Hasta donde yo se, un sistema mediante las ruedas de inercia consta de varios pares de motores. El más habitual que he visto es de tres pares (uno por eje), aunque he visto bastantes de 4. Ciertamente es pequeño, e incluso se podría pensar en desguazar un viejo giróscopo electromecánico de helicóptero de los de hace tiempo, pero sigue siendo pesado.

Si bien esto puede ser muy bueno y realizable para el satélite, lo veo escaso e impráctico para una etapa propulsora, donde la rapidez de respuesta y la capacidad de maniobra se mide en magnitudes mucho más rápidas y más ámplias. Piensa que al soltarse del globo, justo antes del encendido, puede pasar cualquier cosa. Para entonces una rotación sobre su propio eje podría ser bienvenida para mantener una cierta verticalidad en el momento del encendido.

A partir de ahí, con tiempos cortos de empuje, lo que pueden hacer los estabilizadores giroscópicos es relativamente poco, especialmente si la masa varía tanto: muy poca reacción al principio, mucha al final. Recuerda que las V2, durante el vuelo propulsado, se controlaban mediante deflectores de gases. Cualquier cohete moderno (desde el Redstone) basa su control en la vectorización del motor, incluyendo los boosters del Space Shuttle.

Una vez inyectados en órbita, donde ya no necesitamos el control de un vector ya exhausto, y dado que no tenemos ningún motor que podamos vectorizar, no queda otro remedio que usar otros tipos de controles, que además, dadas las circunstancias y necesidades, son siempre más pequeños y 'débiles', con unas constantes de tiempo más elevadas (más lentos), y para movimientos más precisos.

Dicho de otra manera, lo que yo veo que necesitan, es un control de trayectoria de inserción en órbita, es decir, del vector de lanzamiento propiamente dicho, no un control de actitud de un satélite una vez desplegado. Y me temo que el control de este último no cumple el cometido para ser usado para el primer sin más.

(una discusión interesante sin duda)

Efectivamente necesitas 3 ruedas de inercia para tener el control total del cohete (o satélite), lo que pasa es que se suelen hacer redundados en satélites. De todas formas para mantenerlo estable (sin control) bien se puede usar una sola rueda.

Con ruedas de inercia tienes razón que el tiempo de respuesta durante el encendido probablemente sea demasiado lento, sinembargo para el lanzamiento sería muy estable con una sola rueda. Es decir, si sueltas el cohete en posición vertical con la rueda encendida (vertical), el cohete mantendrá esta posición bastante tiempo, lo vuelve muy estable, evidentemente no te sirve para cambiar la actitud del cohete, pero de esta forma se vuelve más fácil el control del conjunto.

El V2 tenía control aerodinámico con sus "alas" posteriores, pero como tu dices, también era capaz de cambiar la salida del motor (sin gimbal), aquí una imagen que lo explica por si mismo del V2:

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/V-2 " onclick="window.open(this.href);return false;

Sin embargo los cohetes A-1 y A-2 (el V2 era el A-4) utilizaban control por giroscopios/ruedas de inercia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Aggregate _(rocket_family" onclick="window.open(this.href);return false;))

En el caso del lanzador Juno (Jupiter-C) que era un Redstone modificado, la estabilización se lograba haciendo girar una de las etapas ya desde antes del lanzamiento y al igual que el V2 usaba métodos aerodinamicos y palas en el motor como el V2 para cambiar la orientación: http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter-C " onclick="window.open(this.href);return false; y que dice: The upper-stage tub was spun-up before launch. During first-stage flight, the vehicle was guided by a gyro-controlled autopilot controlling both air-vanes and jet vanes on the first stage by means of servos. Following a vertical launch from a simple steel table, the vehicle was programmed so that it was traveling at an angle of 40 degrees from the horizontal at burnout of the first stage, which occurred 157 seconds after launch.

Creo que nunca más se ha lanzado un cohete que alguna de sus etapas estuviese girando como metodo de estabilización, sinembargo sí que es cierto que muchas etapas de cohetes giran a gran velocidad antes de ser soltados, de forma que se mantiene la actitud sin apenas variación después de los pernos explosivos y se mantiene así durante todo el encendido de esa etapa, sobretodo porque es la que más inestable por tener el conjunto ya poca masa y por tanto ser más inestable respecto a la fuerza del motor. y por supuesto, absolutamente todos los satélites son soltados de las etapas superiores en rotación para mantener esa estabilización. Los satélites GEO que son lanzadas en trayectorias de transferencia GTO por ejemplo tienen que hacer un encendido muy fuerte cuando llegan al apogeo (consumiendo casi el 50% de su masa en esta operación). Durante estas maniobras no se usan las ruedas de inercia como método de estabilización, si no que se hace girar a todo el satélite en el eje del motor.

Por último añadir que el satélite Explorer-1 es precisamente lo más parecido a lo que pretenden los de wikiSat a mi entender:

Solo que el explorer 1 su masa de propelente en proporción era muy inferior. En WikiSat, de sus 5kg completos, me imagino que más de 4 irán a parar a propelente, así que efectivamente no quedará prácticamente nada para sistemas de control y demás. El último estadio del explorer-1 era totalmente tonto, antes de encender el motor y separarlo se le hacía girar a 750rpm sobre tu eje, lo cual lo dejaba muy estable para todo su encendido.

Con lo debatido en este hilo se me ocurre lo siguiente, wikiSat dicen que usan dos etapas, se me ocurre que tal vez funcione así:

- Primera etapa con el ordenador de trayectoria, IMUs y demás sistemas. Servos para el control de trayectoria tipo V2. Necesita poner el cohete en buena trayectoria inicial y sacarlo de las capas bajas de la atmósfera.
- Segunda etapa totalmente tonta, tipo explorer1, con estabilización por giro a gran velocidad que lo ha puesto la primera etapa, la primera etapa lo deja ya apuntado y girando en la dirección correcta, con lo indispensable solo, motor sólido encendido sin nada más que la estructura y el satélite, logrando un porcentaje de masa total a masa de propelente superior al 95%.

¿Qué te parece la idea? Una vez más, a ver si uno de estos días desempolvo los apuntes de propulsión y miro a ver si con esas masas sería posible, pero me temo que tal vez sí lo sea, nunca le había prestado atención a una idea así antes porque es imposible hacerlo desde tierra porque tienes que vencer el rozamiento atmosférico, pero desde esa altura la cosa cambia un buen huevo...

Hola,

Creo que es el satélite el que pincha el globo. De todas formas sería bueno tener un sistema en la lanzadera que preparara el ángulo de lanzamiento (para evitar las rotaciones y balanceos del globo).

Por otro lado, se le podría dar una rotación ya en la tobera de lanzamiento (como a las balas) lo cual ya le daría una estabilidad (si mal no recuerdo los METEOSAT se estabilizan así), eso sí se necesitaría un diseño distinto al satélite que tienen (mejor cilíndrico):

En órbita permanecería el femtosatélite (100 gramos) y el último estadio, todo en una órbita de 250km y dada la baja masa probablemente reentraría en la atmósfera en menos de un mes.
El satélite pesa un máximo de 20g y sólo necesita dar unas 9 vueltas a la tierra (sería para hacer medidas puntuales de algún parámetro).
Respecto del soporte de dos universidades, me he manejado bastante con algunas de ellas (especialmente la UPC), y para mí es una garantía. De fracaso. Es uno de los problemas graves de este país (se puede tomar tanto por España como por Cataluña). Aseguro categóricamente según mi experiencia que cualquier parecido entre la realidad y los conocimientos que hay en la universidad es mera casualidad y/o un error.
Mi experiencia con la UPC es distinta, es cierto que hay profesores que siguen usando tecnologías del año en que Franco hizo la mili (y no las cambian bajo el lema "para aprender los conceptos ya sirve"), pero también es cierto que hay profesores que intentan estar al día de las últimas tecnologías y lo transmiten a sus alumnos. Lo que sí que me he encontrado es que casi ningún profesor es multidisciplinar (conoce algo más que su asignatura o campo de estudio) y eso se hecha mucho en falta (pero también depende del profesor).

S2

Ranganok Schahzaman

😈 La coletilla del sistema obsoleto del 72/73 en realidad hace referencia indirecta a los PIC, que se basan en una CPU que salió al mercado en el 71 y se obsoletó en breve. 😈

Respecto de los profesores, uno de los que más me enseñaron, es un crack auténtico en válvulas termoiónicas y similares. Tambíen sabe un montón sobre analógica y tiene un 'saco de ideas felices' sin fondo. Por suerte, fue uno de los dos que me dirigieron en el PFC. Pero cuando le dicen la palabra microcontrolador, sale por piernas. Como muchos otros. En general, son buenos profesionales de la docencia, y conocen bien su temario. Incluso muchos tienen algo de friqui y están al día en cuanto a tecnologías nuevas. Pero es lo que tu dices: son unidisciplinares. Tampoco es ese el problema. El auténtico problema es que la mayoría nunca han hecho un producto comercial. Generalmente, no tienen experiencia en I+D como tal o como al menos requeriría una empresa, como si fuese la misma NASA. Son funcionarios (en el sentido bueno de la palabra). No son ingenieros de carrera que se hayan peleado con homologaciones internacionales, calificaciones, Applus, requerimientos y especificaciones preliminares, industrialización, etc. Yo llevo más de 8 años peleándome en el sector industrial de la electrónica, no sólo en el campo de la automoción e instrumentación, y puedo asegurar que esta experiencia puede ser clave en casos como precisamente el sector aeroespacial. Es precisamente ése el problema y uno de los puntos que cojean de nuestro sistema. ¿Cuantos profesores conoces de la UPC (por decir una universidad) que también trabajen en alguna empresa donde se haga I+D en electrónica? Yo ninguno.

Retomando el hilo que generó toda esta controversia, creo que hacer girar el cohete en el sentido vertical justo antes de desprenderse del globo, podría ser una buena idea. Añadir a eso un sistema de control, justo en la línea que comentas (todo en la primera etapa) que haga subir en vertical y lentamente vaya rotando hasta la horizontal, para luego dejar la última etapa 'tonta' girando para mantener la trayectoria, podría ser una buena solución. En tal caso, quedaría por resolver cómo hacer el control de esta primera etapa. ¿Vectorizar la tobera, aletas aerodinámicas, deflectores de gases, ruedas de inercia? Una opción no descarta la otra, pero quizás lo que haya que investigar especialmente es el juego de masas y optar por lo más ligero. Números, que no son fáciles de hacer.

El reto está planteado, y parece interesante. El IMU y el micro son lo de menos, la historia empieza con la mecánica escogida de control, y con ella, cómo se implementa el sistema para reducir al mínimo el peso. Si necesitáis ideas y alguien que rute alguna PCB, me presento voluntario, aunque me las tendré que apañar para sacar el tiempo.

A ver, idea tonta...

Si usamos la siguiente secuencia:
1.- Subir la lanzadera a 32km con globo.
2.- Disparar el cohete con un ángulo de Xº (<90º, respecto al "plano de Tierra") y con rotación en el eje vertical.
3.- Las diferentes fases no paran la rotación ni modifican el ángulo X

Con un ángulo de 45º se conseguiría el mismo impulso en vertical y horizontal con lo que sólo tendríamos que apuntar la lanzadera y conseguir que las fases del cohete tuvieran suficiente impluso.

Lo que no se es si tendríamos impulso suficiente, a lo mejor modificando el ángulo X (desde la lanzadora) no necesitaríamos más.

S2

Ranganok Schahzaman

PD: ... que se hayan peleado con ... Applus...
Con esto me has llegado al corazón 😀 Con eso me refería a multidisciplinares.