Física y sociedad30 Revista del Colegio Oficial de Físicos

Miguel Ángel Molina Cobos, Ana Cristina Pérez Martín, Fernando Pérez López y Carlos A. González Gonzálezreportaje

Sistemas de Análisis de Misión

La concepción de las nuevas misio-nes espaciales, su viabilidad, ladeterminación de los parámetrosóptimos para maximizar el retornocientífico, el estudio de nuevas tra-yectorias, el análisis de la coloca-ción de satélites de telecomunica-ción o el diseño de constelacionesde satélites para una coberturaóptima son sólo algunas de lasinteresantes actividades que llevaa cabo GMV en este ámbito. GMVproporciona sistemas y herramien-tas de Análisis de Misión para lapráctica totalidad de las misionesde la Agencia Espacial Europea y delos operadores comerciales desatélites de telecomunicación. Acontinuación se describen algunosejemplos de sistemas desarrolla-dos por GMV en este área.

USOC. Es una herramienta pararesolver problemas de órbitas en elSistema Solar. Ejemplos típicos deeste tipo de órbitas son el cálculo detrayectorias de satélites planetarios,análisis y cálculo de ventanas delanzamiento y cálculo de órbitas detransferencia interplanetarias. Estaherramienta es mantenida por laOficina de Análisis de Misión deESA/ESOC, aunque también es usa-da por otras agencias (NASA, CNES,JAXA).

INTNAV. Es una herramienta parael cálculo y optimización de tra-yectorias interplanetarias, dise-ño de la estrategia de manio-bras, análisis de los errores encada fase crítica de la misión,identificación de requisitos rela-cionados para maximizar la efi-ciencia de la misión, estimaciónde parámetros de misión y análi-sis de errores o el procesado pos-terior de los resultados numéri-cos de forma gráfica. La herra-mienta es mantenida y usadapor la Oficina de Análisis deMisión de ESA / ESOC y ESA /ESTEC.

DISCOS (Database and InformationSystem Characterising Objets in Spa-ce). Desde octubre de 1957 se hanproducido más de 4.350 lanzamien-tos, lo que ha conducido a más de28.400 objetos artificiales detecta-dos (mayores de 10 cm en órbitabaja, y mayores de 1 m en altitudgeoestacionaria) en órbita alrede-dor de la Tierra. Evidentemente esnecesario tener un control, lo másdetallado posible, de la órbita deestos objetos no deseados con el finde evitar su colisión con otros satéli-tes y vehículos espaciales. Es posibleincluso que algunos de estos obje-tos reentren en la atmósfera terres-tre y, dependiendo de su masa, pue-dan alcanzar la superficie.

El objetivo de la base de datosDISCOS es, precisamente, catalo-gar y caracterizar con la mayorcantidad de información posibleestos objetos en el espacio: iden-tificación, nombre, masa, dimen-siones, etc. Este sistema, accesi-ble para la comunidad científicaa través de internet, es manteni-do por la oficina de Análisis deMisión de ESA/ESOC desde 1990.DISCOS también contiene otrotipo de información relacionadacon el espacio, tal como detallessobre lanzadores: características de motor, combustible, fragmen-tación, fechas; o más de 12.000referencias bibliográficas rela-cionadas con el tema.

Los datos de esta base de datosson usados por herramientascapaces de calcular las probabili-dades de colisión con cualquierade los objetos catalogados, locual permite planificar con anti-cipación las maniobras necesa-rias para evitarlo. Otras utilida-des disponibles en DISCOS soninformes de actividad solar ygeomagnética diaria y mensual,así como informes de predicción,el informe ESA Meteoroid andSpace Debris Terrestrial Environ-ment Reference, etc.

El sistema DISCOS es usado tam

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GMV viene proporcionando productos y soluciones para dinámica de vuelo y análisis de misióndesde hace más de dos décadas. Esta experiencia le permite proporcionar un amplio rango desistemas de gran robustez y calidad, además de productos y servicios a clientes en todo el mun-do. Las responsabilidades y actividades realizadas dentro de sus proyectos abarcan tanto el ámbi-to técnico como el de gestión, dando como resultado el logro de los objetivos de robustez y cali-dad de los productos, así como de la implicación y satisfacción personal del equipo.

INGENIERÍA ESPACIAL EN GMV

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reportaje

Física y sociedad

bién como fuente de informaciónpor otras bases de datos del mis-mo tipo, en particular por la IADC DB (Inter-Agency Space DebrisCoordination Committee Com-mon and Re-entry Database) queproporciona a los miembros delIADC una plataforma de inter-cambio de información vía webdonde, en caso de que se produz-ca la reentrada de algún objeto deriesgo en la atmósfera, pueden

adquirir los datos necesarios de laórbita del objeto considerado y asícalcular el lugar sobre la superfi-cie terrestre y el momento en elque el objeto va a caer.

GMV ha sido responsable del des-arrollo de DISCOS y de IADC DB desdesus inicios, así como del manteni-miento y las sucesivas mejoras reali-zadas. Asimismo, GMV ha dadosoporte a la ESA durante las sucesivascampañas de reentrada desde 1990.

Sistemas de Dinámica de Vuelo

Los sistemas de Dinámica de Vueloproporcionan los medios necesa-rios para determinar tanto la posi-ción como la orientación de satéli-tes y sistemas espaciales, permi-

tiendo además planificar y ejecu-tar las maniobras necesarias. Son,por tanto, unos sistemas funda-mentales para garantizar la conse-cución de los objetivos de cualquiermisión, ya sean científicos, deexploración, o de otra naturaleza.

GMV es un suministrador global y elprincipal europeo de sistemas deDinámica de Vuelo para satélitesgeoestacionarios (GEO), satélites deórbita baja (LEO), fase de lanzamien-to y puesta en órbita (LEOP, Launchand Early Orbit Phase) así como paragestión de constelaciones de satéli-tes (Galileo, etc.). Suministra siste-mas tanto a operadores de satélitesy agencias espaciales como a fabri-cantes, que a su vez los proporcio-nan con el satélite a terceros opera-dores. Entre los operadores de tele-comunicaciones cabe destacar aEutelsat, Intelsat, Hisdesat, Hispasat,Measat, SES New Skies, Space Com-munications Corporation, Telenor,Telespazio y Worldspace; entre lasagencias espaciales: ESA, NASA,CNES, Eumetsat; y entre los fabri-cantes a EADS Astrium, Boeing Sate-llites Systems, Orbital Sciences Cor-poration, Space Systems/Loral yThales Alenia Space.

Principales soluciones tecnológicas que aporta GMV

Herramientas de gráficos en 2D.Genérica y robusta herramientade representación gráfica 2Dque soporta gráficos de paráme-tros frente al tiempo, paráme-tros frente a parámetros, repre-sentaciones cartesianas, polares,residuos, comparaciones, etc.Acepta diferentes formatos dedatos y es posible incorporardiferentes máscaras a definirpor el cliente.

Visualizador de eventosUtilidad para representar even-tos de Dinámica de Vuelo (eclip-ses, cegado de sensores, interfe-

rencias, etc.) mediante el uso dediagramas de Gantt.

Servidor de mensajesUtilidad para la recepción, archiva-do, gestión y distribución de men-sajes de información, aviso y errorentre las distintas aplicaciones deDinámica de Vuelo. Está compues-to de un servidor y de un cliente.Los eventos son almacenados enuna base de datos relacional quepuede ser de diferentes tipos.

Fácil integración de nuevos módulosProporciona una poderosa herra-mienta de acceso a las capas degestión de datos y procesos. Estopermite una sencilla incorpora-ción de nuevas herramientas a lainfraestructura.

Automatización de pruebas de regresiónUtilidad para la automatizaciónde pruebas de regresión. Permitedefinir una enorme cantidad depruebas que permiten fácilmen-te detectar errores en los módu-los de cálculo mediante la com-paración de resultados entre dosversiones del software.

Predicción del riesgo de colisiónGMV desarrolla herramientasoperacionales usadas para lapredicción del riesgo de colisióncon terceros cuerpos y la antici-pación y gestión de dicho riesgo,en caso de que sea elevado,mediante el cálculo de unamaniobra de evasión.

Monitorización de telemetríaLa monitorización de la teleme-tría que proviene del satélite escada día de mayor importanciadentro de las operaciones deDinámica de Vuelo. Esta herra-mienta proporciona estos servi-cios casi en tiempo real, median-te una potente interfaz que per-mite una gran variedad de for-

GMV proporcionaherramientas deAnálisis de Misiónpara la prácticatotalidad de misiones

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mas de representación de losparámetros recuperados, asícomo la definición y cálculo deotros nuevos derivados de losparámetros de telemetría real.

Automatización de operacionesDentro de las tareas de controlde satélites se enmarcanmuchas de carácter rutinario y/oprocedimental. Son tareas a rea-lizar periódicamente que norequieren especial intervencióndel usuario o tareas que sí la

requieren, pero que por seguri-dad han de ejecutarse siguiendoun procedimiento con un ordeny cronología determinada (aso-ciada a una fecha predefinida oincluso a eventos orbitales). Laherramienta de automatizaciónde operaciones da soporte atodo este marco de tareas, yaque permite la creación de pro-cedimientos para la ejecución deuna o múltiples tareas de formaprogramada y periódica.

Visualizador 2D/3D de las flotas de satélites y su cobertura de estacionesSe trata de una poderosa herra-mienta de visualización espe-cialmente diseñada para propor-cionar vistas interactivas tantode satélites individuales comode un conjunto de ellos, de órbi-tas terrestres como interplane-tarias, y su evolución futura.También proporciona la posibili-dad de analizar la cobertura deestaciones de Tierra así comoeventos (eclipses, sensores, etc).

Actividades técnicas

Las distintas fases en el desarro-llo de proyectos realizados porGMV requieren la necesidad deun profundo conocimiento deun abanico de disciplinas técni-cas y científicas (física, matemá-ticas, ingeniería del software,diseño de sistemas hardware)para el cumplimiento de losrequisitos definidos por el clien-te. Por ello podemos hablar deproductos técnicamente fiablesy precisos, razón por la que GMVse ha convertido en referente desistemas de Dinámica de Vuelo y

Análisis de Misión en el sectoraeroespacial a nivel mundial.

DesarrolloEs en el desarrollo de funcionali-dades y herramientas donde seaplican especialmente los conoci-mientos técnicos y científicos. Eneste sentido, existen principal-mente dos tipos de desarrollo: · Desarrollo de nuevos sistemas

adaptados a las necesidadesespecíficas del cliente, como,

por ejemplo, el sistema deDinámica de Vuelo desarrolla-do por GMV para el ATV (Auto-mated Transfer Vehicle).

· Adaptación de productos pro-pios a las necesidades de cadacliente en particular (la adapta-ción puede venir dada bien porla mejora en las prestaciones yeficiencia del sistema paraoptimizar la eficiencia y vidadel satélite, bien por la integra-ción de nuevos satélites para sucontrol desde Tierra).

En ambos casos el proceso dedesarrollo implica un diseño delproducto y de sus funcionalida-des partiendo de un prototipo,de acuerdo a los requisitos delcliente y con las especificacionesdel fabricante. Aquí, de nuevo esimportante el conocimiento téc-nico y la capacidad de análisispara su implementación de for-ma precisa, y para la obtenciónde resultados óptimos.

Mantenimiento y soporteLa labor de mantenimientodurante el ciclo de vida del pro-ducto surge como repuesta a lasolución de posibles problemas,que habitualmente llevan aso-ciados resultados no esperadosdados por el software. Estos pro-blemas en la mayoría de loscasos son debidos a situacioneslímite, a veces difíciles de identi-ficar.

Aquí son imprescindibles no sólolos conocimientos técnicos sinotambién, y en mayor medida,una gran capacidad de análisis yde respuesta que nos lleven adar soluciones adecuadas y rápi-das, necesarias en todo softwareoperacional. GMV ha proporcio-nado mantenimiento y soportea una gran variedad de clientes,entre los que merece destacar ala ESA, Hispasat y Eutelsat.

Es necesario conocer la órbita de objetos no deseados para evitar colisiones

¬ Gráfico que muestra los objetos en órbitaterrestre catalogados actualmente. Aproxi-madamente el 95% son basura espacial, esdecir, no son satélites activos. NASA

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Física y sociedad

GMV no solo proporciona manteni-miento de los sistemas desarrolla-dos sino que, además, proporcionasoporte en cliente a los diferentesoperadores durante el lanzamientode satélites (EUTELSAT, HISPASAT) obien durante otro tipo de operacio-nes (por ejemplo, con ESA/ESOCdurante las diferentes campañasde reentrada de basura espacial).

Actividades de gestión

Las actividades de gestión vanprincipalmente orientadas en tresdirecciones fundamentales: ges-tión del proyecto y equipos, asegu-ramiento de la calidad del produc-to y relación directa con el cliente.

Elaboración de ofertas y documentos técnicosLa elaboración de ofertas es la res-puesta a las necesidades del clien-te, tanto las destinadas a nuevosclientes como las realizadas parala implantación de mejoras oactualizaciones con el producto yaconsolidado (nuevos módulos,optimización de procesos, inte-gración de nuevas plataformas...).

Aunque incluida en esta sección, laelaboración de ofertas no sólo tie-ne una componente técnica –loque lleva implícito un amplio cono-cimiento previo del producto y lacapacidad de dar soluciones con-cretas, fiables y óptimas– sino tam-bién de gestión. Esta actividad ges-tora lleva asociados una serie deestudios, como son la selección delpersonal adecuado, el alcance deobjetivos en el tiempo estipulado yel estudio económico y de esfuerzo.

Gestión de proyecto y equiposTras el arranque del proyecto, parala consecución de los objetivosmarcados en el plazo y coste pre-vistos en el contrato es imprescin-dible la labor del gestor. Para ello,se lleva a cabo una exhaustivamonitorización y control del plancon el fin de evitar desviaciones y,en caso de que se produzcan, apli-car las acciones correctivas conve-nientes. Este seguimiento incluye,entre otras, las siguientes activi-dades: reuniones internas, métri-cas de control, revisiones externas,control de riesgos y manteni-miento de los documentos con-tractuales y de requisitos.

Aseguramiento de la calidadLa aplicación de un sistema de ges-tión de la calidad redunda en lageneración de un producto fiable.

En este punto el gestor del proyec-to colabora de forma estrecha conel Departamento de Calidad, sien-do asesorado por este e implantan-do las normas y procedimientosestándares para el aseguramientode la calidad, como son la gestiónde configuración del software entodo su ciclo de vida (análisis derequisitos, diseño, fabricación,pruebas y entrega). De esta mane-ra, participa en todas las revisiones,tanto internas (de la organización)como externas (con capacidad decertificación) y aplica las medidascorrectoras necesarias para incre-mentar la capacidad del procesosoftware y alcanzar su madurez.

Relación directa con el ClienteEl ámbito en el que está enmarca-do este tipo de proyectos suponeuna constante relación a nivelinternacional con los distintosfabricantes, clientes y clientespotenciales. No sólo es imprescin-dible la participación en las dife-rentes reuniones como conse-cuencia del seguimiento de laevolución del proyecto, sino tam-bién la asistencia a los diferentescongresos y simposios. Estos secelebran con el objetivo de pre-sentar nuevos productos, asícomo para la puesta en común deconocimientos y avances el cam-po aeroespacial, siendo por tantode gran importancia la presenciaen este tipo de eventos de los res-ponsables de cada área.

Miguel Ángel Molina, ingeniero aero-náutico, es Director del Departamentode Sistemas de Control en Tierra deGMV, Aerospace and Defense, S.A. Cris-tina Pérez, Fernando Pérez y CarlosGonzález son físicos y jefes de proyec-to en la Unidad de Ingeniería de Vuelode esta misma empresa.

¬ Soluciones tecnológicas de Dinámica deVuelo de GMV: ventana principaly vistas en 3D y en 2D. GMV

Controlar la telemetría que proviene del satélite es cada día más importante

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