GOCE comienza a compensar la resistencia aerodinámica a la perfección

GOCE en órbita
3 junio 2009

GOCE, la misión de la ESA para el estudio del campo gravitatorio ha conseguido un hito en la historia de la tecnología espacial. El sofisticado sistema de propulsión iónica ha demostrado ser capaz de mantener al satélite completamente libre de fuerzas de resistencia mientras atraviesa las últimas capas de la atmósfera Terrestre – lo que le permitirá obtener los mejores datos del campo gravitatorio jamás medidos.

Volker Liebig, Director de los Programas de Observación de la Tierra de la ESA comenta, “estoy muy satisfecho de ver otra primicia mundial conseguida por GOCE, tras haber demostrado con éxito la tecnología del gradiómetro más sensitivo jamás lanzado al espacio”.

Lanzado el pasado 17 de Marzo y actualmente progresando en la fase de puesta en servicio, el satélite GOCE (Explorador de la Circulación Oceánica y de la Gravedad) está diseñado para medir el campo gravitatorio de la Tierra con una precisión sin precedentes. Sin embargo, para conseguirlo el satélite debe orbitar la Tierra lo más bajo posible, de forma que la señal del campo gravitatorio sea más intensa, pero con el inconveniente de que a esta baja altitud todavía quedan trazas de la atmósfera terrestre.

GOCE counteracting drag
GOCE compensando la resistencia

Para asegurar que las medidas del campo gravitatorio realizadas por GOCE se deben realmente a la gravedad, el satélite debe mantenerse estable y en ‘caída libre’ constante. Cualquier sacudida debida a los restos de atmósfera que se encuentra el satélite a lo largo de su órbita de tan solo 250 km de altitud podría ahogar los datos debidos a la gravedad. Esto plantea un desafío tecnológico – la estructura del satélite debe ser lo más aerodinámica posible y ha sido necesario desarrollar un sistema que compense de forma continua e instantánea cualquier variación en la resistencia aerodinámica.

Junto a su elegante diseño, GOCE es capaz de conseguir un vuelo sin resistencia aerodinámica utilizando un sistema de propulsión iónica instalado en la parte posterior del satélite, en sentido opuesto a la dirección de vuelo. Al contrario que los motores convencionales basados en combustible, este sistema utiliza Xenón cargado eléctricamente para producir un suave empuje. El sistema genera de forma continua una fuerza muy pequeña, de entre 1 y 20 milinewtons (mN), dependiendo de cuánta resistencia se encuentre el satélite mientras orbita la Tierra.

GOCE liftoff
Lanzamiento de GOCE

GOCE ha sido conmutado recientemente al modo de compensación de la resistencia aerodinámica como parte de las actividades de entrada en servicio y de calibración de sus instrumentos. El sistema ha comenzado a funcionar perfectamente, demostrando que el sistema de control basado en el motor iónico genera automáticamente el empuje necesario para conseguir un vuelo sin los efectos de la resistencia. Esto no se pudo demostrar en tierra antes del lanzamiento de GOCE porque resulta imposible recrear de forma exacta en un laboratorio las condiciones que encontrará el satélite en órbita.

Michael Fehringer, Gestor de Sistemas de la ESA para el programa GOCE comenta, “Estamos muy satisfechos con los resultados de la puesta en marcha del sistema de propulsión iónica y del gradiómetro, que es el instrumento principal de la misión, activados de forma separada hace unas dos semanas. Ahora, los dos sistemas trabajan juntos sin ningún tipo de fallo – el gradiómetro mide de forma continua la resistencia aerodinámica y envía comandos al sistema de propulsión iónica para que genere un empuje exactamente igual y de sentido contrario a la resistencia que encuentra el satélite. Los datos iniciales indican que este sistema de compensación de la resistencia funciona 10 veces mejor de lo que habíamos esperado”.

Esto no sólo significa que GOCE proporcionará unos datos del campo gravitatorio sin perturbaciones, sino que también marca un importante paso en el desarrollo tecnológico de los satélites. GOCE es la primera misión en volar sin los efectos de la resistencia en una órbita baja terrestre utilizando un sistema de propulsión eléctrico. Otras misiones que también utilizaban sistemas avanzados de propulsión eléctrica sólo encendían el sistema durante cortos periodos de tiempo. Una vez esté plenamente operativo, el sistema de GOCE estará compensando de forma constante cualquier variación en la resistencia aerodinámica a medida que orbita la Tierra.

Building a picture of the gravity field
Realizando un mapa del campo gravitatorio

Rune Floberghagen, Responsable de la misión GOCE para la ESA afirma que, “Sabiendo que el sistema de control de la resistencia aerodinámica funciona perfectamente, tenemos todo en orden para comenzar el complejo proceso de calibración del gradiómetro. Una vez se haya completado la calibración seremos capaces de ver la excelencia de las medidas del campo gravitatorio que realizará GOCE”.

Durante su vida operativa de aproximadamente 24 meses, GOCE realizará un mapa global de las variaciones del campo gravitatorio con una precisión y unos detalles sin precedentes. Esto dará como resultado un modelo único del ‘geoide’, que es la superficie equipotencial definida por el campo gravitatorio – crucial para derivar medidas precisas de la circulación oceánica y de los cambios en el nivel del mar, dos parámetros afectados por el cambio climático. Los datos derivados de GOCE también son muy necesarios para comprender mejor los procesos que ocurren en el interior de la Tierra y para su uso en aplicaciones prácticas como la geodesia y la cartografía.

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