El Gran Simulador Espacial obtiene un gemelo digital
El Gran Simulador Espacial, la cámara de vacío más grande de Europa, reproduce habitualmente las condiciones espaciales en la Tierra para probar las naves espaciales antes de que entren en órbita. La instalación es compleja y el proceso actual de formación de un nuevo operador es largo y complicado. Para facilitarlo, el simulador espacial cuenta ahora con un gemelo digital, el modelo virtual más realista de la instalación hasta la fecha, desarrollado para la Agencia Espacial Europea (ESA) por la empresa de ingeniería española Empresarios Agrupados.
El Gran Simulador Espacial (LSS), situado en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial de la ESA en los Países Bajos, es una gran cámara capaz de reproducir un entorno similar al espacial. Sus bombas pueden extraer todo el aire del interior para crear un alto vacío, y el nitrógeno líquido que circula a través de los paneles térmicos que cubren sus paredes puede bajar la temperatura hasta los gélidos -180 °C.
«La instalación es muy compleja y se necesitan muchos años para aprender a manejarla», explica Remko Moeys, ingeniero de la ESA que dirige el proyecto del gemelo digital. «Además, solo realizamos entre dos y tres pruebas al año, lo que ofrece muy pocas oportunidades para que un aprendiz observe y aprenda de un operador experimentado.
«Para que el proceso sea más eficiente, hemos desarrollado un simulador de formación. Este «gemelo digital» imita las operaciones reales del LSS con la mayor precisión posible. Básicamente, funciona de forma similar a un simulador de vuelo para pilotos».
El software gemelo digital del LSS fue desarrollado para la ESA por la empresa de ingeniería española Empresarios Agrupados utilizando el software de simulación «EcosimPro», que la empresa ha diseñado para la ESA con el objetivo de dar respuesta a las necesidades de modelización y simulación de la industria aeroespacial en varias disciplinas.
Tras casi dos años de desarrollo, el software de formación está en funcionamiento en los monitores de la sala de control real del LSS, lo que hace que la experiencia de un operador en formación sea lo más realista posible.
«En el software gemelo digital, un aprendiz ve en la pantalla lo mismo que vería al manejar la instalación real, y los datos se muestran de la misma manera. Todo lo que hay debajo se ha virtualizado», aclara Remko.
«Supongamos que pulso un botón en el programa para abrir una válvula. En una situación real, el ordenador enviaría una señal a la válvula real y la abriría. En una situación simulada, se abre una «válvula virtual». El ordenador calcula lo que sucedería una vez abierta y nos devuelve los datos simulados.
«Una gran ventaja de nuestro software de formación es que una prueba puede iniciarse desde cualquier punto, puede pausarse o detenerse, y puede ejecutarse de forma rápida, lo que nos permite saltarnos fases sin incidentes que normalmente duran horas.
«Incluso podemos introducir un fallo en la prueba, como una válvula que no se abre o una fuga de aire en la cámara de vacío. Esto permite a los alumnos practicar el manejo de todo tipo de situaciones potenciales».
Julien Pioton, operador de LSS e ingeniero de pruebas en European Test Services (ETS), señala: «La formación de los operadores en una instalación real es un proceso largo y complejo, que a menudo requiere años de experiencia práctica. Además, el funcionamiento de estas instalaciones no está exento de riesgos. Esta herramienta ofrece una alternativa segura y eficaz, ya que permite a los operadores de LSS practicar repetidamente fases específicas de las pruebas, ganar confianza y perfeccionar sus habilidades».
El software de gemelos digitales no solo servirá para la formación de operadores. Es una potente herramienta para probar virtualmente cualquier cambio en la instalación antes de llevarlo a cabo en la vida real, y puede utilizarse para realizar diversos estudios, como optimizar el consumo de nitrógeno de la instalación, ensayar operaciones de prueba por adelantado o simular operaciones anormales en caso de fallo del equipo.
Miguel Alcázar, director de Simulación de Empresarios Agrupados, concluye: «Estoy inmensamente orgulloso de la capacidad de nuestro equipo para llevar a cabo este desafiante proyecto en tan poco tiempo».
«Esto no habría sido posible sin las herramientas EcosimPro desarrolladas por Empresarios Agrupados durante los últimos 25 años, que se han convertido en algo invaluable, no solo para las empresas del sector espacial y aeronáutico, sino también para los sectores de la energía, el agua y la biomedicina», añade. «Espero poder seguir apoyando los futuros desarrollos tecnológicos de la ESA».
Acerca del Gran Simulador Espacial
El Gran Simulador Espacial (LSS), situado en el Centro de Ensayos de la ESA en los Países Bajos, es la cámara de vacío más grande de Europa. Se utiliza para probar naves espaciales en un entorno similar al espacial, incluyendo vacío y temperaturas extremas, antes de que entren en órbita.
La nave espacial que se somete a prueba se instala en un gran brazo robótico en el centro de la cámara y puede girarse con respecto a un haz de luz cegador producido por un conjunto de 19 lámparas, cada una del tamaño de un pomelo. Esta configuración imita cómo, en el espacio, el lado de una nave espacial orientado hacia el sol se calienta, mientras que el lado sombreado permanece helado.
Hace exactamente 50 años se completó la predecesora de la LSS: la cámara de pruebas dinámicas. Desde entonces, la instalación ha evolucionado hasta convertirse en la cámara de 15 m de alto y 10 m de ancho que conocemos hoy en día.
Durante el último medio siglo, los ingenieros han sometido innumerables naves espaciales a las duras condiciones del espacio en la LSS, incluidas las más recientes EarthCARE, Smile o la versión de prueba de Plato.