Investigación espacial: un banco de pruebas para sistemas de propulsión híbrida hecho con perfiles
Al desarrollar su propio cohete sonda con un sistema de propulsión híbrida, el equipo RAPID está obteniendo una valiosa experiencia para los viajes espaciales del futuro.
Hoy en día, el camino hacia los viajes espaciales comienza desde una etapa temprana. RAPID (Rocketry and Propulsion in Darmstadt), el proyecto de cohetería llevado a cabo por el grupo universitario TU Darmstadt Space Technology e. V. (TUDSaT), es un excelente ejemplo de ello. Los estudiantes involucrados en este proyecto están desarrollando un cohete sonda por sí mismos, abarcando desde la aeroestructura y la aviónica hasta el sistema de propulsión y toda la infraestructura de pruebas. El objetivo no es solo hacer volar el cohete con éxito, sino también, en particular, brindar a esta próxima generación de ingenieros la oportunidad de adquirir experiencia práctica.
En 2025, el equipo inscribió su cohete Hyacinth en la competición académica de cohetería más grande de Europa, el European Rocketry Challenge (EuRoC). Los estudiantes también trabajaron juntos para desarrollar y construir un sistema de propulsión híbrida para el cohete. Organizaron y llevaron a cabo el proyecto en su tiempo libre, en paralelo con sus estudios. Cuando llegó el momento de construir un banco de pruebas, el equipo optó por el Sistema de Construcción Modular item, ya que este ofrecía diversos beneficios, incluida la flexibilidad que los estudiantes necesitaban con urgencia. Ahora también están utilizando los perfiles item para la rampa de lanzamiento.
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RAPID y TUDSaT: el desarrollo de cohetes sonda por parte de estudiantes
Actualmente, TUDSaT cuenta con más de 300 miembros: estudiantes de la Universidad Técnica de Darmstadt (TU Darmstadt) de diversas disciplinas que trabajan arduamente en proyectos de satélites, vehículos de exploración (rovers) y cohetes. El equipo RAPID se centra en el desarrollo de cohetes sonda y la infraestructura asociada, al mismo tiempo que diseña bancos de prueba y conceptos de seguridad. El entorno de aprendizaje práctico resultante cumple con los mismos requisitos que los asociados a proyectos aeroespaciales profesionales.
La primera vez que el equipo se propuso diseñar y construir un sistema de propulsión híbrida fue al desarrollar su cohete Hyacinth. Los estudiantes utilizaron óxido nitroso líquido como oxidante y una combinación de cera y carbono como combustible. El sistema funciona a unos 60 bar y es significativamente diferente de los motores convencionales de combustible sólido. Para analizar con precisión los perfiles de empuje, las temperaturas y las cargas, el equipo necesitaba amplias opciones de prueba a nivel del suelo. Por lo tanto, el banco de pruebas era un requisito clave para desarrollar el cohete sonda y su tecnología de propulsión
«Si queremos mejorar nuestras simulaciones, necesitamos datos de medición reales obtenidos de las pruebas. El banco de pruebas proporciona la base ideal para ello.»
El principio funcional del banco de pruebas es relativamente sencillo. El sistema de propulsión se sujeta firmemente en su lugar y el encendido se realiza en condiciones controladas. Durante la prueba, los sensores registran diversos parámetros, incluidos la presión, la temperatura y el empuje. Esto aporta información valiosa. «Si queremos mejorar nuestras simulaciones, necesitamos datos de medición reales obtenidos de las pruebas. El banco de pruebas proporciona la base ideal para ello», explica Justus Albert, exmiembro del equipo RAPID. Los datos recopilados ayudan al equipo a validar las simulaciones y comprender mejor el comportamiento del sistema de propulsión híbrida. El equipo también puede verificar los mecanismos de seguridad antes de lanzar el cohete sonda en una fecha posterior.
Infrestructura de pruebas respaldada por la tecnología de perfiles item
Al construir el banco de pruebas, el equipo aprovechó los beneficios de nuestros perfiles de aluminio. Gracias al diseño modular de nuestra tecnología de perfiles, al equipo le resultó más fácil realizar modificaciones durante la etapa de desarrollo y reemplazar elementos individuales rápidamente. Esto es importante porque los requisitos cambian con frecuencia, especialmente en la fase inicial de desarrollo; por ejemplo, se añaden sistemas de medición, se ajustan las posiciones de los sensores y hay que modificar el enrutamiento de los cables.
«Por lo tanto, la flexibilidad de la estructura es una gran ventaja», explica Albert.
«Cuando trabajas en un proyecto de desarrollo, los requisitos cambian todo el tiempo. Por lo tanto, la flexibilidad de la estructura es una gran ventaja.»
Los perfiles de construcción de aluminio se utilizan para diversas partes del banco de pruebas. Sirven de base para los soportes, las estructuras de medición y la integración de diversos componentes de la infraestructura de prueba. La estructura también ofrece la estabilidad necesaria para las cargas asociadas a las pruebas de un sistema de propulsión. «Todo el proceso también fue muy sencillo. Diseñas tu solución en línea con la herramienta item Engineeringtool, lo que significa que las instrucciones de ensamblaje se generan automáticamente y las piezas se entregan cortadas a la longitud exacta que necesitas, de modo que simplemente puedes ensamblar todo de inmediato», enfatiza Albert. Como los componentes son tanto adaptables como reutilizables, el equipo RAPID puede seguir desarrollando el banco de pruebas de manera continua. Este nivel de flexibilidad es una ventaja clave, especialmente para los procesos de desarrollo iterativos.
Desafíos en la preparación para el European Rocketry Challenge
Entre los desafíos particulares durante la preparación para el European Rocketry Challenge 2025 se encontraron la falta de infraestructura y de oportunidades para realizar pruebas. El objetivo del European Rocketry Challenge anual es desarrollar un cohete que lleve una carga útil científica y lanzarlo a un apogeo de tres o nueve kilómetros con la mayor precisión posible. Como no fue posible para el equipo probar completamente el sistema de propulsión antes de la competición, el lanzamiento previsto de Hyacinth no se llevó a cabo. Sin embargo, RAPID exhibió su cohete y acumuló una valiosa experiencia para las siguientes etapas de desarrollo. RAPID finalizó en el duodécimo lugar en la clasificación de los mejores equipos estudiantiles de Europa.
De Hyacinth a Zephyr: los siguientes pasos
La experiencia adquirida mediante el desarrollo de Hyacinth se aplicará en los próximos proyectos. Existen planes firmes para seguir desarrollando la infraestructura de pruebas y aprovechar los conocimientos adquiridos para el futuro. El equipo aún tiene como objetivo lanzar Hyacinth, con el fin de obtener datos adicionales para continuar con el desarrollo del sistema de propulsión híbrida. Al diseñar y construir Zephyr, RAPID ya está buscando dar el siguiente paso en el desarrollo. El plan es lanzar este cohete híbrido a un apogeo objetivo de 3,000 metros en el European Rocketry Challenge de 2026.
«Ya hemos realizado tres pruebas con éxito este año, por lo que estamos utilizando el banco de pruebas para el fin que fue diseñado.»
«Desde que enviamos la solicitud en abril y fuimos aceptados para participar, hemos completado muchos de los hitos contemplados. Además, ya hemos realizado tres pruebas con éxito este año, por lo que estamos utilizando el banco de pruebas para el fin que fue diseñado», explica Manu Schlüsener, líder del proyecto del equipo RAPID. El equipo también está planificando un nuevo concepto de recuperación para reducir las cargas durante la fase de descenso, así como una aeroestructura rediseñada con paneles desmontables para facilitar el acceso y los trabajos de mantenimiento. También hay planes para una aviónica modular, que servirá como base para futuras generaciones de cohetes.
La colaboración con item también continúa. El equipo está utilizando nuestros perfiles para su rampa de lanzamiento, una estructura que estabiliza el cohete al despegar y lo guía en la dirección correcta hasta que alcanza una velocidad de aire suficiente.
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