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La SMART-1 abandona la Tierra para emprender un largo viaje rumbo a la Luna

29/09/2003 1637 views 0 likes
ESA / Space in Member States / Spain

PR 60-2003 ESA. La SMART-1, la primera aeronave espacial de carácter científico diseñada para orbitar alrededor de la Luna, ha completado la primera parte del viaje; esto es, ha alcanzado la órbita inicial de la Tierra, tras un perfecto lanzamiento que tuvo lugar en la madrugada del 27 al 28 de septiembre.

La nave espacial SMART-1 de la Agencia Espacial Europea era una de las tres cargas útiles del vuelo Ariane 162. El cohete Ariane-5 genérico despegó desde el Centro Espacial de la Guayana, el puerto espacial europeo de Kourou (Guayana francesa), a las 2014 horas, hora local (2314 horas GMT) del 27 de septiembre (01:14 horas en horario centroeuropeo de verano del 28 de septiembre).

A los 42 minutos del lanzamiento, los tres satélites habían entrado en la órbita de transferencia geoestacionaria (742 x 36.016 km, con un grado de inclinación de 7 grados hacia el Ecuador). Mientras que los otros dos satélites deberán maniobrar hacia la órbita geoestacionaria, la SMART-1, que pesa 367 kg, iniciará un viaje mucho más largo hacia un objetivo diez veces más alejado que la órbita geoestacionaria: la Luna.

“Europa puede sentirse orgullosa”, manifestó el Director General de la ESA, Jean-Jacques Dordain, después de presenciar el lanzamiento desde el centro de operaciones espaciales de la ESA, el ESOC, situado en Darmstadt (Alemania). “Hemos vuelto a iniciar la carrera a la Luna. Y esto es sólo el principio: nos estamos preparando para llegar mucho más lejos.”

La nave espacial ha desplegado sus paneles solares y, en la actualidad, está llevando a cabo una comprobación inicial de sus sistemas bajo el control de la ESA/ESOC. Dicha comprobación se prolongará hasta el 4 de octubre y comprenderá el encendido inicial del innovador motor de iones de la SMART-1.

Rumbo a la Luna mediante propulsión de iones

Artist's impression of SMART-1 ion engine
Artist's impression of SMART-1 ion engine

“La ciencia y la tecnología se dan la mano en esta emocionante misión a la Luna. David Southwood, Director de Ciencia de la ESA, declaró tras el lanzamiento desde Kourou: “La Tierra y la Luna han compartido más de 4.000 millones de años de historia, por lo que un mayor conocimiento de la Luna ayudará a los científicos europeos y de todo el mundo a comprender mejor nuestro planeta, y aportará nuevos indicios para protegerlo mejor.”

Al tratarse de la primera misión de una nueva serie de Pequeñas Misiones de Investigación Tecnológica Avanzada, la SMART-1 ha sido diseñada principalmente para probar una serie de tecnologías innovadoras que serán fundamentales para futuras misiones científicas al espacio profundo.

La primera de las tecnologías de las que se harán pruebas en la SMART-1 será el sistema de propulsión primaria solar eléctrica, un sistema de propulsión ligero de alto rendimiento muy adecuado para las misiones al espacio profundo de larga duración que se desarrollan dentro y fuera de nuestro sistema solar. El sistema de propulsión de la SMART-1 consiste en un único motor de iones propulsado por 82 kg de gas xenón y energía solar natural. Este propulsor de plasma se basa en el “efecto Hall”, que consiste en acelerar los iones de xenón para que alcancen una velocidad de más de 16.000 km/hora. Puede proporcionar 70 mN de propulsión con un impulso específico (proporción entre la propulsión y el consumo de propulsor) de 5 a 10 veces superior al de los propulsores químicos tradicionales y para períodos de tiempo mucho más largos (de meses e incluso años, en comparación con la duración de unos pocos minutos típica de los motores químicos tradicionales).

El motor de iones está programado para ponerse en funcionamiento el 30 de septiembre. Al principio se encenderá casi sin interrupciones –sólo se detendrá cuando la nave espacial esté en la sombra de la Tierra– de modo que imprima una aceleración de unos 0,2 mm/s2 a la sonda y alcance la altura del perigeo (el punto más bajo de la órbita) de 750 a 20.000 km. Esta maniobra tendrá una duración de 80 días y permitirá colocar la nave espacial en una posición segura por encima de los cinturones de radiación que rodean la Tierra.

Flight 162 ready for launch
Flight 162 ready for launch

La puesta en funcionamiento durará 2 semanas y, después, el centro de control de la ESA en el ESOC se pondrá en contacto con la nave espacial durante dos intervalos 8 horas a la semana.

Cuando se encuentre a una distancia de seguridad de la Tierra adecuada, la SMART-1 encenderá su propulsor durante períodos de varios días de duración para alcanzar progresivamente el apogeo (la altura máxima de la órbita) en dirección a la órbita de la Luna. A una distancia de 200.000 km de la Tierra, comenzará a experimentar la fuerza de atracción de la Luna, que se intensificará a medida que se vaya acercando. Entonces, esto es, a finales de diciembre de 2004 y finales de enero y febrero de 2005, realizará tres maniobras de intensificación gravitatoria mientras vuela junto a la Luna. Finalmente, en marzo de 2005, la SMART-1 será “capturada” y entrará en una órbita lunar elíptica casi polar. La SMART-1 utilizará entonces su propulsor para reducir la altura y la excentricidad de dicha órbita.

Durante esta fase de transferencia de 18 meses, el funcionamiento del sistema de propulsión primaria solar eléctrica y las interacciones de éste con la nave espacial y su entorno serán controlados de cerca por los instrumentos SPEDE (Spacecraft Potential, Electron & Dust Experiment, Experimento de potencial de nave espacial, polvo y electrones) y EPDE (Electric Propulsion Diagnostic Package, Paquete de diagnóstico de propulsión eléctrica) para detectar posibles efectos secundarios o interacciones con fenómenos naturales eléctricos y magnéticos que se produzcan en el espacio cercano.

El sistema de propulsión primaria solar eléctrica, una tecnología con muchas posibilidades, se podría aplicar a numerosas misiones interplanetarias al Sistema Solar, lo que permitiría reducir el tamaño y el coste de los sistemas de propulsión y, al mismo tiempo, permitiría aumentar la flexibilidad de las maniobras y la masa disponible para albergar instrumentos científicos.

Además del sistema de propulsión primaria solar eléctrica, la SMART-1 probará una gran variedad de nuevas tecnologías, como un paquete de batería modular de ión-litio; comunicaciones de espacio profundo de nueva generación de alta velocidad de datos en las bandas Xy Ka con el KaTE (X/Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment, Demostrador tecnológico de telemetría y comunicaciones digitales en el espacio profundo en las bandas Xy Ka); una técnica informática que permite a la nave espacial determinar su posición en el espacio de forma autónoma, lo que supone un primer paso hacia una navegación completamente de las naves espaciales.

En busca de los misterios aún por descubrir de la Luna

SMART-1 scanning the Moon's surface
SMART-1 scanning the Moon's surface

En abril de 2005, la SMART-1 iniciará la segunda fase de su misión, que se prevé que tenga una duración de seis meses, y que se encargará del estudio de la Luna desde una órbita polar cercana. Durante un período de más de 40 años, la Luna ha recibido la visita de sondas espaciales automatizadas y de nueve expediciones tripuladas, seis de las cuales aterrizaron sobre su superficie. No obstante, aún queda mucho por aprender de nuestro vecino más próximo, y la carga útil que alberga la SMART-1 va a encargarse de realizar observaciones con un grado de detalle jamás alcanzado hasta el momento.

La cámara CCD miniaturizada del AMIE (Advanced/Moon Micro-Imaging Experiment, Experimento avanzado de micro-imágenes lunares) proporcionará imágenes de alta resolución y alta sensibilidad de la superficie, incluso en las zonas polares poco iluminadas. El espectrómetro infrarrojo súper compacto SIR realizará mapas de los materiales lunares y buscará agua y hielo de dióxido de carbono en los cráteres en oscuridad permanente. El espectrómetro D-CIXS (Demonstration Compact Imaging X-ray Spectrometer, Espectrómetro de rayos X de imágenes compactas para demostraciones) proporcionará el primer mapa químico global de la Luna y el monitor XSM (X-ray Solar Monitor, Monitor solar de rayos X) llevará a cabo observaciones espectrométricas del Sol y proporcionará datos de calibración al D-CIXS para compensar la variabilidad solar.

El experimento SPEDE, utilizado para realizar el seguimiento de las interacciones del sistema de propulsión primaria solar eléctrica, estudiará también la forma en que el viento solar afecta a la Luna.

El conjunto de la información recogida por la SMART-1 proporcionará nuevos datos para el estudio de la evolución de la Luna, su composición química y sus procesos geofísicos, y también para la planetología comparativa en general.

Preparación del terreno para futuras sondas espaciales

Además de contribuir al desarrollo una ciencia lunar de gran valor, la carga útil de la SMART-1 va a encargarse también de realizar pruebas tecnológicas que prepararán el terreno para las futuras generaciones de misiones al espacio profundo.

Por ejemplo, la cámara AMIE se utilizará para validar el algoritmo OBAN (On-Board Autonomous Navigation, navegación autónoma a bordo), que relaciona los datos procedentes de los sensores con los de los rastreadores estelares para obtener datos de navegación. También participará en un experimento de enlace por comunicación láser con la estación terrestre óptica de la ESA en el observatorio del Teide de Tenerife (Islas Canarias), donde intentará detectar un haz de rayos láser entrante procedente de la tierra.

Mediante el uso del hardware de KaTE y de AMIE, el experimento RSIS (Radio Science Investigation System, Sistema de investigación científica de radio) probará un nuevo modo de estudio del interior de los planetas y sus lunas mediante la detección del famoso movimiento de inclinación de la Luna. Las misiones planetarias de la ESA posteriores podrán utilizar esta tecnología.

La SMART-1 fue desarrollada por la Corporación Espacial Sueca, como principal contratista, con contribuciones de casi 30 contratistas más de 11 países europeos y de los Estados Unidos. A pesar de su pequeño tamaño, la nave espacial transporta 19 kg de carga útil científica, entre los que se encuentran una serie de experimentos dirigidos por responsables de investigación de Alemania, Finlandia, Italia, Reino Unido y Suiza.

La SMART-1, a pesar de su presupuesto relativamente pequeño y de su corto calendario de desarrollo, supone un gran potencial para futuras misiones y representa claramente las ambiciones europeas con respecto a la exploración del sistema solar, ambiciones que también se pusieron de relieve con el lanzamiento de la Mars Express el pasado mes de junio, que ya ha superado la mitad de su trayectoria a Marte, y el lanzamiento de Rosetta, previsto para febrero de 2004, que viajará hasta el cometa Churyumov-Gerasimenko.

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