30 junio 2009

Eutanasia para Ulysses

No hace ni un mes que publicaba aquí 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. (Imagen: ESA)

16 junio 2009

Más leña al fuego: ¿Griffin mentía?

Ayer 15 de junio, la prestigiosa revista Aviation Week reavivaba la polémica en torno a la arquitectura elegida para el programa Constellation al desvelar un informe interno de la NASA teóricamente inexistente. Se trataba de un informe solicitado por la agencia a Aerospace Corp. para evaluar los costes del sistema Ares I frente a los que tendría utilizar para la misma misión un derivado de un lanzador comercial Atlas 5 o Delta IV Heavy. Un informe que costó la nada despreciable cifra de medio millón de dólares, pero que oficialmente no existía: no sólo no se había desvelado su existencia, sino que se había negado cuando se filtraron rumores acerca del mismo. Cuando un periódico pidió a la NASA el año pasado una copia de dicho informe, se le respondió que “no se ha realizado ningún estudio de ese tipo”.

Sí que se había realizado, según revela ahora Aviation Week, pero parece que las conclusiones del informe no gustaron a los responsables de la agencia. Porque el estudio contradice las palabras tantas veces repetidas por Michael Griffin acerca de lo complicado y caro que sería adaptar un lanzador comercial para enviar astronautas al espacio. Según la NASA, el Ares I sería mucho más eficiente y económico para esta misión. Sin embargo, el informe desvelado por Aviation Week no parece decir lo mismo.


Como no he podido leerlo directamente (aún no ha sido hecho público), tengo que basarme únicamente en lo publicado por Aviation Week, que no da demasiados datos. Pero intentaré reflejarlo aquí intentando ser lo más neutral posible.

El estudio sólo contempla la opción del Delta IV Heavy como alternativa al Ares I, desechando en un principio el Atlas 5 por la mayor complicación que podría tener a priori la cualificación de sus motores de fabricación rusa para uso en misiones tripuladas (no porque no sirvan o porque no pudieran adaptarse si fuera necesario, sino principalmente por la menor disponibilidad de documentación sobre los mismos en los Estados Unidos; es decir, no desechan su validez, simplemente prefieren concentrarse para el estudio en aquello de lo que tienen más datos). Y concluye que, adaptando una de las versiones de este lanzador con una etapa superior similar a la etapa superior del actual Ares I, se tendría un lanzador con una capacidad más que sobrada para lanzar la nave Orión sin problemas de peso, por un coste inferior al del Ares I (con matices, como veremos luego).

Según el informe, el coste de desarrollo de la versión humana del Delta IV sería 2 mil millones de dólares más barato que desarrollar el Ares I. Y los costes operativos también serían menores: cada 14 misiones se ahorrarían 3 mil millones de dólares frente a las mismas misiones con el Ares. Menos dinero inicial, y menos dinero recurrente.

Uno podría preguntarse por qué la NASA siguió empeñándose en seguir adelante con el Ares I después de recibir este informe. La verdad es que sin más datos, es difícil decirlo, aunque puede haber varias causas. Primero, no sabemos cuándo se editó el informe, pero parece que posiblemente fuera el año pasado; en ese caso, la NASA podría haber pensado con bastante lógica que ya era demasiado tarde para cambiarlo todo. ¿Por qué solicitar el informe, entonces? Pues quizás para acallar voces críticas, esperando que el resultado les fuera favorable, y luego cuando se vio lo que decía el informe se decidió ocultarlo sin hacer ruido. No lo sé, ya digo que esto depende de cuándo se recibiera el informe.

De todas formas, lo del coste tiene matices. Y es que el informe reconoce que el ahorro en los costes de desarrollo sólo es real si se olvida uno del Ares V. Y es que la primera etapa del Ares I, la polémica etapa de propulsante sólido derivada de los aceleradores laterales del Shuttle, sería común con este lanzador gigante, por lo que parte de los costes incurridos en desarrollar el Ares I serían válidos para el Ares V. De esta forma, si se sumaran los costes de Ares I y Ares V frente a Delta IV y Ares V, la ventaja estaría a favor del esquema del Constellation. Si sólo consideramos el Ares I frente al Delta IV (lo único real a día de hoy), el ganador es el lanzador de Boeing.

Esto en cuanto a costes de desarrollo… pero lo cierto es que los costes operativos serían menores para el Delta IV Heavy. Y estos son los realmente importantes, pues son los que se pagan misión tras misión. Consideremos el Ares V o no, según las conclusiones del informe el Delta IV sería más barato a la larga.

¿Por qué empeñarse entonces Griffin en seguir con su esquema de lanzadores? (porque es por todos sabido que fue Griffin quien “impuso” esta arquitectura tras su llegada a la NASA, y quien la defendió a capa y espada durante todo su mandato). Dejando aparte que quizás ya fuera tarde cuando se editó el informe (que no lo sabemos; y tampoco sería excusa, pues dicho estudio debería haber sido realizado por la propia NASA antes de empezar), creo que puede haber dos razones principales: una, el mantenimiento de la carga de trabajo en los equipos actuales del Space Shuttle, por la comunalidad (finalmente no tanta, debido a los múltiples problemas) con el transbordador, frente al desvío de dicha carga de trabajo a una empresa externa. Y dos, que el esquema Ares I-Ares V favorece la misión lunar, al permitir abaratar el Ares V repercutiendo parte de los costes en el Ares I. Es decir, si conseguimos que el Ares I cueste más para que luego el Ares V cueste menos, será más fácil convencer a los políticos después para que siga adelante el Ares V que si su coste fuera mucho mayor. En el esquema actual, el Ares I allana el camino político-económico al Ares V, y eso pudo ser una baza estratégica a jugar por la NASA en su día. En cualquier caso, todo esto son conjeturas.

Sea como fuere, lo cierto es que la aparición pública de este informe no va a ayudar en nada a la NASA, ni al proyecto Constellation. Aunque el Ares I ya está en un estado lo suficientemente avanzado como para poderse considerar más o menos segura su finalización (creo yo), el resto del programa, ya seriamente amenazado con anterioridad, no va a ganar puntos con la desconfianza que esto genera hacia la agencia y el equipo responsable del Constellation. Y qué decir de Griffin, que durante años ha negado categóricamente lo que ahora dice este informe… aunque ya no esté al frente de la NASA, no me extrañaría oirle contraatacar en los próximos días. La polémica está servida. (Foto: Boeing)

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...)