El programa Environmental Research Aircraft and Sensor Technology , o ERAST, fue un programa de la NASA para desarrollar vehículos aéreos no tripulados (UAV) rentables y de vuelo lento que puedan realizar misiones científicas de larga duración a altitudes superiores a 60 000 pies (18 000 m). El proyecto incluyó una serie de programas de desarrollo tecnológico llevados a cabo por la Alianza ERAST conjunta de la NASA y la industria. El proyecto finalizó formalmente en 2003. [1]
Según la NASA, "ERAST fue un esfuerzo de varios años para desarrollar tecnologías aeronáuticas y de sensores para una nueva familia de aviones pilotados remotamente destinados a misiones científicas en la atmósfera superior. Diseñado para volar a velocidades lentas durante períodos prolongados a altitudes de 60.000 a 100.000 pies (18.000 pies). a 30.000 m), dichos aviones podrían usarse para recopilar, identificar y monitorear datos ambientales para evaluar el cambio climático global y ayudar en el monitoreo y pronóstico del tiempo. También podrían servir como plataformas de telecomunicaciones aéreas, realizando funciones similares a los satélites de comunicaciones en una fracción. del coste de lanzar un satélite al espacio". [2]
El programa ERAST fue patrocinado por la Oficina de Tecnología de Aeronáutica y Transporte Espacial en la sede de la NASA y fue administrado por el Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA . El Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field , California, encabezó el desarrollo de la tecnología de sensores. El Centro de Investigación Lewis de la NASA , Cleveland, Ohio , y el Centro de Investigación Langley de la NASA , Hampton, Virginia , aportaron experiencia en las áreas de propulsión, estructuras y análisis de sistemas. Varias pequeñas empresas de desarrollo aeronáutico de alta tecnología, incluido el desarrollador de ALTUS, General Atomics Aeronautical Systems, Inc., se asociaron con la NASA en la Alianza ERAST para trabajar hacia objetivos comunes del programa". [2]
Los socios industriales de la Alianza ERAST incluyeron Aurora Flight Sciences, AeroVironment , General Atomics , Scaled Composites , Thermo-Mechanical Systems, Hyperspectral Sciences y Longitude 122 West. [1]
El proyecto ERAST fue una de las tres asociaciones de la industria aeronáutica a gran escala lanzadas por la sede de la NASA entre 1992 y 1994. [3] Las asociaciones se basaron en el modelo industrial para asociaciones de investigación y desarrollo de múltiples partes, inicialmente propuesto para los programas de comercialización espacial de la NASA basados en El precedente del Departamento de Comercio de Estados Unidos establecido para la industria de semiconductores, Sematech. [4] El proyecto ERAST utilizó el innovador Acuerdo de Investigación Patrocinada Conjunta (JSRA), adoptado por funcionarios de la NASA para satisfacer los objetivos de la política de comercialización de tecnología y acreditado por los participantes de ERAST como un factor clave para el éxito técnico del programa. La JSRA se basó en la Autoridad del Acuerdo de la Ley Espacial de la NASA, que permitía la formación de equipos flexibles, el reparto de costos y la propiedad intelectual para maximizar la colaboración para un rápido progreso en el desarrollo tecnológico. La contribución federal a ERAST fue de $42,2 millones, mientras que la contribución del sector privado fue de $30.000 junto con contribuciones en especie de personal, equipo y propiedad intelectual básica. [5] El ERAST JSRA fue uno de los tres acuerdos de asociación aeronáutica diseñados por American Technology Alliances (AmTech). AmTech actuó como facilitador de ERAST y administrador de asociaciones durante la duración del proyecto.
Los tipos de misiones científicas para las que se prepara ERAST pueden incluir teledetección para estudios de ciencias de la Tierra, imágenes hiperespectrales para monitoreo agrícola, seguimiento de tormentas severas y servicio como plataformas de retransmisión de telecomunicaciones. [2]
Un esfuerzo paralelo encabezado por Ames desarrolló sensores microminiaturizados livianos que pueden transportar estos aviones para la investigación ambiental y el monitoreo de la Tierra.
Las tecnologías adicionales consideradas por la Alianza ERAST incluyen materiales livianos, aviónica, aerodinámica y otras formas de propulsión adecuadas para altitudes y duraciones extremas.
Aunque los miembros de la Alianza ERAST eran responsables del desarrollo y operación de aeronaves, la NASA tenía la responsabilidad principal del liderazgo general del programa, la financiación principal, la gestión de proyectos individuales, el desarrollo y la coordinación de cargas útiles. La NASA también trabajó en cuestiones a largo plazo con la Administración Federal de Aviación y desarrolló tecnología para hacer práctica la operación de estos aviones operados de forma remota en el espacio aéreo nacional .
En 1987 y 1988, la NASA llevó a cabo estudios sobre el agotamiento de la capa de ozono atmosférico utilizando dos aviones pilotados por la NASA, un avión Douglas DC-8 modificado y un Lockheed ER-2 , una versión civil del avión espía U-2. Sin embargo, operar el ER-2 sobre la Antártida , donde se produjo el agotamiento de la capa de ozono , se consideró arriesgado, ya que si el piloto tenía que rescatar, la supervivencia era poco probable. Además, el ER-2 tenía un techo de 20 kilómetros (65.000 pies), mientras que el agotamiento del ozono se produce a 30 kilómetros (100.000 pies), y el ER-2 no podía permanecer en el aire el tiempo suficiente para estudiar los cambios en el ozono durante un día completo. -ciclo nocturno. [1]
En 1988, la NASA decidió adquirir un UAV HALE llamado "Perseus" para hacer frente a estos problemas, designando el esfuerzo como programa de Pequeños Aviones Científicos de Alta Altitud (SHASA). Perseus fue diseñado por una nueva empresa llamada Aurora Flight Sciences de Manassas, Virginia . El esfuerzo de diseño de Perseus tuvo dificultades con fondos escasos hasta 1991, cuando la NASA estaba llevando a cabo un "Programa de investigación de alta velocidad" para evaluar diseños para un futuro transporte supersónico y necesitaba aprender más sobre el posible impacto ambiental de dicho avión en la atmósfera superior. . Se dispuso de fondos para adquirir algunos aviones. [1]
Otras agencias gubernamentales también estaban interesadas en los UAV HALE, por lo que el esfuerzo ERAST nació en septiembre de 1994 como un tema de alto perfil en la agenda de la NASA. ERAST tenía como objetivo formal promover el uso de vehículos aéreos no tripulados en aplicaciones científicas comerciales, en particular en la investigación atmosférica a gran altitud. ERAST también se ha centrado en el desarrollo de nuevos sensores miniaturizados y sistemas de aviónica para los UAV y para el Lockheed ER-2 de la NASA. [1]
Construido por Aurora Flight Sciences , el UAV de prueba de concepto Perseus voló por primera vez en noviembre de 1991, seguido por el Perseus A el 21 de diciembre de 1993, que alcanzó más de 50.000 pies (15.000 m). Diseñado para volar a 62.000 pies (18,9 km) y hasta 24 horas, Perseus B voló por primera vez el 7 de octubre de 1994 y alcanzó 60.280 pies (18.370 m) el 27 de junio de 1998. Su hélice empujadora está propulsada por un motor de pistón Rotax 914 impulsado. por un turbocompresor de tres etapas con potencia nominal de 105 hp (78 kW) a 60.000 pies (18.000 m). Tiene un peso máximo de 1100 kg (2500 lb), es capaz de transportar una carga útil de 120 kg (260 lb) y su ala de 21,8 m (71,5 pies) tiene una alta relación de aspecto de 26:1 . [6] Un sucesor más grande propulsado por dos motores de pistón Rotax 912 , el Theseus voló por primera vez el 24 de mayo de 1996. Diseñado para volar durante 50 horas hasta 65.000 pies (20.000 m), el UAV de peso máximo de 5.500 (2,5 t) Tenía 42,7 m (140 pies) de ancho y podía transportar una carga útil de 340 kg (750 lb). [7]
Los aviones Pathfinder , Centurion y Helios de la NASA eran una serie de vehículos aéreos no tripulados propulsados por sistemas de pilas de combustible y solares , cuyo vehículo AeroVironment, Inc. desarrolló en el marco del programa ERAST. [8]
Pathfinder, que fue diseñado y construido por AeroVironment , es esencialmente un ala voladora con una envergadura de 99 pies (30 m). Las células solares fotovoltaicas montadas en la parte superior del ala producen hasta 7.200 vatios y alimentan las seis hélices eléctricas del avión, así como el conjunto de instrumentos científicos. Las baterías de respaldo almacenan energía solar para alimentar el avión durante la noche. [9]
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El General Atomics ALTUS II es una variante civil del UAV MQ-1 Predator diseñado para misiones de investigación científica. Uno de los dos aviones ALTUS, el ALTUS II, fue construido en el marco del programa ERAST y ha participado en varias misiones de investigación relacionadas. [2]
El ALTUS II realizó su primer vuelo el 1 de mayo de 1996. Con su motor al principio aumentado por un turbocompresor de una sola etapa, el ALTUS II alcanzó una altitud de 37.000 pies durante su primera serie de vuelos de desarrollo en Dryden en agosto de 1996. En octubre de ese año, el ALTUS II participó en un estudio de medición de radiación atmosférica (ARM-UAV) en Oklahoma realizado por los Laboratorios Nacionales Sandia para el Departamento de Energía. Durante el transcurso de esos vuelos, el ALTUS II estableció un récord de resistencia en un solo vuelo para aviones operados a distancia de más de 26 horas. En octubre de 1996, ALTUS II estableció un récord de resistencia para los vehículos aéreos no tripulados que transportan cargas científicas. El vehículo pasó más de 24 horas a la altitud requerida durante un ARM-UAV.
Después de importantes modificaciones y mejoras, incluida la instalación de un turbocompresor de dos etapas en lugar de su unidad original de una sola etapa, un tanque de combustible más grande y capacidad de intercooler adicional, el ALTUS II volvió al estado de vuelo en el verano de 1998. El objetivo de su Los vuelos de prueba de desarrollo tenían como objetivo alcanzar uno de los principales hitos de rendimiento de ERAST Nivel 2: volar un avión pilotado de forma remota con motor de pistón y combustible de gasolina durante varias horas a una altitud de 60 000 pies o cerca de ella. El 5 de marzo de 1999, el ALTUS II mantuvo el vuelo a 55.000 pies o más durante tres horas, alcanzando una altitud de densidad máxima de 57.300 pies durante la misión. [10]
Una pequeña cámara Airborne Real-Time Imaging System (ARTIS), desarrollada por HyperSpectral Sciences, Inc., en el marco del proyecto ERAST, fue demostrada en vuelo durante el verano de 1999 a bordo del avión Scaled Composites Proteus cuando tomó fotografías visuales e infrarrojas cercanas de Proteus mientras volaba alto sobre el AirVenture 99 Airshow de la Experimental Aircraft Association en Oshkosh, Wisconsin . Las imágenes se mostraron en un monitor de computadora en la feria momentos después de haber sido tomadas.
El interferómetro digital escaneado (DASI) se operó desde el Pathfinder en el verano de 1997, adquiriendo imágenes de datos interferométricos de las islas hawaianas. El DASI, que se originó en la Universidad de Washington en St. Louis y fue desarrollado conjuntamente con el Centro de Investigación Ames, tenía que cumplir con los estrictos requisitos operativos y de ingeniería del Pathfinder con respecto a operación remota, peso muy liviano y bajo volumen, potencia y ancho de banda. . [11] [12]
En marzo de 2002, NASA Dryden, en cooperación con el Centro de Aplicaciones y Análisis Técnico (TAAC) de la Universidad Estatal de Nuevo México , la FAA y varias otras entidades, llevaron a cabo demostraciones de vuelo de un sistema activo de detección, visualización y evitación ( DSA ) para posibles aplicaciones. a vehículos aéreos no tripulados en Las Cruces, Nuevo México . El avión Scaled Composites Proteus voló como un UAV sustituto controlado remotamente desde tierra, aunque había pilotos de seguridad a bordo para manejar el despegue y el aterrizaje y cualquier posible emergencia. Otros tres aviones, desde aviones de aviación general hasta un F/A-18 de la NASA , sirvieron como aviones objetivo "cooperativos" con un transpondedor operativo. En cada uno de los 18 escenarios diferentes, un sistema de aviso de tráfico (TAS) Goodrich Skywatch HP en el Proteus detectó tráfico aéreo que se aproximaba en posibles cursos de colisión, incluidos varios escenarios con dos aviones acercándose desde diferentes direcciones. Luego, el piloto remoto ordenó a Proteus que girara, ascendiera o descendiera según fuera necesario para evitar la amenaza potencial.
En abril de 2003, se llevó a cabo una segunda serie de demostraciones de vuelo centradas en aviones "no cooperativos" (aquellos sin transpondedores operativos) en espacio aéreo restringido cerca de Mojave, California , utilizando nuevamente el Proteus como UAV sustituto. Proteus estaba equipado con un pequeño sistema de radar primario Amphitech OASys de 35 GHz para detectar posibles aviones intrusos en cursos de colisión simulados. Los datos del radar se telemediron directamente a la estación terrestre y también a través de un sistema de satélite Inmarsat instalado en Proteus. Una combinación de siete aviones intrusos, desde un planeador hasta un jet de alta velocidad, volaron 20 escenarios durante un período de cuatro días, uno o dos aviones a la vez. En cada caso, el radar detectó el avión intruso a distancias de 2,5 a 6,5 millas (4,0 a 10,5 km), dependiendo de la firma del radar del intruso. El piloto remoto de Proteus en tierra pudo indicarle a Proteus que tomara medidas evasivas si era necesario.
Este artículo contiene material que proviene originalmente del artículo web "Vehículos aéreos no tripulados" de Greg Goebel, que existe en el dominio público.
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