Un marco de evaluación de riesgos probabilísticos basado en el estado para misiones espaciales multisistema

Las misiones espaciales modernas, como la Recuperación de Muestras de Marte y Artemis, implican múltiples sistemas que sirven a diferentes funciones. Los modos de fallo individuales de los sistemas constituyentes, junto con las complejas interdependencias entre ellos, pueden resultar en un efecto en cascada de fallos o interrupciones. La evaluación de riesgos para estas misiones complejas debe considerar las interacciones entre los sistemas y las consecuencias progresivas de interrupciones totales o parciales. Por lo tanto, se propone un marco basado en el estado para la evaluación de riesgo probabilística de misiones de exploración espacial no tripuladas de múltiples sistemas. Este marco jerárquico utiliza diagramas de estado de Harel para modelar las operaciones y modos de fallo de sistemas individuales. Cada modo de fallo puede caracterizarse por su probabilidad de ocurrencia y consecuencia principal (por ejemplo, retraso en las operaciones, costo adicional, fallo fatal, etc.). Los diagramas de estado a nivel de sistema están contenidos dentro de un modelo a nivel de misión que los conecta a través de operadores lógicos y temporales para simular las dependencias funcionales entre los sistemas. El modelo de doble capa (a nivel de sistema y a nivel de misión) se puede utilizar para análisis estocásticos a través de simulaciones de Monte Carlo. Al definir métricas de rendimiento a nivel de misión y observarlas para varios perfiles de misión, los riesgos operacionales a nivel de sistema pueden relacionarse con los resultados de la misión, y el impacto a nivel de misión de cada modo de fallo puede evaluarse. En general, este marco puede proporcionar conocimientos más profundos y ricos al permitir análisis de sensibilidad, cuantificación/ranking de riesgos y comparación de varios conceptos operacionales. Nuestro marco ha sido demostrado en una parte del Programa de Recuperación de Muestras de Marte, específicamente para operaciones que van desde la recuperación de tubos de muestras hasta la captura orbital y contención del contenedor de muestras.