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Camino a la Luna con la nave 'Smart-1'

La sonda europea, con su nuevo motor de iones, abre una alternativa de propulsión en el espacio

La nave Smart-1, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), ha dado ya 250 vueltas a la Tierra en su trayectoria en espiral hacia la Luna. Llegará a principios de 2005. El jefe de esta misión lunar, el ingeniero italiano Giuseppe Racca, explica en este artículo los momentos más difíciles de Smart-1 hasta ahora y el desarrollo del viaje.

Hace poco he vuelto a ver la filmación del lanzamiento del cohete Ariane 5, vuelo 162, que el pasado 27 de septiembre puso en órbita la primera sonda europea con destino a la Luna, la Smart-1, junto a otros dos satélites de comunicaciones. La filmación, montada por uno de los miembros de nuestro equipo, comienza con algunas tomas en las salas de control de la ESA en la base de Kourou [Guyana Francesa] y en el centro de control ESOC en Darmstadt [Alemania]. Volver a ver esas escenas me trae a la mente aquellos momentos cargados de tensión, la espera de un acontecimiento, el lanzamiento, que debía coronar el trabajo duro de tres años en los que, tal vez más que nunca, hemos enfocado todos nuestros esfuerzos y nuestras capacidades profesionales en un único objetivo.

Estoy con Luciano, el responsable de la campaña de lanzamiento, en Júpiter, la sala de control de Ariane en el Centro Espacial Guyanes de Kourou. Repaso los varios problemas que hemos tenido durante las fases de prueba en ESTEC [el centro tecnológico de la ESA en Holanda], pasa una y otra vez por mi mente todo lo que hemos pasado, las pruebas fallidas, el descubrimiento de los errores, las correcciones y los éxitos. Siento una mezcla de confianza en el trabajo realizado y de incertidumbre por si realmente hemos dado con todos los posibles problemas.

Es dramático pensar que a partir de ahora no podremos ya poner las manos en el satélite, que todo lo que pase sólo lo sabremos por los datos codificados en una onda de radio que nos transmitirá a la Tierra. Y todo lo que eventualmente podremos corregir deberá ser también sólo un fragmento de software enviado allí, al computador de a bordo. Creo que este aspecto es auténticamente una característica única de las empresas espaciales.

Ha llegado el momento de desplegar velas. La sala de control se va animando más y más a medida que se acerca el momento T0 [despegue del cohete]. En un cierto momento, casi de improviso... ¡Listos! Faltan sólo unos segundos. La voz del director de operaciones dice: "Quatre, trois, deux, unité, feux, allumage du Vulcain, décollage". El cohete se eleva en las pantallas gigantes de la sala Júpiter en absoluto silencio, lentamente. Con la respiración cortada seguimos las primeras fases del ascenso. Veo en la pantalla las cifras de altitud y velocidad del cohete y las voy comparando con los datos previstos: coinciden. ¡La trayectoria es perfecta! Smart-1 será colocado en su órbita de aparcamiento 42 minutos después del despegue, cuando esté a unos 5.000 kilómetros sobre el Océano Indico, al Noreste de Madagascar.

Pasan pocos minutos y desde ESOC me comunican que reciben, a través de la estación de tierra de la ESA en Perth (Australia) los primeros datos: Smart-1 está bien y está completando el proceso automático de activación. Salgo de la sala Júpiter para unirme a los brindis sólo cuando me comunican que el satélite ha completado todas las operaciones previstas y está en modo de seguridad.

Transcurre la noche muy deprisa, pero por la mañana suena mi teletono móvil: es de ESOC, el satélite está pasando por una zona del espacio de intensas radiaciones y ha interrumido las operaciones nominales, sin poder corregir todos los errores presumiblemente provocados por las radiaciones en las memorias del ordenador de a bordo. Parece ser un buen problema, en estas condiciones no podemos continuar la misión. En ESOC los expertos examinan los datos procedentes del satélite y descubren que el error en las memorias se repite cíclicamente en cada encendido, como si no se hubiese corregido por la rutina del software de a bordo preparada para ello.

Después de un breve pero intenso estudio, se localiza y corrige el error en el software del simulador en Tierra y a continuación la corrección se transmite al ordenador del Smart-1. El efecto es inmediato, el satélite vuelve a funcionar correctamente y podemos continuar las operaciones interrumpidas. Ahora podemos pasar a las pruebas funcionales de lo subsistemas de a bordo que hay que completar en los dos primeros días tras el lanzamiento. El último sistema que hay que operar es el de propulsión eléctrica, cuyo correcto funcionamiento podrá abrir una nueva era para la exploración espacial.

Este motor se basa en la expulsión de iones de gas xenón a altísima velocidad para imprimir a la sonda el incremento de velocidad exigido. Motores como este permitirán cumplir misiones hasta ahora irrealizables, como por ejemplo, orbitar y aterrizar en el planeta Mercurio o acercarnos para estudiar de cerca el Sol.

El primer encendido del motor de Smart-1 se produce el 30 de septiembre y es un éxito: el empuje es óptimo y todos los sistemas funcionan como estaba previsto. La misión puede seguir según los planes de mantener el motor activo el máximo de tiempo posible para agrandar la órbita rápidamente. El Ariane 5 ha dejado el Smart 1 en una órbita con perigeo (mínima distancia a la Tierra) a una altura de 650 kilómetros y apogeo (máxima distancia) de casi 36.000 kilómetros. El cinturón que rodea la Tierra entre 2.000 y 15.000 kilómetros de altura se caracteriza por intensas radiaciones atrapadas en el campo magnético terrestre. Por eso, este cinturón es peligroso para los satélites, especialmente durante los períodos de intensa actividad solar que agravan la intensidad de las radiaciones. El Smart-1 pasa continuamente por estos cinturones, llamados de Van Allen, mientas su perigeo sea inferior a unos 15.000 kilómetros. De ahí la necesidad de operar con el motor el máximo tiempo posible.

Tras algunas semanas de buen funcionamiento notamos que la intensidad de las radiaciones aumenta notablemente, sobre todo el flujo elevado de protones causa problemas cada vez más frecuentemente. Para orientarse, Smart-1 utiliza dos sensores de estrellas que observan una parte del cielo y reconocen un conjunto de astros o constelaciones. Comparándolas con un catálogo estelar a bordo, los sensores pueden determinar la orientación del satélite. Pero los protones pueden generar estrellas falsas en el sensor y confundir al algoritmo de reconocimiento de las constelaciones.

Precisamente a finales de octubre la actividad del Sol ha crecido enormemente. El disco solar observado por el satélite Soho presentaba manchas solares enormes, origen de una intensa emisión de partículas de alta energía en el viento solar y de radiaciones electromagnéticas (rayos X). Estas erupciones solares generan durante un par de semanas intensas tormentas magnéticas que producen graves alteraciones en las comunicaciones espaciales y terrestres. Los instrumentos de algunos satélites en órbita indican una intensidad de flujo de protones 100.000 veces superior a lo normal. Está claro que en estas condiciones ya graves para todos los satélites en órbita, Smart-1 esta especialmente afectado por su prolongada permanencia en los cinturones de Van Allen.

Las alteraciones en los sensores de estrellas siguen produciéndose repetidamente, acompañadas de otros efectos en las memorias, en otras unidades electrónicas y en la pérdida parcial de potencia de los paneles solares. Durante casi dos semanas hemos logrado operar la propulsión eléctrica de modo intermitente. Afortunadamente la rotación del disco solar desplaza las zonas activas fuera de la dirección de la Tierra y al reaparecer, después de una rotación solar completa, han perdido mucha intensidad.

Ahora Smart-1 está completamente fuera de los cinturones de Van Allen y el motor de iones continúa ampliando la órbita lenta pero inexorablemente. Los sistemas de a bordo funcionan regularmente y finalmente podemos realizar otras operaciones, como el trabajo con los instrumentos científicos. La distancia a cubrir para llegar a la Luna es todavía muy grande, pero hay varias observaciones interesantes que vamos cumpliendo: tomamos las primeras fotografías de la Luna realizadas por su satélite europeo y muchos otros datos científicos que mantienen la misión siempre interesante.

Giuseppe Racca es el jefe del programa Smart-1.

Viaje con energía eléctrica

Smart-1 es un pequeño satélite de 365 kilos dedicado al ensayo de nuevas tecnologías, sobre todo su avanzado motor iónico que puede ser clave en el futuro para realizar viajes al espacio profundo con esta alternativa de propulsión eléctrica. Pero la misión, que cuesta 100 millones de euros, lleva también varios instrumentos científicos pra hacer fotos, realizar un inventario de elementos químicos en la Luna y tomar datos cartográficos detallados de la superficie. Durante el viaje, los expertos se centran en el rendimiento del motor y en unas pruebas de comunicaciones por láser.

La Luna está cerca de la Tierra (385.000 kilómetros) y los astronautas de las misiones Apollo llegaban en cuatro o cinco días. Pero Smart-1 va a tardar 16 meses, recorriendo 100 millones de kilómetros. La sonda sigue una trayectoria en espiral que traza ampliando paulatinamente su órbita sobre la Tierra, para al final girar alrededor de la Luna, hasta tomar su órbita de trabajo allí.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 7 de abril de 2004

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