ĦAl cielo con ella!

Programa 35 11/04/07 El 4 de Octubre de 1957 fue lanzado el Sputnik 1, el primer satélite artificial y que dio comienzo a 50 años de historia de la astronáutica espacial. Pero, ¿en que consiste desarrollar una misión espacial? En “A través del Universo” intentamos desvelar esta respuesta. Sputnik 1 ¿Por qué necesitan los astr&oacu

Astrotema

ĦAl cielo con ella!

Programa 35 11/04/07
El 4 de Octubre de 1957 fue lanzado el Sputnik 1, el primer satélite artificial y que dio comienzo a 50 años de historia de la astronáutica espacial. Pero, ¿en que consiste desarrollar una misión espacial?
En “A través del Universo” intentamos desvelar esta respuesta.


Sputnik 1

¿Por qué necesitan los astrónomos ir al espacio?

Situar una sonda o un satélite en el espacio no es una tarea fácil, ¡ni barata! (cerca de un orden de magnitud mayor que cualquier proyecto para un telescopio terrestre). Entonces, ¿por qué necesitan los astrofísicos situar instrumentos en el espacio?

Pues básicamente por tres motivos:

• Evitar la atmósfera
• Estudiar la Tierra desde el espacio
• Estudiar in situ otros planetas
• Porque el experimento así lo requiera

La atmósfera distorsiona las imágenes astrofísicas (aunque modernas técnicas puede corregirlas en Tierra) pero sobre todo la atmósfera absorbe prácticamente toda la radiación que nos llega del espacio salvo la centrada en el óptico y en radio. Para observar el resto de la banda electromagnética (rayos X, ultravioleta, infrarrojo, etc.) debemos salir al espacio.



Bandas de absorción de la atmósfera

Las sondas espaciales nos han permitido conocer los detalles más íntimos de los planetas (incluido la Tierra), satélites (Europa, Titán, etc.) u otros cuerpos del Sistema Solar (cometas, asteroides)



Imagen de una luna de Saturno tomada por la sonda Cassini

Además, en muchas ocasiones la necesidad de la misión exige que debamos salir al espacio. Por ejemplo la misión espacial COROT permitirá descubrir planetas extrasolares imposible de detectar desde la Tierra.

Una misión espacial es uno de los proyectos más complejos y fascinantes en los que puede embarcarse el ser humano. Son años y años de trabajo que podemos muy burdamente resumir en las siguientes fases.





El proyecto

La duración de un proyecto espacial suele comprender entre 5 y 10 años.

Las primeras etapas siempre implican una clara definición de los objetivos y requisitos científicos que debe cumplir el futuro diseño de la misión. Es muy diferente diseñar una sonda cuya misión sea viajar y tomar imágenes de un cometa, a un telescopio de rayos X orbitando permanentemente en torno la Tierra o a un instrumento capaz de aterrizar en la superficie de Marte y tomar muestras.



Es imprescindible durante todo el proyecto una estrecha comunión entre científicos y técnicos.

El presupuesto

Salvo grandes agencias como NASA o la Agencia Espacial China (AEC) que pueden costear enteramente sus misiones espaciales, la mayoría de estas son producto del acuerdo y la colaboración entre diferentes países y agencias.

Es casi imposible encontrar instrumentos espaciales que bajen de los tres millones de euros. Mención aparte el lanzamiento cuyo coste ronda los 150 millones de euros.





El diseño

A la hora de diseñar una misión espacial hay que tener en cuenta una serie de restricciones muy fuertes en cuestiones como el peso y tamaño de los instrumentos, el consumo y la fiabilidad de los componentes, así como los objetivos científicos que se persiguen, posibles riesgos, etc.



En general el diseño de los instrumentos se reparte entre diferentes países y grupos de desarrollo, mientras que las plataformas espaciales suelen ser responsabilidad de la agencia (Ej: la Agencia Espacial Europea. ESA) que en general se lo encargan a una o varias empresas.



Los componentes

Los requisitos que exige el espacio (temperatura, presión, etc.) hace que la construcción de una misión implique utilizar componentes cualificados y certificados por las agencias espaciales (NASA, ESA, etc)

Pocas empresas proporcionan estos componentes “espaciales” y su precio supera en varios órdenes de magnitud su análogo terrestre (microprocesadores, placas, tornillos, etc.)



Tarjeta electrónica espacial

Las pruebas

Una misión espacial se va enfrentar a muchas situaciones críticas e imprevistos y nada puede fallar. Es necesario realizar pruebas, y pruebas, y más pruebas.

Por ejemplo, en el momento del lanzamiento los instrumentos sufren enormes vibraciones y choques, así que previamente se somete a los diferentes prototipos a pruebas para comprobar su resistencia.



Soldadura rota en un test de vibración

Igualmente se hacen pruebas térmicas para comprobar su capacidad para soportar desde temperaturas extremadamente bajas (cercanas al cero absoluto) hasta las temperaturas altisimas que se alcanzan en el despegue.
Pruebas térmicas

Por otro lado, en el espacio la sonda estará continuamente bombardeada por radiación, como los rayos cósmicos, los cuales pueden llegar literalmente a quemar algún componente electrónico e inutilizar la misión. Al igual que la colisión con un alguno de los más de 10.000 objetos catalogados de más de 10cm, producto de las muchas misiones, satélites y cohetes que el hombre ha situado en el espacio. La llamada basura espacial.

Efecto de un rayo cósmico y de un impacto de basura espacial

Se utilizan diversos blindajes y metodologías que protegen los componentes más sensibles.


El software

Otro componente fundamental para cualquier misión. Es necesario que sea extraordinariamente sólido y exige de continuas validaciones por parte de las agencias para detectar cualquier posible fallo.

El lanzamiento

El momento clave. Una vez en el espacio tan solo la fuerza de la gravedad regirá la trayectoria de la sonda o el satélite. Por este motivo, como en una jugada de billar, es necesario dar el “golpe” a nuestra sonda en el momento justo si queremos que en un tiempo determinado alcance su objetivo. Este “instante” es lo que se denomina ventana temporal.

Las comunicaciones

Las comunicaciones con la nave van en dos sentidos. Por un lado debemos enviar datos a la sonda para indicarle las instrucciones de control y por otro lado debemos recoger las medidas que la sonda nos envía. Existe una serie de frecuencias en radio “reservadas” para las misiones espaciales.

Debido a que la luz tiene una velocidad finita se pueden llegar a tener retardos entre que se envía una orden a la sonda y esta la ejecuta de casi 50 minutos.

Si todo va mal

En la mayoría de los casos no se puede enviar a nadie a arreglar una sonda, así que hay que anticiparse a los posibles fallos.

Por este motivo la mayoría de los sistemas (hardware y software) se diseñan redundantemente. Es decir, van replicados y preparados para que en el momento que uno falle (por el motivo que sea) la replica actue como repuesto.


Recreación artística de la sonda Cassini