Diseño Conceptual Integrado y Evaluación de Control Paramétrico para un Saltador Lunar de Movilidad Híbrida
Autores: Rimani, Jasmine; Bucchioni, Giordana; Ryals, Andrea Dan; Viola, Nicole; Lizy-Destrez, Stéphanie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño Conceptual Integrado y Evaluación de Control Paramétrico para un Saltador Lunar de Movilidad Híbrida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tubos de lava lunares
Base humana
Misión robótica
Arquitecturas subterráneas
Subsistema de movilidad
Explorador de cuevas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los tubos de lava lunar se envisionan como posibles estructuras de alojamiento para una base humana en las regiones ecuatoriales de la Luna, proporcionando refugio de radiaciones, micrometeoroides y variaciones de temperatura. Una primera misión robótica está programada para explorar la habitabilidad de estas arquitecturas subterráneas en un futuro cercano. La comunicación dentro de estos túneles subterráneos está fuertemente restringida; por lo tanto, el sistema de exploración debe depender de un alto grado de autonomía. Al mismo tiempo, el sistema de exploración puede encontrar diferentes tipos de terreno, lo que requiere un subsistema de movilidad adaptable capaz de desplazarse rápidamente sobre terreno basáltico mientras evita obstáculos considerables. Este documento presenta un estudio de misión para un explorador de cuevas y un dimensionamiento preliminar dirigido a los tubos de lava lunar. El estudio propone utilizar un sistema de movilidad híbrido con ruedas y propulsores para navegar suavemente dentro de los tubos de lava. El peculiar sistema de movilidad del explorador de cuevas requiere un estudio preciso de la adaptabilidad de sus capacidades de control con el cambio de masa para un conjunto dado de sensores y actuadores. La combinación de técnicas de diseño conceptual y evaluación de control proporciona al ingeniero una clara indicación del espacio de diseño factible para el sistema estudiado durante las fases iniciales de formulación de una misión. Esta primera parte del estudio se centra en enmarcar las necesidades de los interesados e identificar las capacidades requeridas del explorador de cuevas. Además, el estudio se enfoca en evaluar un espacio de diseño en términos de masa y consumo de energía para el explorador de cuevas. Tras diferentes evaluaciones a nivel de misión, se discute un diseño más detallado del explorador de cuevas, proporcionando un diseño inicial en términos de masa y consumo de energía. Finalmente, el objetivo se desplaza hacia el estudio de las prestaciones de los algoritmos de guía, navegación y control (GNC) variando la masa del explorador de cuevas. El GNC impacta significativamente el espacio de diseño del sistema planetario de superficie. Por lo tanto, investigar sus limitaciones puede indicar la viabilidad del crecimiento de masa para acomodar, por ejemplo, más carga útil.
Descripción
Los tubos de lava lunar se envisionan como posibles estructuras de alojamiento para una base humana en las regiones ecuatoriales de la Luna, proporcionando refugio de radiaciones, micrometeoroides y variaciones de temperatura. Una primera misión robótica está programada para explorar la habitabilidad de estas arquitecturas subterráneas en un futuro cercano. La comunicación dentro de estos túneles subterráneos está fuertemente restringida; por lo tanto, el sistema de exploración debe depender de un alto grado de autonomía. Al mismo tiempo, el sistema de exploración puede encontrar diferentes tipos de terreno, lo que requiere un subsistema de movilidad adaptable capaz de desplazarse rápidamente sobre terreno basáltico mientras evita obstáculos considerables. Este documento presenta un estudio de misión para un explorador de cuevas y un dimensionamiento preliminar dirigido a los tubos de lava lunar. El estudio propone utilizar un sistema de movilidad híbrido con ruedas y propulsores para navegar suavemente dentro de los tubos de lava. El peculiar sistema de movilidad del explorador de cuevas requiere un estudio preciso de la adaptabilidad de sus capacidades de control con el cambio de masa para un conjunto dado de sensores y actuadores. La combinación de técnicas de diseño conceptual y evaluación de control proporciona al ingeniero una clara indicación del espacio de diseño factible para el sistema estudiado durante las fases iniciales de formulación de una misión. Esta primera parte del estudio se centra en enmarcar las necesidades de los interesados e identificar las capacidades requeridas del explorador de cuevas. Además, el estudio se enfoca en evaluar un espacio de diseño en términos de masa y consumo de energía para el explorador de cuevas. Tras diferentes evaluaciones a nivel de misión, se discute un diseño más detallado del explorador de cuevas, proporcionando un diseño inicial en términos de masa y consumo de energía. Finalmente, el objetivo se desplaza hacia el estudio de las prestaciones de los algoritmos de guía, navegación y control (GNC) variando la masa del explorador de cuevas. El GNC impacta significativamente el espacio de diseño del sistema planetario de superficie. Por lo tanto, investigar sus limitaciones puede indicar la viabilidad del crecimiento de masa para acomodar, por ejemplo, más carga útil.