Configuración colaborativa de confiabilidad-redundancia, repuestos y trayectoria de vehículos espaciales en misiones de estancia lunar

Tongdan Jin ,  

Ahsanul Abedin ,  

摘要

El complejo sistema logístico Tierra-Luna y los elevados costos requieren establecer un paradigma innovador de confiabilidad para apoyar el despliegue y operación de una base habitada lunar. Para ello, este artículo propone un método de optimización colaborativa que sienta las bases de este nuevo paradigma mediante la integración del diseño de confiabilidad-redundancia, inventario de repuestos y planificación orbital de vehículos espaciales. Desarrollamos un modelo de planificación en dos fases para guiar la construcción de una base humana lunar a largo plazo: en la primera fase se alcanzan objetivos de confiabilidad y disponibilidad con el menor costo de masa mediante la configuración redundante de subsistemas y el establecimiento de inventario base; en la segunda fase se optimiza el tipo de combustible espacial, la masa del propelente y la órbita de transferencia para minimizar la masa total de lanzamiento que incluye la cápsula habitada y los repuestos de la primera fase. El modelo considera de manera innovadora la demanda aleatoria de repuestos, largos intervalos de suministro y restricciones en las órbitas de transferencia; es el primer estudio que implementa la optimización conjunta del diseño redundante, la estrategia de repuestos, el escalonamiento de cohetes y las rutas de vuelo. El modelo de asignación "redundancia-repuestos-órbita" validado en una red nodo Tierra-Luna (con 9 nodos y 23 cambios de velocidad) muestra una fuerte correlación entre la masa de lanzamiento, el ciclo de suministro, la órbita de transferencia, los incrementos de velocidad y el impulso específico. Esta investigación integra por primera vez la teoría de la logística espacial en la planificación de mantenimiento de confiabilidad, abriendo nuevas vías para el despliegue de bases tripuladas profundas y económicas.

关键词

Distribución confiabilidad-redundancia;Repuestos;Logística espacial;Eskalonamiento de cohetes;Sistemas de soporte vital

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