Estudio del comportamiento térmico del instrumento TriboLAB durante su estancia en la Estación Espacial Internacional desde la perspectiva del análisis de datos funcionales

Abstract

[ES]El objetivo principal de esta tesis de máster es el estudio del comportamiento térmico del instrumento TriboLAB durante su estancia en la Estación Espacial Internacional, junto con la comparación de dicho comportamiento con el pronosticado por los modelos térmicos matemáticos empleados en el diseño de su sistema de control térmico. El trabajo realizado ha permitido profundizar de forma importante en el conocimiento del mencionado comportamiento. Ello permitirá poner a disposición de otros experimentadores interesados en ubicar sus instrumentos en los balcones exteriores de la Estación Espacial Internacional, información real acerca del comportamiento térmico de un equipo de las características del TriboLAB en dichas condiciones. Información de gran interés para ser empleada en el diseño del control térmico de sus instrumentos, especialmente ahora que la vida útil de la Estación Espacial Internacional ha sido prorrogada hasta 2020. El control térmico de los equipos espaciales es un aspecto clave para asegurar su supervivencia y correcto funcionamiento bajo las extremas condiciones existentes en el espacio. Su misión es mantener los distintos componentes dentro de su rango de temperaturas admisibles, puesto que en caso contrario no podrían funcionar o incluso ni siquiera sobrevivir más allá de esas temperaturas. Adicionalmente ha sido posible comprobar la aplicabilidad de distintas técnicas de análisis de datos funcionales en lo que respecta al estudio del tipo de datos aquí contemplado. Así mismo, se han comparado los resultados de la campaña de ensayos térmicos con los modelos térmicos matemáticos que han guiado el diseño del control térmico, y que son una pieza fundamental en el diseño del control térmico de cualquier instrumento espacial. Ello ha permitido verificar tanto la validez del sistema de control térmico diseñado para el TriboLAB como con la adecuada similitud existente entre los resultados de los modelos térmicos matemáticos y las temperaturas registradas en el equipo. Todo ello, ha sido realizado desde la perspectiva del análisis de datos funcionales.

[EN]The main objective of this master thesis is to study the thermal behaviour of the TriboLAB instrument during its mission in the International Space Station, and to compare it with the behaviour predicted by the thermal mathematical models used in the design of its thermal control system. This work deals in deep with the TriboLAB temperatures registered during the mission, making possible to reach a better knowledge about its thermal behaviour. As consequence, it will be feasible to put at the disposal of researchers interested in locating their instruments in one of the external facilities of the International Space Station, information about the real thermal behaviour of an equipment as the TriboLAB in these conditions. This information could be really interesting to help them in the design of their instruments thermal control system, especially now, when the life of the International Space Station has been extended until 2020. The thermal control of spacecrafts is a key subject to assure not only their operation but also their survival, under the extreme conditions present at exterior space. The thermal control mission is to maintain the spacecraft components into their admissible temperature range, as in other case, they would not been able to operate or indeed to survive beyond these temperatures. In addition, the work performed has made possible to check the applicability of some techniques belonging to functional data analysis, regarding to the study of this kind of datasets. The validity of the TriboLAB thermal control system has been also verified, as well as the appropriate level of similarity between mathematical model results and registered temperatures in the instrument, not only in orbit but also during the thermal test campaign. Thermal control design is usually driven by means of the thermal mathematical models, so they are a key aspect in the design of the thermal control system of any spacecraft. This study has been performed from the functional data analysis perspective.