Garde

LGarde , también conocida como L'Garde o L·Garde , es una empresa estadounidense de tecnología aeroespacial y de defensa fundada en 1971 en el condado de Orange, California ^{[ 1 ]} y es el contratista principal de la nave espacial Sunjammer , la vela solar más grande del mundo . ^{[ 2 ]} La empresa fue una de las primeras pioneras en estructuras inflables multifuncionales de piel delgada utilizadas en diversas aplicaciones militares y espaciales. ^{[ 3 ]} En el apogeo de la Guerra Fría , L·Garde desarrolló y fabricó objetivos inflables y sistemas de señuelo para la defensa militar de EE. UU., y sistemas de contramedidas para la Iniciativa de Defensa Estratégica (Guerra de las Galaxias). ^{[ 4 ]} Después de la Guerra Fría, la empresa utilizó las tecnologías y técnicas de fabricación que había desarrollado para obtener un contrato para diseñar y construir el experimento de antena inflable ^{[ 5 ] [ 6 ]} y otras estructuras espaciales inflables de película delgada utilizando su aplicación única de tecnología de tubo rigidizable. ^{[ 7 ]} El nombre inusual de la empresa es un acrónimo formado por las iniciales de los socios fundadores: Bill Larkin , Gayle Bilyeu, Alan Hirasuna, Rich Walstrom, Don Davis. La " E " proviene del término latino " et al " (y otros) como una referencia a los demás socios y empleados originales de la empresa. ^{[ 1 ]}

Los ingenieros de LGarde aplicaron su experiencia con estructuras inflables para uso militar a aplicaciones espaciales alrededor de 1992 como un medio para controlar el costo del despliegue de instrumentación en órbita terrestre y más allá. ^{[ 8 ]} Estudiaron el trabajo de desarrollo y las lecciones aprendidas de proyectos para el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y la NASA que se remontan a la década de 1960. ^{[ 9 ]} Al observar las ventajas y los desafíos del despliegue de una antena inflable muy grande y otras estructuras en órbita terrestre utilizando esta tecnología, los ingenieros de LGarde también observaron cambios en los principios estructurales cuando dichas estructuras se utilizan en un entorno de gravedad cero, y otros problemas técnicos que surgen para grandes estructuras de precisión, incluyendo la precisión de la superficie, el análisis y las propiedades eléctricas. ^{[ 8 ]}

El primer proyecto de estructura espacial inflable de LGarde fue el Proyecto Spartan 207, también conocido como Experimento de Antena Inflable , que se lanzó a bordo del transbordador espacial Endeavour durante la misión STS-77 , el 19 de mayo de 1996. ^{[ 10 ]} El objetivo de esta misión era inflar una antena de 14 metros (46 pies) sobre tres puntales de 28 metros (92 pies) construidos por LGarde bajo contrato con el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). El proyecto se desarrolló bajo el programa de desarrollo tecnológico In-STEP de la NASA. ^{[ 11 ]}  

Desplegada mediante el Sistema Manipulador Remoto del transbordador , la antena se infló con éxito y se obtuvo la forma final correcta. Según el informe final de la misión, esta fue un éxito y proporcionó mucha información sobre el inflado de grandes estructuras en el espacio. ^{[ 12 ]} Entre los puntos que demostró el proyecto Spartan 207 se encontraba la viabilidad de las estructuras espaciales inflables como concepto de ahorro de costes. La antena inflable pesaba solo unos 60 kilogramos (132 libras) y se podría desarrollar una versión operativa de la antena por menos de 10 millones de dólares estadounidenses , un ahorro sustancial en comparación con las estructuras rígidas desplegables mecánicamente actuales, cuyo desarrollo y envío al espacio pueden costar hasta 200 millones de dólares estadounidenses . ^{[ 11 ]}

Los ingenieros de LGarde ampliaron su desarrollo de estructuras inflables rigidizables con estructuras de baja masa lo suficientemente fuertes como para soportar grandes paneles solares orbitales, así como nanosatélites mucho más pequeños . ^{[ 13 ]} Entre los muchos parámetros de diseño detallados que consideraron se encontraban el diseño del tubo (para el material rigidizable), tipos y diseños de vigas alternativos (por ejemplo, celosías), espesor del material, laminados y la mejor manera de resolver el pandeo de Euler . ^{[ 13 ]}

Un proyecto, realizado con el JPL bajo el programa Gossamer Spacecraft de la NASA ^{[ 14 ]} en 1999, buscaba construir un reflector inflable para concentrar la energía solar para la generación de energía eléctrica en el espacio, actuando a la vez como una antena de gran apertura y alta ganancia. ^{[ 15 ]} Entre los objetivos del programa Gossamer Spacecraft se encontraba la reducción de la masa y el volumen de almacenamiento de una antena de potencia, manteniendo un rendimiento comparable en la generación de energía eléctrica. ^{[ 15 ]}

En 2005 se produjo un desarrollo adicional cuando LGarde comenzó a utilizar métodos de rigidización de materiales que proporcionan una forma de reflector duradera sin necesidad de inflado continuo. ^{[ 16 ]} Los ingenieros optaron por un laminado de aluminio/plástico como método de rigidización preferido en lugar de la rigidización en frío de un compuesto de elastómero termoplástico de Kevlar como medio para lograr dos objetivos: 1) disminuir el espacio de almacenamiento y, por lo tanto, ampliar el tamaño potencial de apertura de los reflectores de espejo y 2) eliminar la necesidad de gas de "reposición" necesario para que los reflectores puramente inflables permanezcan inflados en el espacio. ^{[ 16 ]} Posteriormente, los ingenieros de LGarde avanzaron el nivel de preparación de la estructura de soporte planar inflable para el sistema de antena de gasa con el diseño, análisis, prueba y fabricación adicionales de una estructura de soporte rigidizada desplegada por inflado para el conjunto de guías de onda. ^{[ 17 ]}

A principios de 2002, LGarde estaba desarrollando resinas de poliuretano para un laminado compuesto de 3 capas que podría usarse en la fabricación de estructuras rigidizables aptas para su uso en el espacio. ^{[ 18 ]} En un artículo presentado al Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA), los ingenieros descubrieron que dichos compuestos pueden usarse para fabricar estructuras rigidizables desplegables ultraligeras para aplicaciones espaciales y que se eligió el poliuretano porque podía volverse rígido al exponerse a las bajas temperaturas del espacio. ^{[ 18 ]} El artículo continúa observando que, bajo el programa SSP ( Space Solar Power Truss) de la NASA, una estructura rigidizable inflable de 24 pies (7,3 m) de largo que utilizaba compuestos de poliuretano soportó una carga de compresión de 556 libras (252 kg) , un 10 % por encima de su resistencia a la compresión de diseño, al tiempo que redujo la masa de estructuras mecánicas comparables en un factor de 4. ^{[ 18 ]}  

Se había teorizado durante mucho tiempo que las velas solares podrían reflejar los fotones que emanan del sol y convertir parte de la energía en empuje. El empuje resultante, aunque pequeño, es continuo y actúa durante toda la misión sin necesidad de propulsor. En 2003, LGarde, junto con sus socios JPL, Ball Aerospace y Langley Research Center , bajo la dirección de la NASA, desarrolló una configuración de vela solar que utilizaba componentes de brazo rígido inflables para lograr una nave de vela de 10 000 m² ^con una densidad real de 14,1 g/m² ^y una aceleración potencial de 0,58  mm/s² ^. [ ^{19 ] La} configuración completa liberada por la etapa superior tiene una masa de 232,9 kilogramos (513 lb) y requirió solo 1,7 metros cúbicos (60 pies cúbicos) de volumen en el propulsor. ^{[ 19 ]} El avance adicional del proyecto de vela solar se produjo cuando los ingenieros de LGarde mejoraron los sistemas de coordenadas de la "nave de vela" y propusieron un estándar para informar el rendimiento de la propulsión. ^{[ 20 ]}   

LGarde fue seleccionada por la NASA para construir la nave espacial Sunjammer , que habría sido la vela solar más grande del mundo. ^{[ 21 ]} Programada para su lanzamiento en enero de 2015, Sunjammer estaba construida de kapton y tenía 38 metros (125 pies) de lado con un área de superficie total de más de 1200 metros cuadrados (13 000 pies cuadrados ) , proporcionando un empuje de aproximadamente 0,01 N. [ ^{21 ] [ 22 ] El} material ultradelgado de la "vela" tenía solo 5 μm de espesor con un bajo peso de aproximadamente 32 kilogramos (70 lb). ^{[ 23 ]} Para controlar su orientación, Sunjammer habría utilizado paletas cardán (cada una de las cuales es en sí misma una pequeña vela solar) ubicadas en las puntas de cada uno de sus 4 brazos eliminando por completo la necesidad de propulsor estándar. ^{[ 22 ]}     

El 17 de octubre de 2014, la NASA canceló el proyecto Sunjammer después de invertir cuatro años y más de 21 millones de dólares estadounidenses en el mismo. ^{[ 24 ]}