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Garcia-Perez, AndresAutor (correspondencia)Fernández-Soler, AlejandroAutor o CoautorPerez-Alvarez, JavierAutor o CoautorAlonso, GustavoAutor o CoautorGarcia-Moreno, LauraAutor o Coautor

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1 de octubre de 2024
Publicaciones
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Artículo
Hybrid Gold

Temperature mapping methods for thermoelastic analyses of the ARIEL spacecraft payload module

Publicado en: ACTA ASTRONAUTICA. 223 77-97 - 2024-10-01, DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.07.009

Autores:

Garcia-Perez, Andres; Fernandez-Soler, Alejandro; Morgante, Gianluca; Perez-Alvarez, Javier; Alonso, Gustavo; Garcia-Moreno, Laura; Scippa, Antonio; Gottini, Daniele; Lilli, Riccardo
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Afiliaciones

Ist Nazl Astrofis INAF, Osservatorio Astrofis & Sci Spazio OAS, Via Piero Gobetti 93-3, I-40129 Bologna, Italy - Autor o Coautor
Univ Firenze UniFI, Dipartimento Ingn Ind, Via St Marta 3, I-50139 Florence, Italy - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid UPM, Inst Univ Microgravedad Ignacio Da R IDR, Escuela Tecn Super Ingn Aeronaut & Espacio ETSIAE, Pza Cardenal Cisneros 3, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

The ARIEL mission is a European space project that aims to detect exoplanets with a spacecraft orbiting around the L2 point of the Sun-Earth system. The main payload consists of a Cassegrain telescope composed of mirrors that reflect and concentrate the incoming light from the deep space observations to finally guide it to the detectors. As in many other space missions, a dedicated complex assessment is established during the design phase to evaluate the impact on the optical performance caused by thermoelastic effects, which involves the coordinated work of the thermal, structural, and optical engineers. Despite that well-known and standardized processes and tools are established separately in each involved area, there is a lack of standardization about the way of exchanging the data between them, where additional calculations are required in some cases. This work focuses on the temperature mapping, which is the intermediate step between thermal and structural analyses, where temperatures are transferred to the structural model. The main difficulty of this process is related to the differences in modelling methods and approaches between both models, being necessary the development of an adequate algorithm to find the most accurate transfer of temperatures. This paper shows two different options for temperature mapping, detailing the proposed flowcharts. One of these methods requires the performance of an additional thermal conductive analysis, where a new improved procedure has been implemented in this work to solve some computational issues that made its application for large models difficult or even unfeasible. Both temperature mapping methods have been applied to the payload module of the ARIEL spacecraft, comparing the output results in terms of temperatures, stresses, forces, and displacements to evaluate their differences.
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Palabras clave

Affordable and clean energyArielPrescribed average temperatureStop analysisTemperature mappingThermal analysisThermoelastic analysiThermoelastic analysis

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista ACTA ASTRONAUTICA debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 10/55, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Aerospace.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-11-12:

  • WoS: 3
  • Scopus: 3
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-11-12:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 7 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

    • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
    • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/83957/
    Siguiendo con el impacto social del trabajo, es importante enfatizar el hecho de que, por su contenido, puede ser asignado a la línea de interés del ODS 7 - Affordable and clean energy, con una probabilidad del 40% según el algoritmo mBERT desarrollado por Aurora University.
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    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Italy.

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Garcia Perez, Andres) .

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido Garcia Perez, Andres.

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    Objetivos del proyecto

    Los objetivos perseguidos en esta aportación se centran en mejorar los métodos de transferencia de temperaturas entre los modelos térmicos y estructurales para análisis termoelásticos del módulo de carga útil de la misión ARIEL. Se busca analizar las diferencias en los enfoques de modelado térmico y estructural para desarrollar un algoritmo que permita una transferencia de temperaturas más precisa. Además, se pretende detallar y comparar dos métodos distintos de mapeo térmico, incluyendo uno que incorpora un análisis térmico conductivo adicional con un procedimiento mejorado para resolver problemas computacionales en modelos grandes. Finalmente, se evalúan las diferencias en temperaturas, tensiones, fuerzas y desplazamientos obtenidas con ambos métodos aplicados al módulo de carga útil del satélite.
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    Resultados más relevantes

    El estudio presenta una evaluación detallada de métodos para el mapeo de temperatura en análisis termoelásticos del módulo de carga útil de la misión ARIEL. Se desarrollaron dos métodos distintos para la transferencia de temperaturas entre modelos térmicos y estructurales. Uno de los métodos incluye un análisis térmico conductivo adicional, para el cual se implementó un procedimiento mejorado que resuelve problemas computacionales en modelos de gran tamaño. Ambos métodos fueron aplicados al módulo de carga útil, permitiendo comparar resultados en temperaturas, tensiones, fuerzas y desplazamientos. Las diferencias entre los métodos se cuantificaron, proporcionando una base para seleccionar la técnica más adecuada en futuras evaluaciones termoelásticas.
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    Reconocimientos ligados al ítem

    This work has been funded by the Spanish ministry "Ministerio de Ciencia e Innovacion" through project ARIEL_SCITECH with grant number PID2021-125627OB-C33.
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