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El Roll Out Solar Array (ROSA) y su versión más grande, el 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 paneles solares proporciona mucha más energía que los paneles solares tradicionales con una masa mucho menor. [2] Los paneles solares tradicionales que se utilizan para alimentar satélites son voluminosos y pesados, y se pliegan entre sí mediante bisagras mecánicas. Dado que la carga útil destinada al espacio está limitada en su masa y volumen por necesidad, ROSA es un 20 por ciento más ligero (con una masa de 325 kg (717 lb)) [3] y un cuarto del volumen de los paneles rígidos con el mismo rendimiento. [4]
ROSA es un conjunto solar flexible y enrollable que funciona de la misma manera que una cinta métrica se desenrolla en su carrete. El nuevo diseño del conjunto solar se enrolla para formar un cilindro compacto para el lanzamiento con significativamente menos masa y volumen, lo que potencialmente ofrece un ahorro de costos sustancial, así como un aumento en la potencia 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. Los brazos parecen tubos partidos 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 a medida que 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 por 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 resultados prometedores, comenzó a probarla en el espacio el 18 de junio de 2017. ROSA se lanzó a bordo del SpaceX CRS-11 el 3 de junio. [3] Durante el fin de semana del 17 y 18 de junio de 2017, los ingenieros en tierra operaron de forma remota el Canadarm2 robótico de la Estación Espacial Internacional para extraer el experimento Roll Out Solar Array (ROSA) de la nave de reabastecimiento SpaceX Dragon . Después de la observación, no estaba previsto recuperar el mecanismo de regreso a la Tierra. El panel solar se desplegó el 18 de junio, extendiéndose 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 mientras estaba expuesto a cambios extremos de temperatura a través de la órbita de la ISS. También se introdujeron mecánicamente vibraciones y oscilaciones para evaluar la respuesta del panel solar a las cargas estructurales. [7] Después de los experimentos, los controladores terrestres no pudieron bloquear el panel solar en su configuración plegada. Por lo tanto, el panel solar fue arrojado desde la Estación Espacial Internacional el 30 de junio, después de la 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 caminatas espaciales por los astronautas Shane Kimbrough y Thomas Pesquet . [10] [11] [12] [13] Los nuevos paneles estaban destinados a proporcionar 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, los miembros de la tripulación de la Expedición 68, Josh Cassada y Frank Rubio, instalaron un iROSA en el Array 3A en el segmento de armazón S4 y lo conectaron al sistema de energía de EE. UU. Los caminantes espaciales deshicieron los pernos e instalaron los cables y, a las 17:37 GMT, el conjunto se desplegó y está recibiendo energía. Como parte de las tareas de preparación, prepararon el conjunto 4A en el segmento de armazón P4 para la próxima caminata espacial, desacoplaron el conjunto 1B en el segmento S6, rompieron la torsión en las cajas electrónicas P4 e instalaron cables a lo largo del armazón para acoplarlos al 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 los pasos de resolución 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 en tierra para la caminata espacial. [16] [17] El 22 de diciembre de 2022, durante la próxima caminata espacial de Cassada y Rubio, se instaló el otro iROSA sobre el 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 armazón 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 en el armazón S4. El panel 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, el otro iROSA se instaló sobre el antiguo panel solar 1B en la sección de armazón S6. [21] [22]
Está previsto enviar el conjunto final de iROSA, el séptimo y el octavo, a la ISS para aumentar los canales de potencia 2A y 3B en los segmentos de estructura P4 y S6 en 2025. [23]
Con el tiempo, las células fotovoltaicas de las alas de paneles solares existentes en la estructura de armazón integrada de la ISS se han ido degradando gradualmente, a pesar de haber sido diseñadas para una vida útil de 15 años. Esto es especialmente evidente en el caso de los primeros paneles que se lanzaron, los armazones 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] Se lanzará un cuarto par 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 planos están inclinados en un ángulo de 10° por encima del plano de las alas de los conjuntos solares existentes. [25] [14]
Los miembros de la tripulación de la Expedición 64 iniciaron el trabajo para instalar los soportes de apoyo de iROSA en los mástiles del armazón P6 que sostienen las alas del panel solar a fines de febrero de 2021. [26] [14] Después de que se entregó el primer par de paneles a principios de junio, [12] una caminata espacial el 16 de junio por los miembros Shane Kimbrough y Thomas Pesquet de la Expedición 65 para colocar un panel 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 el iROSA tuvo problemas técnicos con el despliegue, lo que resultó en que la caminata espacial se interrumpiera antes de tiempo, después de haber durado 7 horas y 15 minutos. [28] [29] Dos caminatas espaciales más, el 20 y el 25 de junio y con una duración de 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 energía 4B y el mástil. [29] [9] [10] [13]
El segundo par de conjuntos iROSA se instaló más tarde, uno de ellos en el armazón P4. Los astronautas Akihiko Hoshide y Mark Vande Hei de la Expedición 65 estaban programados para llevar 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 sufriera "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 del 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 energía de 3A y el mástil en el segmento S4, y en el canal de energía de 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 del 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 energía 1A y el mástil del segmento S4, y en el canal de energía 1B y el mástil del segmento S6. [19] [36] Completaron la instalación el 15 de junio. Está previsto que el último par de iROSA, el séptimo y el octavo, se instalen en los canales de energía 2A y 3B de los segmentos de armazón P4 y S6 en 2025. [23]
El elemento de potencia y propulsión de Lunar Gateway y la misión de prueba de redirección de doble asteroide (DART) utilizaron tecnología ROSA para alimentar su propulsión eléctrica solar .
El ROSA en 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 rígidas en el espacio y más pequeñas que iROSA. Cada conjunto se desplegó lentamente hasta alcanzar una longitud de 8,53 m (28 pies). DART fue la primera sonda en hacer 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 conjunto solar DART está configurada para demostrar la tecnología de conjuntos solares transformacionales , que cuenta con células solares multijuntura metamórficas invertidas (IMM) SolAero de muy alta eficiencia y concentradores reflectantes que proporcionan tres veces más energía que la tecnología actual de conjuntos solares. [38] [39]
Esta tecnología ROSA se amplió posteriormente a aplicaciones comerciales, siendo el primer cliente Ovzon . Su satélite fue el 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] Más tarde, 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 CRS-22 de SpaceX [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 asteroides doble
![Parche de la misión Dart [c]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/81/DART_Mission_Patch.png/1280px-DART_Mission_Patch.png)
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