para lo que más tarde se convertiría en el Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). La NASA organizó un concurso para determinar la mejor manera de utilizar ese espacio y el Centro de Investigación Ames presentó varias propuestas. La propuesta ganadora incluía el anillo ESPA de Moog CSA Engineering, que serviría como plataforma mecánica base para lanzar la nave espacial LCROSS como carga útil secundaria bajo la LRO. Finalmente, LCROSS impactó la superficie lunar y confirmó la presencia de hielo de agua. [ 1 ]
La misión LCROSS de detección de agua de impacto lunar en 2009 aprovechó las capacidades estructurales del anillo ESPA para acoplar sus seis experimentos científicos, sistemas de mando y control , equipos de comunicaciones, baterías, paneles solares e incluso un pequeño sistema de propulsión monopropelente para implementar la separación y el control de la carga útil antes del impacto . [ 14 ]
ESPAStar
El ESPAStar es un concepto de diseño comparable de Orbital Sciences Corporation . Su primer vuelo fue en la misión AFSPC-11 como carga útil secundaria de EAGLE. [ 15 ]
ESPA propulsor de larga duración (LDPE)
El LDPE (Long Duration Propulsive ESPA) se basa en un adaptador de carga útil de Northrop Grumman , lo que lo convierte en un remolcador espacial totalmente operativo capaz de desplegar diferentes cargas útiles en diferentes órbitas. [ 16 ]
El primer LDPE se lanzó el 7 de diciembre de 2021 a bordo de un cohete Atlas V como parte de la misión STP-3 . Transportaba el nanosatélite Ascent del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea , que se utilizó para probar tecnologías comerciales estándar en órbita geoestacionaria, incluyendo propulsores de gas frío, propulsión eléctrica y un receptor de posicionamiento global. [ 17 ]
Un segundo LDPE fue lanzado el 1 de noviembre de 2022 en un cohete Falcon Heavy como parte de la misión USSF-44 , y transportaba tres cargas útiles separables y tres cargas útiles alojadas. Las cargas útiles separables incluían Alpine, un cubesat de Millennium Space Systems para demostrar diseños de pequeños satélites GEO y aprovechar las comunicaciones GEO comerciales; LINUSS, un proyecto de Lockheed Martin que consta de dos cubesats 12U para probar el mantenimiento de satélites GEO; y Tetra-1, un pequeño satélite SSC diseñado como pionero para métodos innovadores de diseño de vehículos espaciales y desarrollo de tácticas, técnicas y procedimientos en órbita. Las cargas útiles alojadas incluían: Mustang, un experimento de comunicaciones de pequeño tamaño; Xenon, una maduración de componentes comerciales listos para usar para vuelo en GEO; y Energetic Charged Particle-Lite, un sensor meteorológico espacial SSC. [ 18 ]
Un tercer LDPE fue lanzado el 15 de enero de 2023 en un Falcon Heavy como parte de la misión USSF-67 , y transportaba cinco cargas útiles alojadas. [ 18 ] Entre ellas, dos pertenecían al Comando de Sistemas Espaciales : Catcher, un sensor prototipo para proporcionar información sobre el conocimiento del dominio espacial local, y WASSAT, un sensor compuesto por cuatro cámaras para buscar y rastrear otras naves espaciales y desechos espaciales. Las otras tres cargas útiles fueron proporcionadas por la Oficina de Capacidades Rápidas Espaciales e incluían dos prototipos para misiones de conocimiento de la situación espacial y uno para probar comunicaciones encriptadas espacio-tierra. [ 19 ]
Referencias
- 1 2 3 Perry, Bill. "ESPA: Un viaje económico al espacio para cargas útiles secundarias" . Edición de julio de 2012 de MilsatMagazine . Recuperado el 26 de septiembre de 2012 .
- 1 2 "Adaptador de carga útil secundaria para vehículos de lanzamiento desechables evolucionados". Conferencia y Exposición AIAA Space 2001. AIAA . doi : 10.2514/6.2001-4701 .
- 1 2 "ESPA: El adaptador de carga útil secundaria EELV de gran capacidad. Capacidad excedente. Satélites pequeños" . MOOG. 2010. Archivado del original el 18 de diciembre de 2011. Recuperado el 25 de diciembre de 2011 .
- ↑ United Launch Alliance lanza con éxito el primer Atlas V de la USAF
- ↑ Misión ULA Delta IV AFSPC-4
- ↑ El Falcon 9 de SpaceX finalmente lanza la misión Orbcomm OG2.
- ↑ "Constelación de satélites de próxima generación ORBCOMM OG2" . Sierra Nevada Corporation . Consultado el 4 de enero de 2016 .
- ↑ Momentus ofrecerá servicio de última milla desde vuelos compartidos de SpaceX
- 1 2 Dispensador satélite ESPA para ORBCOMM generación 2
- ↑ Adaptadores para satélites pequeños Moog
- ↑ ESPA Grande
- ↑ Sistema de carga útil secundaria para vuelos espaciales. Enlace obsoleto archivado el 7 de julio de 2012 en archive.today , consultado el 10 de mayo de 2012.
- ↑ Jason Andrews. "Sistema de carga útil secundaria para vuelos espaciales (SSPS) y remolcador SHERPA: un nuevo modelo de negocio para cargas útiles secundarias y alojadas" .
- ↑ Lo, Amy (2009). "Cargas útiles secundarias que utilizan la arquitectura LCROSS" (PDF) . AIAA . Recuperado el 27 de septiembre de 2011 .
- ↑ "EAGLE" . Centro Espacial Gunter . Consultado el 30 de noviembre de 2018 .
- ↑ Kordina, Florian (30-10-2022). "USSF-44 | Falcon Heavy" . Everyday Astronaut . Consultado el 30-10-2022 .
- ↑ Clark, Stephen (8 de diciembre de 2021). "El cohete Atlas 5 lanza satélites de demostración tecnológica de la Fuerza Espacial en una misión maratónica" . Spaceflight Now . Recuperado el 11 de diciembre de 2021 .
- 1 2 Sodders, Lisa. "El exitoso lanzamiento del USSF-44 es 'una señal de lo que está por venir'"" . Comando de Sistemas Espaciales . Consultado el 8 de diciembre de 2022 .
- ↑ "Northrop Grumman anuncia anillos adaptadores convertidos como solución de transporte compartido para cargas útiles militares" . Spaceflight Now . 13 de enero de 2023. Consultado el 16 de enero de 2023 .
Enlaces externos
- Triple anillo ESPA para el lanzamiento de SpaceX Orbcomm OG-2 , octubre de 2015.
- Tecnología de vuelos espaciales