AIAA - American Institute of Aeronautics and Astronautics
Alcance
"Introducción General Para establecer el alcance requerido de la integración del lanzamiento espacial (SLI) para un programa de nave espacial (SC) es comprender completamente la complejidad y criticidad del sistema SC específico y realizar una evaluación integral de los riesgos asociados con el lanzamiento. Un enfoque considerado debe ser uno que incluya: Una comprensión de las consecuencias de una falla en el lanzamiento Un proceso para identificar y manejar el riesgo proporcional a la tolerancia al riesgo establecida Los elementos esenciales de cualquier esfuerzo de integración del lanzamiento son definir claramente los roles y responsabilidades de las organizaciones involucradas y garantizar la Los contratos y acuerdos de soporte son consistentes y están vigentes antes de comenzar el esfuerzo de integración. Un cliente SC o cliente de servicio de lanzamiento debe determinar el nivel de conocimiento y/o supervisión que se aplicará al proceso de integración del lanzamiento espacial. Como parte de la determinación@ el El cliente u organización patrocinadora debe sopesar el valor de aplicar supervisión en sus esfuerzos por mitigar el riesgo de una falla en el lanzamiento. Los objetivos comerciales del SC se centran principalmente en el establecimiento de un flujo de ingresos cuando el SC alcanza su órbita operativa. Los SC comerciales se basan en gran medida en autobuses SC existentes@ en evolución@ disponibles comercialmente@ con cargas útiles diseñadas para lograr objetivos específicos del programa comercial. El marco de tiempo para la integración y el lanzamiento de un SC comercial puede variar de varios meses a varios años@ dependiendo de la madurez de los sistemas SC y del vehículo de lanzamiento (LV)@ y la complejidad de las interfaces del SC al sistema de lanzamiento. La comunidad de integración de lanzamientos espaciales para este tipo de programas suele estar compuesta por el proveedor de servicios de lanzamiento, el fabricante de SC, el cliente de SC, el operador del campo de lanzamiento y, a veces, un contratista de integración de servicios de lanzamiento (LSIC). El SC comercial puede ser comparativamente menos costoso y ser reemplazable en caso de lanzamiento o falla en órbita. Por otra parte, los SC@ de defensa nacional@ científicos@ y experimentales@ suelen estar diseñados para cumplir una misión específica@ y generalmente comprenden configuraciones únicas de bus SC y carga útil diseñadas para lograr objetivos de misión específicos de interés nacional. Estos SC suelen ser únicos en su tipo, muy caros y requieren un tiempo considerable para reemplazarlos en caso de una falla en el lanzamiento. Además, un fallo en el lanzamiento puede resultar en una oportunidad perdida para lograr un objetivo de misión específico, como en el caso de un SC interplanetario, o puede resultar en una reducción de las capacidades de defensa nacional, como en el caso de un SC de defensa nacional. Los SC como estos normalmente implican requisitos de interfaz únicos y complejos en relación con el sistema LV y, como resultado, pueden requerir un período de integración del lanzamiento espacial de varios años. Estos sistemas SC generalmente tienden hacia mayores niveles de supervisión en el proceso de integración del lanzamiento @ que involucra a numerosas organizaciones. Estas organizaciones pueden incluir clientes@contratistas de SC@contratistas de integración de sistemas de lanzamiento@contratistas de LV@oficinas del programa de servicio de lanzamiento@contratistas independientes de validación y verificación@ y contratistas de asesoramiento técnico de LV y SC. El propósito de estas organizaciones contratistas es mitigar el riesgo y mejorar el éxito de la misión. En resumen, el aseguramiento de la misión para SC comercial generalmente se basa en equilibrar el riesgo, que puede ser el ingreso, con el costo del seguro. Para misiones con implicaciones científicas o de seguridad nacional @ el riesgo asociado con la pérdida de la misión es completamente diferente y debe abordarse adecuadamente. Además@ cada programa debe tener una comprensión clara y un método establecido de ""conocimiento"" y ""supervisión@"" de las implicaciones de costo y cronograma de cada@ y un mecanismo implementado que se adapte a la implementación de uno o ambos@ según corresponda. @ para alcanzar el nivel requerido de mitigación de riesgos. Existen varios métodos/enfoques para lograr la integración del lanzamiento espacial. El nivel de esfuerzo requerido para cualquier proceso de integración de lanzamiento depende de muchas variables: ? ¿Madurez de los sistemas involucrados? ¿Complejidad de las interfaces? ¿Implicaciones de seguridad? Tolerancia al riesgo Se debe considerar cuidadosamente cada una de estas áreas y tomar una decisión en cuanto a la adaptación de cada una en el proceso de integración del lanzamiento espacial. Como consideración adicional, existen varias perspectivas sobre el mejor método y enfoque para iniciar la integración. La perspectiva variará según las diversas organizaciones involucradas y sus respectivos roles y responsabilidades. En los Anexos A@ B@ C@ D@ y E se incluye información relevante sobre diversos aspectos del proceso de integración. Misión La consideración general para cualquier programa es el objetivo de la misión del SC. El logro de este objetivo establece los requisitos para el diseño del SC e impulsa el proceso de integración del lanzamiento. Se debe dar una cuidadosa consideración a cada elemento involucrado en el programa@ teniendo en cuenta la perspectiva de cada elemento y desarrollando un método para acomodar cada@ según sea apropiado@ para el programa específico. Perspectiva del cliente El objetivo del cliente durante la fase de integración y lanzamiento de un programa es entregar una carga útil funcional con un bus satelital completamente operativo a una órbita que cumpla con los objetivos de la misión. El servicio de lanzamiento es una preocupación secundaria para el cliente de SC. Es natural que cada organización@ cliente/diseñador de carga útil@ diseñador de etapa superior@ proveedor de servicios de lanzamiento@ y operador de instalaciones de lanzamiento considere su propia área de interés como de máxima prioridad. Sin embargo, el objetivo principal de todas las partes involucradas debe ser colocar el SC en la órbita correcta dentro de todas las limitaciones ambientales y maximizar la probabilidad de que se logren los objetivos de la misión. Perspectiva SC Desde la perspectiva SC, el lanzamiento es el evento más traumático en la vida del programa. El entorno de lanzamiento generalmente presenta las condiciones más severas que experimentará el SC. Estas condiciones impulsan muchos aspectos del diseño SC, especialmente el diseño estructural SC. Las limitaciones de lanzamiento a menudo presentan desafíos de diseño @ que requieren soluciones de diseño complicadas para encajar dentro de una envoltura de carenado de carga útil (PLF) confinada y proporcionar operaciones posteriores al lanzamiento. Es posible que se requieran técnicas de diseño de baja masa y medidas de conservación de masa para mantenerse dentro de las capacidades de desempeño de BT. Práctica recomendada: Debido a estos desafíos técnicos, lo mejor para el contratista SC es tener una definición temprana y confiable de las interfaces LV y las adaptaciones SC disponibles, así como la capacidad de desempeño en la órbita deseada. Práctica recomendada: Los cambios en los requisitos de lanzamiento afectarán los costos y el cronograma del programa SC, especialmente cuando ocurren al final del ciclo. Por lo tanto, es aconsejable durante el proceso de diseño inicial del SC asegurarse de que sea compatible con más de un tipo o clase de BT para evitar retrasos excesivos debido a la parada de uno de ellos. Un diseño de nave espacial que sea compatible con varios LV también se puede utilizar en diferentes aplicaciones de misión, lo que puede resultar muy beneficioso en términos de ahorro de costes y plazos. Perspectiva del integrador de sistemas de lanzamiento Por motivos de seguridad u otros fines específicos, como se describe en la Sección 1@, ciertos programas requieren la participación de un contratista de integración de sistemas de lanzamiento (LSIC) para representar al contratista SC en el proceso de integración de lanzamiento. En estos programas @ el LSIC se convierte en la interfaz designada entre el SC y las comunidades de servicios de lanzamiento. El LSIC representa el lado SC de la interfaz SC a LV y es responsable ante su cliente de definir todos los requisitos de la interfaz y certificar que están verificados adecuadamente. Esta responsabilidad incluye coordinar el desarrollo de cronogramas y planes de integración @ especificando los requisitos SC @ realizando la verificación de la interfaz @ y coordinando las actividades de integración con todos los contratistas participantes. Debido a que un LSIC separado agrega gastos generales y costos significativos a un programa, solo debe usarse después de una cuidadosa consideración. Si se emplea, el LSIC es responsable del éxito de la misión de la interfaz SC-LV en todas las fases, desde el prelanzamiento hasta la inserción orbital y la separación SC. El LSIC podrá copresidir los grupos de trabajo técnicos con el proveedor del servicio de lanzamiento con el fin de desarrollar la interfaz SC-BT y certificar la finalización de las tareas de verificación de los requisitos de la interfaz SC-BT. Perspectiva del proveedor de servicios de lanzamiento El proveedor de servicios de lanzamiento es responsable del diseño del sistema de lanzamiento @ producción @ y entrega @ asegurando que las capacidades del sistema de lanzamiento se adapten a los requisitos de interfaz SC/LV acordados. El proveedor de servicios de lanzamiento es responsable de la integración y verificación de los componentes del sistema de lanzamiento (operaciones de lanzamiento) y ascenso del BT a través de la inserción en órbita y las actividades posteriores de eliminación o retorno. El proveedor de servicios de lanzamiento@ junto con el contratista SC y el cliente@ y otros participantes de la integración del lanzamiento según sea necesario@ implementan y verifican los requisitos de la interfaz SC a LV. Para misiones que utilizan un LSIC@, el proveedor de servicios de lanzamiento cumple el rol de contratista de integración del vehículo de lanzamiento (LVIC)@ que representa el lado del sistema de lanzamiento de la interfaz@ con la responsabilidad de certificar que el sistema de lanzamiento colocará con éxito el SC en su posición deseada. órbita de la misión. El LVIC copreside los grupos de trabajo técnicos con el LSIC para la interfaz SC-BT y lleva a cabo las tareas de verificación para el lado BT de la interfaz. Específicamente, el LVIC publica y mantiene el documento de control de la interfaz SC-LV (ICD) y planifica y lleva a cabo la verificación del lado del sistema de lanzamiento de los requisitos de la interfaz SC-LV. Además, LVIC mantiene la base de datos de verificación del ICD y la biblioteca de cierres@ archiva toda la evidencia utilizada para el cierre de verificación@ y, en ausencia de un LSIC, representa la autoridad de aprobación final de todos los cierres de verificación para el ICD. Proceso de integración del lanzamiento espacial El éxito o el fracaso de una misión puede estar relacionado con la integración del lanzamiento o puede ser atribuible a algún otro aspecto de la operación de lanzamiento. Un proceso de integración de lanzamiento riguroso e integral no garantizará una misión exitosa, pero reducirá el riesgo de que una anomalía en la interfaz SC-LV provoque el fracaso de la misión. La clave es desarrollar un proceso que reduzca los riesgos inherentes al proceso de integración del lanzamiento a un nivel aceptable. Identificar todos los riesgos y establecer el nivel aceptable para cada riesgo es mucho más fácil de decir que de hacer. Es especialmente difícil para interfaces complejas y donde intervienen múltiples sistemas. Otra consideración es que, para algunas misiones, las consideraciones de costo y calendario son secundarias frente a la necesidad de reducir el riesgo de fracaso al mínimo absoluto. Práctica recomendada: Por lo tanto, es fundamental que se establezca un proceso integral y claramente definido lo antes posible@ utilizando un proceso formal de gestión de riesgos y mitigación@ como se analiza en la sección Garantía de la misión/Gestión de riesgos de este documento. Una vez que se comprendan los riesgos, al menos a nivel de programa, se podrá determinar el nivel de integración del lanzamiento necesario para abordar estos riesgos. El proceso de integración del lanzamiento debe abordar otras interfaces con el SC; por ejemplo, con sistemas de transporte, instalaciones de procesamiento, instalaciones del sitio de lanzamiento y centros de operaciones de vuelo. El proceso debe incorporar las políticas y prácticas de seguridad requeridas en todos los aspectos del proceso de integración. La responsabilidad de cubrir cada una de estas áreas puede asignarse a un contratista o dividirse entre varios contratistas según los requisitos del cliente, la complejidad de las interfaces y los acuerdos con los contratistas. Práctica recomendada: Un proceso integral de integración de lanzamiento comienza con la evaluación de la compatibilidad de los requisitos de la interfaz del sistema SC en relación con las capacidades del sistema de lanzamiento y se centra en la resolución de problemas de la interfaz para minimizar el costo general para el cliente@ mientras se enfatiza la mitigación de riesgos en el diseño de la interfaz para mejorar el éxito de la misión. El proceso culmina con la entrega exitosa de un SC operativo a la órbita deseada. Para misiones altamente complejas@, la estructura organizacional de integración del lanzamiento puede incluir varias agencias que representen al contratista SC@contratista LV@contratista(s) de carga útil@ y el sitio de lanzamiento. Además, podrán participar contratistas de vehículos y soporte, así como consultores. Esta participación variará dependiendo de la "supervisión" y el "conocimiento" requerido por la organización patrocinadora. Para algunos programas@, el cliente puede querer que un contratista proporcione el servicio total de la misión cuando el requisito contractual es la entrega de un SC operativo a la órbita especificada. Otros clientes pueden requerir un contratista SC@, un contratista LV@ y un LSIC. La Figura 1 ilustra el proceso básico de integración de lanzamiento que involucra un LSIC. Este proceso comienza con los requisitos de interfaz técnica y operativa que normalmente fluyen desde el contratista del vehículo espacial (SVC)@ a través del LSIC (si se utiliza uno)@ y luego al LVIC. El flujo de retorno consiste en evaluaciones de capacidad @ que incluyen información de diseño actualizada. Estas evaluaciones regresan a través del LSIC al SVC@, completando así una única iteración del proceso de integración que eventualmente conducirá a la definición de una interfaz compatible. La documentación formal y el control de las interfaces acordadas se establece en un ICD@ como se describe en la Sección 5@ Requisitos y Verificación. Este proceso forma un circuito activo respaldado por estudios comerciales@ análisis@ y evaluaciones de impacto realizadas@ según sea necesario@ por los distintos contratistas. Este bucle se cierra sólo cuando se logra una interfaz compatible. "