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El Roll Out Solar Array (ROSA) y su versión más grande ISS Roll Out Solar Array (iROSA) son fuentes de energía livianas y flexibles para naves espaciales diseñadas y desarrolladas por Redwire . [1]
Este nuevo tipo de panel solar proporciona mucha más energía que los paneles solares tradicionales con mucha menos masa. [2] Los paneles solares tradicionales utilizados para alimentar satélites son voluminosos y los paneles pesados se pliegan mediante bisagras mecánicas. Dado que una carga útil espacial está limitada en masa y volumen por necesidad, ROSA es un 20 por ciento más liviano (con una masa de 325 kg (717 lb)) [3] y un cuarto del volumen de conjuntos de paneles rígidos con el mismo rendimiento. . [4]
ROSA es un panel solar flexible y enrollable que funciona de la misma manera que una cinta métrica se desenrolla en su carrete. El nuevo diseño de panel solar se enrolla para formar un cilindro compacto para su lanzamiento con una masa y un volumen significativamente menores, lo que podría ofrecer ahorros sustanciales de costos, así como un aumento de la energía para los satélites. ROSA tiene un ala central hecha de un material flexible que sostiene las cadenas de células fotovoltaicas que producen electricidad. Ambos lados del ala tienen un brazo estrecho que se extiende a lo largo del ala para brindar soporte al conjunto, llamado brazo compuesto de alta tensión. Las barreras parecen tubos divididos hechos de un material compuesto rígido , aplanados y enrollados longitudinalmente. El conjunto no necesita ningún motor para desplegarse. Esto se logra utilizando la energía potencial almacenada en los brazos que se libera cuando cada brazo pasa de una forma de bobina a un brazo de soporte recto. Luego, las alas solares se despliegan debido a la energía de tensión en los brazos enrollados que están presentes en los dos extremos de la estructura.
Brian R. Spence y Stephen F. White fueron las primeras personas en patentar la idea del Roll Out Solar Array el 21 de enero de 2010. [5] Recibieron una patente para este trabajo el 1 de abril de 2014. [5]
La NASA probó la tecnología ROSA en cámaras de vacío en la Tierra durante la década de 2010 y, satisfecha con los prometedores resultados, comenzó a probarla en el espacio el 18 de junio de 2017. ROSA se lanzó a bordo de SpaceX CRS-11 el 3 de junio. [3] Durante el fin de semana del 17 al 18 de junio de 2017, ingenieros en tierra operaron de forma remota el robot robótico Canadarm2 de la Estación Espacial Internacional para extraer el experimento Roll Out Solar Array (ROSA) de la nave de reabastecimiento Dragon de SpaceX . Después de la observación no estaba previsto devolver el mecanismo a la Tierra. El panel solar se desplegó el 18 de junio y se extendió mediante brazos tensores a ambos lados del ala de 1,6 metros de ancho. [6] La NASA decidió realizar pruebas continuas durante una semana y observar sus consecuencias. Los ingenieros observaron el comportamiento del panel solar cuando estuvo expuesto a cambios extremos de temperatura a lo largo de la órbita de la ISS. También se introdujeron mecánicamente vibraciones y oscilaciones para evaluar la respuesta del conjunto a las cargas estructurales. [7] Después de los experimentos, los controladores terrestres no pudieron bloquear el panel solar en su configuración replegada. Por lo tanto, el panel solar fue desechado de la Estación Espacial Internacional el 30 de junio, tras una prueba de 12 días. [8]
En junio de 2021, se instalaron dos nuevos paneles solares iROSA en los mástiles de celosía P6 de la Estación Espacial Internacional . [9] Las dos operaciones tardaron seis horas cada una en completarse y fueron llevadas a cabo en tres paseos espaciales por los astronautas Shane Kimbrough y Thomas Pesquet . [10] [11] [12] [13] Los nuevos conjuntos estaban destinados a darle a la estación un total de 120 kilovatios de potencia aumentada adicional durante la órbita diurna. [14] [ necesita actualización ]
El 3 de diciembre de 2022, Josh Cassada y Frank Rubio, miembros de la tripulación de la Expedición 68, instalaron un iROSA en el Array 3A en el segmento de armadura S4 y lo conectaron al sistema eléctrico de EE. UU. Los caminantes espaciales quitaron pernos e instalaron cables y a las 17:37 GMT el conjunto se desplegó y está recibiendo energía. Como parte de las tareas iniciales, prepararon el conjunto 4A en el segmento de la armadura P4 para la siguiente caminata espacial, desmataron la matriz 1B en el segmento S6, rompieron el torque en las cajas electrónicas P4 e instalaron cables a lo largo de la armadura para acoplarlos en el final de la quinta caminata espacial de la expedición. [15] La caminata espacial enfrentó un retraso cuando el traje de Cassada no se encendió. Se llevaron a cabo medidas de solución de problemas y se restableció la energía al traje de Cassada para que pudieran continuar la caminata espacial. Nick Hague fue el comunicador de apoyo terrestre durante la caminata espacial. [16] [17] El 22 de diciembre de 2022, durante la siguiente caminata espacial de Cassada y Rubio, se instaló el otro iROSA encima del antiguo panel solar 4A. [18]
El 9 de junio de 2023, los astronautas de la NASA Steve Bowen y Warren Hoburg salieron de la esclusa de aire Quest de la estación e instalaron un iROSA mejorado en el canal de energía 1A en la sección de armadura S4 de la estación. Bowen y Hoburg quitaron los pernos, desplegaron los rodillos e instalaron los cables antes de que Hoburg recogiera el panel solar con la ayuda de Canadarm2. Luego, los dos astronautas lo instalaron en el panel solar 1A del S4 Truss. La matriz se desplegó a las 16:32 UTC y se informó que estaba recibiendo energía. [19] [20] El 15 de junio de 2023, durante la siguiente caminata espacial de Bowen y Hoburg, se instaló el otro iROSA encima del antiguo panel solar 1B en la sección de armadura S6. [21] [22]
Está previsto enviar el conjunto final de iROSA, el séptimo y el octavo, a la ISS para aumentar los canales de energía 2A y 3B en los segmentos de celosía P4 y S6 en 2025. [23]
Con el tiempo, las células fotovoltaicas de las alas del sistema solar existentes en la estructura de armadura integrada de la ISS se han degradado gradualmente, habiendo sido diseñadas para una vida útil de 15 años. Esto es especialmente notable con los primeros conjuntos que se lanzaron, con los Trusses P6 y P4 en 2000 y 2006.
Para aumentar las alas, tres pares de versiones ampliadas conocidas como iROSA se lanzaron en los baúles de la versión de carga SpaceX Dragon 2 desde principios de junio de 2021 hasta principios de junio de 2023, a bordo de SpaceX CRS-22 , CRS-26 y CRS-28 . [24] Un cuarto par se lanzará en 2025. [23] Estos conjuntos, de la mitad del ancho de las alas existentes, están destinados a desplegarse a lo largo de la parte central de las alas entre la mitad y dos tercios de su longitud, y sus Los planos están inclinados en un ángulo de 10° por encima del plano de las alas del panel solar existente. [25] [14]
Los miembros de la tripulación de la Expedición 64 iniciaron el trabajo para instalar los soportes de soporte de iROSA en los mástiles de armadura P6 que sostienen las alas del conjunto solar a fines de febrero de 2021. [26] [14] Después de que se entregaron el primer par de conjuntos a principios de junio, [ 12] una caminata espacial el 16 de junio realizada por los miembros Shane Kimbrough y Thomas Pesquet de la Expedición 65 para colocar una matriz iROSA en el canal de energía 2B y el mástil del armazón P6 [27] fue exitosa hasta que una computadora del traje espacial falló y la iROSA encontró problemas técnicos. con el despliegue, lo que provocó que la caminata espacial se interrumpiera antes de tiempo, habiendo durado 7 horas y 15 minutos. [28] [29] Dos caminatas espaciales más, el 20 y 25 de junio y que duraron entre 6 horas 28 minutos y 6 horas 45 minutos, [29] vieron a Kimbrough y Pesquet completar el despliegue del primer iROSA, así como la instalación y despliegue del segundo. iROSA en el canal de potencia 4B y lata del mástil. [29] [9] [10] [13]
El segundo par de conjuntos iROSA se instaló más tarde, uno de ellos en el P4 Truss. Estaba previsto que los astronautas Akihiko Hoshide y Mark Vande Hei de la Expedición 65 llevaran a cabo la instalación del soporte anterior el 24 de agosto de 2021. [30] [ necesita actualización ] Se pospuso hasta septiembre después de que Vande Hei encontró "problemas médicos menores". [31] Fue reemplazado por Thomas Pesquet. La caminata espacial comenzó el 12 de septiembre de 2021 y duró 6 horas y 45 minutos. [32] El segundo par de conjuntos se lanzó a bordo de SpaceX CRS-26 el 26 de noviembre de 2022. [24] El 3 de diciembre de 2022, los miembros de la tripulación de la Expedición 68, Josh Cassada y Frank Rubio, comenzaron una caminata espacial para instalar los conjuntos en sus ubicaciones finales, en el canal de alimentación 3A y el mástil en el segmento S4, y el canal de alimentación 4A y el mástil en el segmento P4. [33] [25] Completaron la instalación el 22 de diciembre. [18]
El tercer par de conjuntos se lanzó a bordo de SpaceX CRS-28 el 5 de junio de 2023. [34] [35] El 9 de junio de 2023, los miembros de la tripulación de la Expedición 69, Stephen Bowen y Warren Hoburg, comenzaron una caminata espacial para instalar los conjuntos en sus ubicaciones finales, en el canal de alimentación 1A y el mástil en el segmento S4, y en el canal de alimentación 1B y el mástil en el segmento S6. [19] [36] Completaron la instalación el 15 de junio. Está previsto instalar el último par de iROSA, el séptimo y el octavo, en los canales de alimentación 2A y 3B de los segmentos de celosía P4 y S6 en 2025. [23]
El elemento de potencia y propulsión de la misión Lunar Gateway y Double Asteroid Redirection Test (DART) utilizó tecnología ROSA para alimentar su propulsión eléctrica solar .
El ROSA del DART permitió a la nave espacial navegar por el espacio y llegar al sistema de asteroides Didymos . Las alas modulares flexibles y enrollables eran más ligeras, más compactas y más rígidas en el espacio y más pequeñas que iROSA. Cada conjunto se desplegó lentamente hasta alcanzar 28 pies (8,53 m) de largo. DART fue la primera sonda en volar los nuevos conjuntos, allanando el camino para su uso en futuras misiones. Redwire entregó ROSA a APL en mayo de 2021 y trabajó en estrecha colaboración con el equipo de APL durante algunas semanas para instalarlos cuidadosamente en la nave espacial. La instalación se completó el 13 de agosto de 2021. [37]
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Una pequeña porción de cada panel solar de DART está configurada para demostrar la tecnología de matriz solar transformacional , que cuenta con células solares de multiunión metamórfica invertida (IMM) SolAero de muy alta eficiencia y concentradores reflectantes que proporcionan tres veces más energía que la tecnología de matriz solar actual. [38] [39]
Esta tecnología ROSA se amplió posteriormente para aplicaciones comerciales, siendo el primer cliente Ovzon . Su satélite era Ovzon-3 , construido por Maxar Technologies , que se lanzó con éxito en un cohete Falcon 9 el 3 de enero de 2024 a una órbita de transferencia geoestacionaria . [40] Posteriormente, los paneles solares se desplegaron el 10 de enero de 2024. [41]
![Parche de la misión SpaceX CRS-11 [a]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/SpaceX_CRS-11_Patch.png/1280px-SpaceX_CRS-11_Patch.png)
![Parche SpaceX CRS-22 [b]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b0/SpaceX_CRS-22_Patch.png/1280px-SpaceX_CRS-22_Patch.png)
Prueba de redirección de doble asteroide
![Parche de misión Dardo [c]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/81/DART_Mission_Patch.png/1280px-DART_Mission_Patch.png)
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