Objetivo del vuelo y descripci√≥n de la carga útil

El sistema de globos Thunderhead es una plataforma orientable multipropósito desarrollada por Raven Aerostar para misiones estratosféricas de larga duración, con capacidades de navegación y la posibilidad de realizar vuelos persistentes sobre áreas de interés. Los globos pueden volar individualmente o en constelaciones para cumplir una amplia gama de tareas que incluyen desde inteligencia, vigilancia y reconocimiento hasta servir como alternativa a las comunicaciones por satélite o realizar estudios de objetivos terrestres, marinos y ambientales.

El corazón del sistema es un globo de superpresión al que se acopla rigidamente una góndola que contiene la carga útil, los sistemas de vuelo y los paneles solares.

El globo es un modelo de superpresión en forma de calabaza fabricado en polietileno en varios tamaños con un volumen que varía de los 64.000 pies cúbicos a los 400.000 pies cúbicos y altitudes de vuelo entre 50 y 65 kft para los más pequeños y entre 75 y 92 kft para los más grandes. Esto los coloca muy por encima de las rutas aerocomerciales y los fenómenos meteorológicos de la troposfera. Ambos modelos pueden transportar una carga útil de hasta 125 libras. Para inflar el globo se utiliza helio y una vez que alcanza la altura de flotación se expande y presuriza adquiriendo la forma final de calabaza. Dentro del globo principal hay uno más pequeño llamado "balloonet" que sirve como lastre y es el corazón del sistema de direccionamiento del Thunderhead: se introduce aire en él mediante una bomba especial que permite que el globo modifique su peso para ascender o descender. Aunque no es posible controlar directamente el rumbo o la velocidad del ingenio, estos cambios de altitud permiten que el globo aproveche diferentes patrones de viento a diferentes altitudes para efectuar su navegación. El globo también está equipado con una válvula en la parte superior que se utiliza para introducir helio durante el inflado y para ventearlo durante el vuelo. La duración media de vuelo del sistema puede oscilar entre unos pocos días y hasta dos meses.

La góndola instrumental se acopla directamente debajo del globo. Está compuesta de materiales livianos, varia en tamaño y puede tener forma rectangular o de piramide truncada. La parte superior de la góndola alberga en un compartimento aislado la aviónica y los elementos que forman parte del sistema de mando y control: transpondedor ADS-B Out para localización por aviones cercanos y controladores de tráfico aéreo; Sistemas basados en RF para comunicaciones LOS (Line Of Sight); un enlace iridium para comunicaciones BLOS (Beyond Line Of Sight); Sistemas de navegación inercial asistidos por GPS para posicionamiento en tiempo real y un sistema de respaldo tambien basado en Iridium como enlace de datos para el control y comando de la carga útil. A los lados de este compartimento están montados los paneles solares que varían en tamaño según los requerimientos de energía de la misión. Estos proporcionan energía a todo el sistema durante el día mientras cargan las baterías a bordo para operaciones nocturnas. Los extremos sobresalientes de los brazos en los que se montan los paneles también sirven para montar antenas GPS e Iridium. En algunos casos, se monta un compartimento de carga útil adicional directamente debajo de la góndola instrumentada con un tamaño y forma especialmente adaptados a los requisitos de la misión. Si es necesario, se pueden agregar paneles aislantes a los lados para proteger el equipo a bordo y ayudar a contrarrestar las temperaturas extremas de la estratosfera. El sistema incluye un paracaídas que se localiza entre la parte inferior del globo y la parte superior de la góndola para permitir un descenso seguro del equipo al final de la misión. En algunos casos tambien se incorporan modulos especiales hechos de carton que se fijan al fondo de la góndola para absorber el impacto del aterrizaje.

Los sistemas Thunderhead son muy versátiles con requerimientos mínimos de espacio para su operacion en tierra, por lo que pueden lanzarse por medios semi-manuales o utilizando plataformas móviles especialmente desarrolladas desde casi cualquier lugar, incluidos aeródromos pequeños, terreno abierto o incluso desde cualquier embarcaion en mar abierto.

Video de las operaciones de lanzamiento

Detalles de la misión

Sitio de lanzamiento: Raven Innovation Campus, Baltic, South Dakota, EE.UU  
Dia y hora de lanzamiento: 27/7/2021 13:50 utc
Lanzamiento y operación del globo a cargo de: Raven Aerostar
Tipo de globo/fabricante/volumen/composicion: Globo de superpresion con ballonet interno  
Nº de vuelo: HBAL562
Dia y hora de fin del vuelo (L para hora de aterrizaje, W ultimo contacto conocido, resto hora de separacion): 28/7/2021 23:50 utc
Duración del vuelo (F: tiempo a flotacion, resto tiempo total de vuelo en d:dias / h:horas / m:minutos): 34 h
Sitio de aterrizaje o ultima posición conocida: Al SSE de Merriman, Nebraska, EE.UU

El objetivo del vuelo fue el de exponer a la radiación cósmica en altitud un dispositivo llamado RadPC (Sistema informático tolerante a la radiación) desarrollado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Estatal de Montana. Este desarrollo es fundamental para los astronautas que dependen de los sistemas informáticos en el espacio, donde la radiación cósmica es una preocupación real. Esta es la razón por la que la NASA está apoyando pruebas de sistemas informáticos tolerantes a la radiación en vehículos suborbitales y, finalmente, en la Luna.

Los dos vuelos del sistema en globos Thunderhead realizados el 27 de julio y el 22 de septiembre de 2021 desde el Campus de Innovación de Raven cerca de Baltic (SD) sirvieron como ensayos tecnologicos para la tecnología RadPC antes de las pruebas lunares planificadas como parte del programa Artemis de la NASA. El objetivo era asegurarse de que el sistema informático pueda soportar las partículas de radiación de alta energía emitidas por el Sol y otros cuerpos celestes. La innovación detrás de RadPC es la habilidad de reemplazar procesadores fallidos en tiempo real a través de su sistema de procesamiento central redundante. Incluye múltiples núcleos en un solo chip, lo que permite que el sistema cambie de un núcleo defectuoso a uno en funcionamiento. RadPC también incluye códigos de corrección de errores y depuración de memoria en segundo plano para garantizar aún más su rendimiento y capacidades de recuperación de fallas. En el transcurso de los dos vuelos, los globos alcanzaron altitudes de hasta 75.000 pies proporcionando un total de más de 80 horas de vuelo. Esto permitió a los investigadores probar la tecnología informática contra más de 3.000 fallas provocadas del sistematado; el RadPC se recuperó de todas ellas con éxito.

Se han probado diferentes iteraciones del sistema RadPC en dos vuelos de cohetes en 2014 y 2016 y un vuelo en globo de cuatro horas en 2019. Los dos vuelos en globo recientes del equipo de RadPC representaron la culminación de las pruebas suborbitales anteriores, con un diseño de carga útil mejorado informado por los datos recopilados en vuelos anteriores. Los datos obtenidos de todas las pruebas de vuelo permitirán la preparación para la próxima misión lunar.

El vuelo fue posible gracias a la financiación del programa Flight Opportunities de la NASA, que forma parte de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la agencia.

Referencias externas