10 junio 2009

Ulysses: un viaje épico

Ulysses agoniza. No en su Itaca natal (la Tierra), sino navegando por los vastos océanos espaciales, continuando su exploración hasta el final. Un final que será aún más épico que el que tuvo el personaje de la Odisea.


El 6 de octubre de 1990, la sonda europea Ulysses partía a la exploración del Sol con una esperanza de vida de 5 años. Su vida real, no obstante, se prolongaría por otros 13 años más. El 1 de julio de 2008, cuando casi había cuadruplicado su vida útil nominal, se decidió dar oficialmente la misión por terminada, al preverse un cese del funcionamiento de sus sistemas prácticamente inminente. Pese a todo, a primeros de junio de 2009 el vehículo consigue mantenerse precariamente en activo, gracias a los esfuerzos y la imaginación de los equipos de tierra.

Una misión única

La misión de la sonda Ulysses ha sido única, especialmente por la forma en la que se ha llevado a cabo: ha sido el único vehículo que ha explorado el Sol desde fuera del plano de la eclíptica, analizando el viento solar y el campo magnético de nuestra estrella a todas las latitudes.

Sobrevolar los polos solares era la única forma de poder estudiar la naturaleza del viento solar de la forma más inalterada posible. Debido al fuerte campo magnético del Sol, las partículas cargadas del viento solar ven altamente alteradas sus trayectorias. En el plano de la eclíptica, aquel en el que se mueven con pequeñas desviaciones la totalidad de los planetas del Sistema Solar, dicho campo magnético forma unos bucles que alteran de forma significativa el comportamiento del viento solar. Sobre los polos solares, en cambio, las líneas de campo son prácticamente radiales, casi líneas rectas, permitiendo a estas partículas escapar de su estrella madre de una forma mucho más “natural”, en trayectorias más sencillas que permiten estudiar mejor su origen. Por ello, y para poder estudiar ese campo magnético con una perspectiva tridimensional, los investigadores deseaban estudiar nuestra estrella desde sus polos. Lo difícil era llegar hasta allí.

Para estudiar los polos solares, había que salir de la eclíptica, y eso no es nada fácil: cualquier objeto que parte de la Tierra lo hace con una velocidad que es la suma de la aportada por el lanzador, más la velocidad aportada por la rotación de nuestro planeta, y la aportada por su traslación alrededor del Sol. Por eso todas las misiones interplanetarias (a excepción de Ulysses) se llevan a cabo mediante lanzamientos en dirección este, aprovechando ambas velocidades terrestres, la de rotación y la de traslación (que van en el mismo sentido) para sumarlas a la proporcionada por el cohete.

Pero en el caso de Ulysses sucedía todo lo contrario: si se quería lanzar un vehículo en perpendicular al plano de la eclíptica, el lanzador debería contrarrestar esas velocidades inducidas por nuestro planeta debidas a su rotación y traslación. En caso contrario, un lanzamiento en perpendicular al plano de la eclíptica terminaría convirtiéndose en una trayectoria simplemente inclinada, una vez sumadas las componentes del movimiento terrestre. Es como si una barca intentase cruzar un río con una fuerte corriente: si simplemente se rema en perpendicular a la orilla, se terminará llegando a la orilla opuesta en una trayectoria oblicua, arrastrados por el agua; para cruzar en línea recta hay que remar en parte en contra de la corriente. Por supuesto, esto requiere mucho más esfuerzo…

En el caso de la misión de la sonda Ulysses, la situación era crítica: para contrarrestar los movimientos terrestres y mandar el vehículo a los polos del Sol, no existía ningún lanzador sobre la faz de la Tierra con la potencia suficiente como para poner un solo kilogramo de masa en esa trayectoria.

Ayuda divina

Afortunadamente, existía una solución: para alcanzar los polos del astro rey no teníamos más que solicitar la asistencia del dios de los cielos, Júpiter. Una asistencia gravitatoria de este planeta gigante sí podía proporcionar la energía suficiente a nuestro vehículo para lanzarlo como una honda fuera de la eclíptica, a su trayectoria definitiva hacia los polos solares. Ésta fue la estrategia seguida.

Dieciséis meses después de su lanzamiento, Ulysses alcanzaba el punto de máximo acercamiento a Júpiter en una trayectoria cuidadosamente planificada para que la gravedad joviana la expulsase casi en perpendicular fuera del plano de la eclíptica, comenzando a “caer” hacia el Sol siguiendo su trayectoria definitiva. Entre 1994 y 1995 se lograba la primera pasada sobre los polos solares, para volver a alejarse de nuevo hasta la órbita de Júpiter y volver después en una segunda pasada que tendría lugar entre 2000 y 2001. El tercer sobrevuelo se producía entre 2007 y 2008, y con estas sucesivas extensiones de una misión inicialmente prevista para una única pasada sobre nuestra estrella, se conseguía estudiar el astro rey durante diferentes ciclos de actividad solar, proporcionando a los científicos un valiosísimo flujo de información inédita hasta entonces.

Agonía e ingenio

Pero todo tiene su fin, y por mucho que quiera estirarse, la tecnología no dura eternamente. 18 años después de su lanzamiento, aunque todos sus instrumentos seguían funcionando con normalidad, Ulysses veía acercarse su fin… por simple inanición.

Era algo que debía pasar de una forma o de otra: por el agotamiento del propulsante de su sistema de control de actitud, encargado, entre otros, de mantener siempre la sonda con su antena enfocada hacia la Tierra; o por el agotamiento de su sistema energético, un generador termoeléctrico de radioisótopos, o RTG, encargado de suministrar electricidad a todos los equipos.

El sistema de energía fue el primero en sucumbir. Obligada a operar a enormes distancias del Sol durante buena parte de su órbita, debido a la necesidad inicial de llegar hasta Júpiter para recibir la asistencia gravitatoria, Ulysses no podía confiar en los paneles solares para su suministro energético. La alternativa era el RTG, un sistema que utiliza el calor generado por la desintegración natural de un material radioactivo para generar electricidad por efecto termoeléctrico. El problema de los RTGs es que su flujo de electricidad no es constante: con el progresivo agotamiento de su combustible, el uranio, la electricidad producida decae de forma lenta pero constante desde el mismo instante de su puesta en marcha. A día de hoy, el RTG de la sonda Ulysses genera menos del 70% de su energía inicial; insuficiente para mantener plenamente operativo el vehículo.

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 watio 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. (Imagen: ESA)

(Nota: el estilo de este artículo se desmarca del resto del blog porque no era éste su destino inicial; en cualquier caso, viene bien variar de vez en cuando, creo...)

6 comentarios:

Fernando dijo...

Me ha parecido muy interesante. Esta forma de escribir, en tono "épico", atrapa más al lector, al mostrar una batalla continua.

Además, muy interesante el tema. Saludos.

P.D: Le han dado 5/5 en Microsiervos a tu último libro. Estoy seguro que eso va a incrementar tus ventas!

avvocato spagna dijo...

me ha parecido sumamente interesante, itaca no es el destino, sino el camino...

Javier Casado Pérez dijo...

Gracias a ambos por los comentarios. Fernando, sí, como comentaba al final del artículo, el estilo no es al que estáis acostumbrados los lectores del blog, porque en principio era un artículo dirigido a una revista escrita. Según el medio, uso un estilo u otro (incluso según el tipo de revista, podrían ser estilos distintos). Pero me alegro de que os guste. ¡Saludos!

JCFireBoy dijo...

Muy interesante, se me hizo como algo de ciencia ficción jejeje y me gustó mucho la forma de relatar la historia. Felicidades, no había leído tu blog antes, pero esto me parecio muy bueno.

Llegué aquí por la página de www.neoteo.com y no me arrepiento de haber abierto tu blog.
Sigue así. Saludos desde:
miubuntulatino.blogspot.com

monsieur le six dijo...

Un interesante artículo para recordar una gran misión.

Iván dijo...

Hola!!!

Igual que JCFireBoy, fui remitido aquí por Neoteo, y la verdad, no me arrepiento nada de haber caído aquí.
Me ha parecido un post con una información interesantísima, que unido a tu gran prosa a creado una entrada estupenda.

Si como dices, no sueles escribir así en tu blog (que intentaré leer más asiduamente), me encantaría que de vez en cuando nos regalaras algo como lo de hoy.