Rumbo al cosmos (14 page)

El problema empezó a ser grave en 2002, cuando la caída en el suministro eléctrico empezó a impedir el normal funcionamiento de todos los sistemas. La solución adoptada por el equipo de controladores para mantener viva la misión fue el racionamiento, desconectando temporalmente aquellos sistemas o instrumentos que no eran imprescindibles, o cuya importancia científica no era esencial en determinadas partes de la misión. De esta forma, con una vigilancia constante del estado del vehículo, apagando unos sistemas y encendiendo otros, se consiguió mantenerlo operativo para llevar a cabo la tercera exitosa pasada sobre los polos solares, entre finales de 2007 y comienzos de 2008.

A pesar de todo, pronto la situación empezó a hacerse insostenible: a finales de 2007, en un esfuerzo por ahorrar hasta el último vatio de electricidad, se decidía desactivar el transmisor principal de la nave durante los periodos en los que no había seguimiento desde las estaciones de tierra, para reactivarlo de nuevo cuando se recuperase la cobertura. Lamentablemente, el 15 de enero de 2008, mientras se llevaba a cabo una de estas operaciones, el dispositivo falló y ya no fue posible volver a encender el transmisor de banda X. Desde entonces, todas las comunicaciones han tenido que llevarse a cabo a través del transmisor secundario de banda S, con una menor capacidad de flujo de datos científicos.

Pero el fallo del transmisor tuvo otra consecuencia de aún mayor gravedad: con su desactivación desaparecía una importante fuente interna de calor, esencial a la hora de mantener un correcto control térmico dentro del vehículo. La consecuencia más crítica era la posibilidad de congelación de la hidracina en el interior de los conductos que alimentaban los motores de control de actitud de la nave. Con un suministro eléctrico bajo mínimos, los calentadores previstos al efecto no podían llevar a cabo su misión con normalidad, y la desconexión del transmisor hizo aparecer puntos fríos en dichos conductos donde podría congelarse el propulsante. La consecuencia sería la pérdida de control en la orientación de la nave, con el consiguiente desapuntado de su antena hacia la Tierra. En la práctica, significaría el fin definitivo de la misión.

Una vez más, los técnicos utilizaron su ingenio para salvar la situación: idearon un procedimiento según el cual cada dos horas se llevaban a cabo breves encendidos de los motores de control de actitud (de forma simétrica, para evitar movimientos reales del vehículo) para obligar a la hidracina a moverse en el interior de los conductos, evitando así su congelación en los puntos fríos. Lógicamente, la solución implicaba cierto desperdicio de combustible, pero era la única alternativa frente a la opción de muerte definitiva del vehículo.

Bajo constante cuidado y vigilancia por parte del equipo de tierra, Ulysses sobrevive precariamente en espera de su inevitable final, que podrá suceder ahora tanto por carencias eléctricas como, más probablemente, por el agotamiento de la hidracina de su sistema de control de actitud. A fecha de hoy, Ulysses sigue enviando valiosísimos datos científicos de esta fase de intensos mínimos en la actividad solar (un récord de los últimos 96 años) así como sobre el entorno interplanetario que va atravesando, en lo que ha sido una de las misiones científicas más fructíferas y rentables de la historia de la exploración espacial. Entre tanto, los controladores continúan con sus intensos esfuerzos de racionamiento e inventiva, en un vehículo que agoniza pero que se resiste a morir. Las conexiones del transmisor intentan mantenerse en la actualidad al mínimo imprescindible para transmitir los datos científicos más importantes, ya que cada vez que se conecta éste la temperatura en las líneas de hidracina cae bruscamente, por la caída de suministro eléctrico a los calentadores. La principal amenaza sigue siendo el agotamiento de este propulsante, al continuarse con las maniobras de expulsión de pequeñas cantidades cada dos horas para evitar su congelación. A día de hoy, finales de mayo, los técnicos no tienen forma de saber cuánta hidracina queda exactamente en el depósito, por lo que el fin de la misión por inanición de sus sistemas de control de actitud podría sobrevenir en cualquier momento. Pero lo cierto es que mes tras mes desde hace un año Ulysses se resiste a sucumbir ante lo inevitable. En fin, todo un éxito para esta sonda europea, y toda una muestra de lo que el ingenio humano puede hacer para alargar hasta cuatro veces la vida de un vehículo diseñado para durar tan sólo 5 años.

ACTUALIZACIÓN: Eutanasia para Ulysses

30 de junio de 2009

No hace ni un mes que publicaba un artículo sobre la sonda europea Ulysses (la misión es una colaboración ESA-NASA, pero la sonda es puramente europea) en el que contaba cómo el vehículo está agonizante desde hace casi un año, pero resistiéndose a morir gracias a los cuidados intensivos que le está aplicando el equipo de tierra. Pues bien, aunque pueda parecer un triste final para una misión de tanto éxito como ésta, especialmente después de esa casi heroica resistencia de que ha hecho gala en los últimos tiempos, hoy 30 de junio la misión llega definitivamente a su fin. Como si de una aplicación de eutanasia a un enfermo agonizante se tratara, los equipos de tierra enviarán un último comando a la sonda mediante el cual se apagará su transmisor de radio. No habrá más transmisiones desde Ulysses a la Tierra; no habrá más comandos enviados por los controladores para expulsar hidracina y evitar así su congelación en los conductos carentes de calefacción por las carestías energéticas a bordo; no habrá ya más técnicos cuidando con cariño a ese pequeño robot que surca el espacio en una ruta nunca antes seguida por ningún objeto fabricado por el hombre. Como en esas series de médicos que vemos por televisión, se suspenderá la respiración asistida, se apagarán los monitores, se desconectarán los cables, y se dejará al paciente sucumbir tranquilamente a la muerte.

¿Por qué esta decisión? Se ha tratado simplemente de adelantarse un poco a lo inevitable. Ya decíamos en el anterior artículo que el final de la misión se esperaba en cualquier momento, por agotamiento del propulsante de a bordo, después de que ya se hubiera dado por desahuciado al vehículo en varias ocasiones durante el último año, ideando después siempre algún ingenioso procedimiento mediante el cual mantenerlo operativo. Aunque no hay forma de saber si el propulsante restante en el depósito da para un año, un mes o un día, se ha decidido no esperar a esa “muerte natural” y desconectar los sistemas de la nave ante la evidencia de que ya la aportación científica que podía seguir realizando no justificaba los costes de mantener todo el soporte de tierra operativo.

El fallo del transmisor de banda X en enero de 2008, unido al descenso en el suministro eléctrico por agotamiento del RTG que lo produce, había obligado a realizar la recepción de los datos enviados por Ulysses a través de las antenas de 70 metros de diámetro de la red de espacio profundo (DSN) de la NASA, tres antenas únicas en el mundo cuyo tiempo de observación hay que repartir avariciosamente entre múltiples misiones. Pero es que además, en las últimas semanas, con la sonda alejándose cada vez más de la Tierra en su trayectoria, la cadencia de datos suministrados a través del transmisor secundario (el “bitrate”) había disminuido tanto que prácticamente resultaba inútil para aportar ningún dato de valor científico. Por todo ello, se ha decidido que no tiene sentido seguir malgastando el tiempo de observación en una misión que ya ha aportado todo cuanto podía aportar. Ulysses ha cumplido con creces la misión para la cual fue diseñada. Descanse en paz.

Abril 2009

Desde hace algunos años, la NASA está trabajando en el desarrollo de su nuevo cohete Ares I, encargado de enviar a los astronautas norteamericanos al espacio una vez sea dado de baja el transbordador, previsiblemente en 2010 ó 2011. Se tratará del primer lanzador tripulado impulsado casi exclusivamente por propulsante sólido.

La elección de este tipo de propulsante para un lanzador tripulado ha sido motivo de ácidas críticas desde algunos sectores en los últimos años. Lo cierto es que los motores cohete de propulsante sólido presentan a la par ventajas e inconvenientes frente a sus hermanos de propulsante líquido, unas diferencias que vamos a intentar aclarar aquí.

Cuando haces pop, ya no hay stop

El principal inconveniente de los motores de propulsante sólido, y el principal argumento de sus detractores contra su uso en misiones tripuladas, es la imposibilidad de parar su funcionamiento una vez que ha comenzado. Mientras que en un motor cohete de propulsante líquido basta con cortar el suministro de propulsantes a la cámara de combustión para que se produzca la parada del motor, en uno sólido la combustión, una vez iniciada, continuará inexorablemente hasta el completo agotamiento del propulsante. La razón es la propia naturaleza del motor cohete de propulsante sólido, que podríamos comparar de forma simplificada con los cohetes de feria impulsados por pólvora: se trata de una masa de compuesto que arde desde que se activa la ignición hasta que se consume el último gramo. Son compuestos químicos que incluyen en su formulación interna un agente oxidante combinado con un agente reductor (combustible y oxidante juntos), por lo que no necesitan ningún aporte exterior (aire, oxígeno…) para arder, y por ello no hay nada que pueda hacerse para apagarlo una vez se inicia la combustión.

En base a este modo de funcionamiento se deduce que tampoco puede variarse el empuje del motor: mientras que en uno de propulsante líquido podemos aumentar o disminuir el flujo de propulsante a la cámara de combustión para variar la potencia, en uno de propulsante sólido será la geometría del propulsante, en base a la superficie de quemado expuesta, la que determine el empuje suministrado. Es decir, si se diseña para que proporcione una potencia determinada, esa será la que dará una vez encendido, sin que sea posible actuar de ningún modo para disminuirla o aumentarla a voluntad.

Imagen: Esquema de un típico motor de propulsante sólido. En esencia, consta únicamente del propio propulsante, un iniciador de combustión, la carcasa y una tobera. En el caso de la imagen se incluye un sistema de orientación de la tobera, pero esto no es algo habitual en este tipo de motores, reservándose habitualmente para los de propulsante líquido. (
Imagen: archivos del autor
)

Estos son los dos motivos principales por los cuales los motores cohete de propulsante sólido han estado históricamente “mal vistos” para enviar hombres al espacio. Confiar vidas humanas a unos sistemas sobre los cuales no hay posibilidad alguna de actuación una vez encendidos, no era algo que otorgase demasiada confianza a los diseñadores de vehículos espaciales. Esta premisa cambió por primera vez (y única hasta ahora) con la introducción del transbordador espacial norteamericano, que utiliza dos cohetes aceleradores de propulsante sólido para ayudar a los motores principales de propulsante líquido durante los dos primeros minutos de vuelo. Pero incluso en este caso, su introducción no estuvo exenta de polémica, habiendo sido principalmente razones de coste las que finalmente aconsejaron adoptar esta solución.

Una gran ventaja: el precio

Ésa es una de las principales ventajas de un motor cohete de propulsante sólido: su bajo precio, en comparación con los de propulsante líquido. No por el precio del propulsante en sí mismo, que de hecho es algo más caro que los compuestos habitualmente utilizados en cohetes líquidos, sino por el coste del motor propiamente dicho. Y es que, como ya hemos apuntado anteriormente, simplificando un poco un motor cohete de propulsante sólido no es más que un tubo lleno del compuesto propulsivo con una tobera en su extremo para la salida de los gases de la combustión. En cambio, un motor de propulsante líquido es una compleja maraña de bombas, turbinas, tuberías, válvulas, depósitos, inyectores, etc, que lo hacen extremadamente más complejo y, por lo tanto, costoso de diseñar y de fabricar.

Otra ventaja del motor de propulsante sólido, que también repercute indirectamente en los costes, es su almacenabilidad. Frente a los propulsantes líquidos de tipo criogénico, de dificultosa manipulación y almacenamiento debido a las extremadamente bajas temperaturas que requieren, y que obligan a esperar al llenado de los tanques del lanzador hasta las horas previas al lanzamiento, el motor de propulsante sólido puede almacenarse a temperatura ambiente listo para su uso durante meses, si es preciso. En sistemas de uso espacial esto supone una mayor economía operativa, al simplificarse todo el proceso, pero donde adquiere especial importancia es en usos militares, al permitir el almacenamiento de misiles listos para su uso durante todo el tiempo que sea necesario. De hecho, el propulsante sólido es el utilizado por la mayor parte de los sistemas de misiles tácticos embarcados en aviones, barcos o submarinos por esta razón.

No todo son ventajas

Sin embargo, cuando hablamos de misiles de largo alcance, el propulsante sólido suele ser desplazado por propulsantes líquidos almacenables (no criogénicos); y también su utilización en lanzadores espaciales se ve habitualmente restringida a tareas muy concretas. Y la razón es que su eficiencia propulsiva suele ser bastante inferior a la de los principales propulsantes líquidos.

Nos referimos al impulso específico, un parámetro que mide la capacidad de empuje del propulsante por unidad de masa consumida, algo crítico en este tipo de aplicaciones de largo alcance debido a su directo impacto en el peso del vehículo. Efectivamente, para misiones que requieran grandes empujes durante largo tiempo, la masa de propulsante sólido necesaria es mayor que la de propulsantes líquidos de alta eficiencia. Ésta es una de las principales razones por las cuales su utilización en vehículos de altas prestaciones ha estado habitualmente relegada al olvido desde los principios de la cohetería con la V-2.