Históricamente, la mayoría de los sistemas de misiones espaciales han utilizado una nave espacial diseñada para completar una misión completa de manera independiente. Ya se trate de un satélite meteorológico o de un módulo tripulado por humanos como el Apollo, casi todas las naves espaciales se desplegaron y llevaron a cabo su misión única de manera completamente independiente.
Pero hoy en día, las organizaciones de la industria espacial están explorando misiones con muchos satélites trabajando juntos. Por ejemplo, el satélite de SpaceX Enlace estelar constelaciones Incluye miles de satélites y pronto nuevas naves espaciales podrían tener la capacidad de conectarse o interactuar con otros satélites en órbita para reparaciones o reabastecimiento de combustible.
Algunas de estas naves espaciales ya están en funcionamiento y prestando servicio a clientes, como el de Northrop Grumman. vehículo de extensión de misiónEsta nave en órbita tiene prolongó la vida útil de múltiples satélites de comunicaciones.
El vehículo de extensión de misión de Northrup Grumman es un ejemplo de una nave diseñada para dar servicio a otros satélites y naves espaciales mientras está en órbita.
Estas nuevas opciones de diseño y capacidades en órbita hacen que las misiones espaciales se parezcan más a grandes operaciones logísticas en la Tierra.
Somos investigadores que han estudiado el espacio industria Durante años hemos estudiado cómo el sector espacial Podría aprender Lecciones de empresas como Amazon o FedEx sobre la gestión de flotas complejas y la coordinación de operaciones.
Lecciones de la red de transporte terrestre
Los diseñadores de misiones espaciales planifican sus rutas para poder enviar sus cargas a la Luna, Marte o la órbita de manera eficiente dentro de un conjunto de restricciones de costos, plazos y capacidad. Pero cuando necesitan coordinar el trabajo en conjunto de varios vehículos espaciales, la planificación de rutas puede complicarse.
Las empresas de logística que trabajan sobre el terreno resuelven problemas similares todos los días y transportan bienes y productos básicos por todo el mundo. Por ello, los investigadores pueden estudiar cómo gestionan estas empresas su logística para ayudar a las empresas y agencias espaciales a determinar cómo planificar con éxito las operaciones de sus misiones.
Un estudio financiado por la NASA A principios de la década de 2000, se les ocurrió una idea para simular operaciones logísticas espaciales. Estos investigadores consideraron las órbitas o los planetas como ciudades y las trayectorias que los conectaban como rutas. También consideraron la carga útil, los consumibles, el combustible y otros elementos a transportar como mercancías.
Este enfoque les ayudó a replantear el problema de la misión espacial como un problema de flujo de mercancías, un tipo de cuestión en la que las empresas de logística terrestre trabajan todo el tiempo.
Lecciones de la infraestructura logística terrestre
Nuevo Capacidades para reabastecimiento de combustibley reparar naves espaciales En órbita se crean nuevas oportunidades y desafíos.
En concreto, los operadores espaciales no suelen saber qué satélite será el próximo en fallar ni cuándo ocurrirá. Para que estas nuevas tecnologías sean útiles, los diseñadores de misiones espaciales tendrían que idear un sistema de infraestructura, que podría ser una flota de vehículos de servicio y depósitos en el espacio que respondieran rápidamente a cualquier evento impredecible.
Afortunadamente, los diseñadores de misiones espaciales pueden aprender de las operaciones sobre el terreno. Los urbanistas y las organizaciones de respuesta a emergencias tienen en cuenta este tipo de desafíos a la hora de decidir dónde ubicar hospitales o departamentos de bomberos. También tienen en cuenta la capacidad de estas instalaciones para responder a llamadas impredecibles.
Podemos establecer una analogía entre el diseño de un sistema logístico terrestre y el diseño de un sistema de servicio en el espacio. De esta manera, los investigadores pueden aprovechar las teorías desarrolladas para la logística terrestre para mejorar la práctica del diseño de misiones espaciales.
Un estudio En noviembre de 2020 se publicó un estudio que desarrolló un marco para el mantenimiento de naves espaciales en órbita utilizando lo que los expertos en logística denominan teoría de colas espaciales. Los investigadores suelen utilizar esta teoría de modelado para analizar el rendimiento de un sistema logístico terrestre.
Lecciones de la gestión de almacenes terrestres
En el pasado, cada nave espacial llevaba a cabo sus misiones de forma independiente, por lo que si un satélite fallaba, sus ingenieros de misión tenían que desarrollar y enviar un reemplazo.
Ahora, para misiones con múltiples satélites, como el Constelación de satélites Iridiumlos operadores a menudo Mantener uno o más repuestos en órbita.
Esto se complica en constelaciones formadas por cientos o miles de naves espaciales. Los diseñadores de misiones quieren asegurarse de tener suficientes satélites de repuesto en órbita para no tener que interrumpir la misión si uno se rompe. Pero enviar demasiados satélites de repuesto resulta costoso.
Al trabajar con este tipo de grandes constelaciones, los diseñadores de misiones pueden aprender de los métodos que Amazon y otras empresas terrestres utilizan para gestionar sus almacenes. Amazon coloca estos almacenes en lugares específicos y los abastece con determinados artículos para asegurarse de que las entregas se gestionen de manera eficiente.
Los gerentes de la cadena de suministro en el terreno se enfrentan a algunas de las mismas preguntas que los diseñadores de misiones en la industria espacial están comenzando a abordar, como por ejemplo cómo administrar su inventario. Suriyapong Thongsawang/Moment vía Getty Images
Las teorías de gestión de inventario sobre el terreno pueden ayudar a determinar cómo las empresas espaciales abordan estos desafíos.
Un estudio En un estudio publicado en noviembre de 2019, se desarrolló un enfoque que las empresas espaciales podrían utilizar para gestionar sus estrategias de reserva. Este enfoque puede ayudarlas a decidir en qué lugar de la órbita asignar sus satélites de reserva para satisfacer sus necesidades y, al mismo tiempo, minimizar las interrupciones del servicio.
Dimensiones internacionales
Las naves espaciales operan en un entorno complejo y en constante cambio. Los operadores necesitan saber dónde están operando otras misiones y qué reglas deben seguir al reabastecerse o repararse en el espacio. Sin embargo, en el espacio, nadie ha definido aún estas reglas.
Los barcos, aviones y vehículos terrestres tienen todos los elementos claros. reglas de la carretera Para seguir al interactuar con otros vehículos. Por ejemplo, los barcos y aviones civiles tienen que compartir su ubicación con otros vehículos y funcionarios para ayudar a gestionar el tráfico.
Algunos investigadores están examinando cómo podrían aplicarse reglas similares para el espacio. Un estudio examinó Cómo el desarrollo de reglas basadas en el tamaño, la edad u otros atributos de una nave espacial podría ayudar a que las operaciones espaciales futuras se desarrollen con mayor fluidez. Por ejemplo, una regla podría ser que la nave espacial lanzada más recientemente debería asumir la responsabilidad de maniobrar cuando hay otra nave en su camino.
Ahora que se lanzan más satélites y naves espaciales que nunca, las empresas y los organismos gubernamentales necesitarán nuevas tecnologías y políticas para coordinarlos. A medida que la actividad espacial se vuelve más compleja, los investigadores pueden seguir aplicando lo que han aprendido sobre el terreno a nuevas misiones en el espacio.
Koki Ho es profesor asociado de Ingeniería Aeroespacial en el Instituto de Tecnología de Georgia. Mariel Borowitz es profesora asociada de Asuntos Internacionales en el Instituto de Tecnología de Georgia. Este artículo se vuelve a publicar desde La conversación bajo una Licencia Creative Commons. Lea el Artículo original.