Históricamente, la mayoría de los sistemas de misiones espaciales han utilizado una nave espacial diseñada para completar una misión completa de forma 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 realizaron su misión única completamente por sí solas.
Pero hoy, las organizaciones de la industria espacial están explorando misiones con muchos satélites trabajando juntos. Por ejemplo, las constelaciones Starlink de SpaceX incluyen miles de satélites. Y las nuevas naves espaciales pronto 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 vehículo de extensión de misión de Northrop Grumman. Esta nave en órbita ha prolongado la vida útil de múltiples satélites de comunicaciones.
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 hemos estudiado la industria espacial 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.
Las empresas de logística en tierra resuelven problemas similares todos los días y transportan bienes y materias primas por todo el mundo. Por lo tanto, los investigadores pueden estudiar cómo estas empresas gestionan su logística para ayudar a las empresas y agencias espaciales a descubrir cómo planificar con éxito las operaciones de sus misiones.
Un estudio financiado por la NASA a principios de la década de 2000 tuvo una idea para simular operaciones logísticas espaciales. Estos investigadores vieron las órbitas o los planetas como ciudades y las trayectorias que los conectan como rutas. También consideraron la carga útil, los consumibles, el combustible y otros elementos a transportar como mercancías.
Lecciones de la red de transporte terrestre
Los diseñadores de misiones espaciales planifican sus rutas para entregar sus cargas útiles a la Luna o Marte, u orbitar de manera eficiente dentro de un conjunto de restricciones de costo, cronograma y capacidad. Pero cuando necesitan coordinar varios vehículos espaciales que trabajan juntos, la planificación de rutas puede complicarse.
Este enfoque les ayudó a replantear el problema de las misiones espaciales 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
Las nuevas capacidades para reabastecer y reparar naves espaciales en órbita crean nuevas oportunidades, así como desafíos.
Es decir, los operadores espaciales no suelen saber qué satélite será el próximo en fallar ni cuándo ocurrirá eso. Para que estas nuevas tecnologías sean útiles, los diseñadores de misiones espaciales tendrían que idear un sistema de infraestructura. Podría ser una flota de vehículos de servicio y depósitos en el espacio que respondan rápidamente a cualquier evento impredecible.
Afortunadamente, los diseñadores de misiones espaciales pueden aprender de las operaciones sobre el terreno. Los planificadores urbanos y las organizaciones de respuesta a emergencias piensan en este tipo de desafíos al determinar dónde ubicar hospitales o departamentos de bomberos. También consideran las capacidades 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 publicado en noviembre de 2020 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 en tierra
En el pasado, las naves espaciales individuales llevaban 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 la constelación de satélites Iridium, los operadores suelen mantener uno o más de repuesto en órbita.
Esto se vuelve complicado para 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 tratar 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 ciertos artículos para asegurarse de que las entregas se gestionen de manera eficiente.
Las teorías de gestión de inventarios en tierra pueden ayudar a informar cómo las empresas espaciales abordan estos desafíos.
Un estudio publicado en noviembre de 2019 desarrolló un enfoque que las compañías espaciales podrían usar para gestionar sus estrategias de repuestos. Este enfoque puede ayudarlas a decidir en qué lugar de la órbita asignar sus satélites de repuesto para satisfacer sus necesidades y, al mismo tiempo, minimizar las interrupciones del servicio.
Dimensiones internacionales
Las naves espaciales operan en un entorno complejo y que cambia rápidamente. Los operadores necesitan saber dónde están operando otras misiones y qué reglas deben seguir cuando se reabastecen o reparan en el espacio. Sin embargo, en el espacio, nadie ha definido estas reglas todavía.
Los barcos, las aeronaves y los vehículos terrestres tienen reglas claras que seguir cuando interactúan con otros vehículos. Por ejemplo, los barcos y las aeronaves civiles tienen que compartir su ubicación con otros vehículos y funcionarios para ayudar a gestionar el tráfico.
Algunos investigadores están examinando cómo podrían ser 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 que se lanzó 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.
Con información de Phys.org
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