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Sábado, 17 de noviembre de 2018
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APUNTE LEGO

BepiColombo lleva a Mercurio un 85% de innovación

La misión de la Agencia Espacial Europea, que incluye otro satélite japonés, ha tenido que rediseñar los componentes para soportar temperaturas de -180 a 450 grados


apuntelego.es

JULIO MIRAVALLS
Lunes, 15 de octubre de 2018

El planeta Mercurio orbita el Sol a unos 58 millones de kilómetros (la Tierra lo hace a unos 150) y mide 4.879 kilómetros de diámetro. Poco más que un tercio del nuestro. Un satélite que gire a su alrededor experimentará brutales cambios de temperatura desde los 180 grados bajo cero hasta los 450 grados. Varias veces al día.

Ese es uno de los grandes retos a los que se enfrenta la Agencia Espacial Europea (ESA) con su próxima misión BepiColombo, en la que también participa la Agencia Japonesa Jaxa. ESA envía un satélite al que ha llamado Mercury Planetary Orbiter (MPO) y Jaxa envía otro, al que bautiza como Mercury Mangentospheric Orbiter (MMO). Ambos viajarán unidos durante siete años. El despegue se produjo el sábado día 20 de octubre (dato actualizado), con un cohete Ariane 5 desde el espaciopuerto europeo de Kourou, en la Guyana Francesa.

El desafío de las condiciones extremas que tendrán que afrontar las dos sondas supone que «el 85% de la tecnología a bordo del MPO sea una innovación», según responde a este lego Mauro Casale, jefe de desarrollo segmento de tierra científico de BepiColombo. Todos los elementos estructurales y electrónicos han tenido que ser rediseñados y preparados para soportar los intensos contrastes.

BepiColombo será el primer viaje europeo a Mercurio, tras la senda de los estadounidenses Mariner 10, que se limitó a sobrevolar el planeta en tres ocasiones (1974/1975), y Messenger, que también hizo tres pasadas (2008/2009) antes de situarse en órbita de marzo de 2011 a abril de 2015.

Las observaciones del Messenger casi crearon mayor incógnita que aclaración sobre los misterios del planeta más cercano al Sol. Por ejemplo, la anomalía en su campo magnético, que presenta una asimetría de 400 kilómetros respecto al propio planeta. También el hecho de que el planeta mengua y la cantidad de material volátil que desprende es mucho más elevada de lo que debería, lo cual lleva a la hipótesis de que tal vez se formó en una órbita más lejana del Sol y luego se acercó notablemente. Y una tercera cuestión, el núcleo de hierro de Mercurio, que es mucho más grande en relación con otros planetas rocosos. ¿Puede ser consecuencia de que sufrió un impacto catastrófico con otro cuerpo celeste, que expulsó gran parte del material externo…?

Esas son algunas de las cuestiones que intentará responder BepiColombo, con un instrumental muy superior al de sus antecesores y con la particularidad de incorporar dos satélites en la misión, que podrán observar simultáneamente, en distintos momentos, desde puntos diferentes y con instrumentos complementarios, los mismos aspectos de Mercurio.

DOS SATÉLITES EN UNO

El primer hecho diferencial de esta misión es el envío de esos dos satélites al mismo tiempo. Ambos viajarán unidos entre sí y serán transportados durante el trayecto por el Mercury Transfer Module (MTM), propulsado por un motor eléctrico y con dos paneles solares desplegados para disponer de energía.

La sonda japonesa irá en la parte delantera de ese tren espacial, protegida por un escudo solar envolvente. La sonda europea será el vagón central, con su único panel solar desplegado en posición tangencial a los rayos solares, para evitar la degradación. La antena y el mástil para los magnetómetros también irán desplegados.

Durante el viaje, el MPO aprovechará los sobrevuelos sobre la Tierra (uno), Venus (dos) y el propio Mercurio (seis), para probar el funcionamiento de sus instrumentos. Cada seis meses hará un chequeo general.

La sonda MPO manejará 11 instrumentos, entre los que se incluye un altímetro láser (BELA), que topografiará el planeta; un acelerómetro (ISA), que obtendrá información sobre la estructura interior de Mercurio y hará pruebas sobre aspectos de la Teoría de la Relatividad General de Einstein; un medidor del campo magnético (MPO-MAG); y diversos espectrómetros para medir radiaciones, partículas, rayos x y gravitación.

En el diseño y construcción de estos instrumentos han participado nueve empresas y entidades españolas. Sener y Rymsa, recientemente integrada en su grupo, han desarrollado el subsistema de la antena de media ganancia, el mástil desplegable y la antena de baja ganancia. Iber Espacio, los caloductos para control térmico, «específicos para esta misión», según aclara la representante del CDTI María del Pilar Román. Thales Alenia España ha trabajado en la distribución de radiofrecuencias. Casa Espacio y Crisa (ambas de Airbus Defence & Space) han intervenido en la estructura, paneles solares, y unidad de procesado de la propulsión eléctrica de MTM y en la unidad de control de potencia de MPO.

También han participado Alter, D+T Microelectronica y la Universidad de Valencia. Además de la intervención fundamental que tendrá la estación de ESA en Cebreros (Ávila), que mantendrá la comunicación con los satélites ocho horas al día, y el control de operaciones científicas y almacenamiento de datos, que se hará en ESAC, en Madrid.

«Es una misión muy sofisticada y ambiciosa, la más compleja que ha acometido ESA, con la participación de 83 empresas y 12 países», destaca Sara de la Fuente, coordinadora de planificación científica y operaciones.

SIETE AÑOS DE VIAJE

El viaje de BepiColombo hasta Mercurio será una larga singladura de más de siete años, 9.000 millones de kilómetros y 18 vueltas al Sol.

No será un lanzamiento al uso, en el que la trayectoria y el impulso se establecen a partir del que proporciona el propio cohete, para hacer el recorrido en unos cuantos meses.

En lugar de eso, el módulo MTM incluye un motor eléctrico de rejilla, que proporcionará un impulso continuado, aunque de limitada intensidad. En realidad son cuatro motores, que funcionarán alternativamente por parejas. La dotación prevé la eventualidad de que uno de ellos pudiera fallar: «Hacen falta tres para llevar la misión hasta el final», especifica De la Fuente.

Los tres vehículos unidos desarrollarán una trayectoria en espiral en torno al Sol, en la que se combinarán maniobras de gravedad asistida, en los sucesivos acercamientos ya mencionados a los tres planetas. La ventaja de utilizar el propulsor eléctrico es que la carga de propelente (combustible) sólo suponen 580 kilos de xenón, gas que se ioniza y genera plasma, el cual se dirige mediante campos electromagnéticos hacia la tobera para generar impulso.

La misión tiene que llegar a Mercurio a la velocidad adecuada, para no pasarse de largo y ajustarse a la órbita.

Cuando llegue ese momento, previsto el 24 de octubre de 2025, primero se desprenderá del tren el propulsor MTM, que continuará en órbita solar. El 5 de diciembre los dos satélites, todavía unidos, serán capturados por la gravedad de Mercurio, estableciendo una órbita elíptica de entre 674 y 178.000 kilómetros.

Al cabo de 15 días, la sonda japonesa MPO se desprenderá para establecer su propia orbita entre 590 y 11.640 kilómetros. Seis días después, el 26 de diciembre MPO liberará el escudo solar para empezar a ajustar su órbita polar definitiva, entre 480 y 1.500 kilómetros de altura, a la que llegará el 14 de marzo de 2026. A continuación empezarán las operaciones científicas, buscando datos e imágenes de mejor resolución que las que en su día envío Messenger y que sugieren que en los polos podría haber un río de hielo y agua, también helada, en algunos cráteres. ¿De dónde procede?, ¿será agua de cometas…?

El satélite MPO tendrá un año para buscar respuestas, dentro del periodo de misión previsto, que podría prolongarse un año más, si el estado de la máquina y la degradación que irán sufriendo sus componentes lo permiten. Los motores de la sonda, químicos en este caso, llevan hidracina (su combustible) para dos años. Después el satélite no será gobernable. Se prevé que se estrellará contra Mercurio al cabo de seis años. La sonda japonesa tiene prevista su caída después de tres años de vuelo.

La misión de ESA, que empezó a planearse en 2000, tiene un coste estimado de unos 1.300 millones de euros, unos 800 de ellos dedicados a la construcción del satélite. La de Jaxa cuesta unos 130 millones.

España, con arreglo a su contribución a ESA aporta un 8%, una inversión que ha sido ampliamente superada por los contratos que ha conseguido a cambio la industria aeroespacial española, puntualiza María del Pilar Román.