Los ensayos y el tráfico de la ISS trasladan a otoño de 2007 el lanzamiento de la cápsula europea ATV

ATV will dock with the Russian Zvezda module
22 marzo 2007

Julio Verne, el primero de cinco ATVs (siglas en inglés de Vehículos Automatizados de Transferencia), está a punto de volar. Su hardware está ya montado y listo para el vuelo. La misión inaugural, preparada para la segunda mitad de 2007, se producirá una vez finalizada la extensa campaña de pruebas que en total habrá durado tres años.

Los equipos del contratista principal y de la ESA trabajan a pleno rendimiento para finalizar los ensayos de la nave espacial más compleja jamás desarrollada en Europa. Durante los próximos meses, cruciales, este programa de vanguardia se enfrenta a tres objetivos concurrentes: preparar las Operaciones de Vuelo; definir las interfaces con la Estación Espacial Internacional y con los demás socios de la Estación; y preparar el cohete Ariane 5 para el lanzamiento de la que será su mayor carga hasta ahora.

Durante los últimos meses lo más difícil de los ensayos del ATV ha sido el llevar a cabo en paralelo diversas campañas de pruebas, en las que entraban en juego interfaces distintas con socios distintos. El principal objetivo de esta estrategia compleja, y que lleva tiempo, es asegurarse de que el hardware y el software del ATV están preparados para todos los escenarios posibles, nominales y no nominales, con los que Julio Verne podría encontrarse durante su vuelo.

ATV rendezvous simulation
The Jules Verne rendezvous technique was tested successfully in France

Por ejemplo en la planta de RSC-Energia fuera de Moscú –donde se manufacturan el mecanismo de atraque del ATV, el sistema para repostar combustible y la electrónica asociada--, en el complejo GDC (Ground Debugging Complex), llevan realizándose desde diciembre importantes simulaciones de ordenador, que concluyen ahora. Se trata de que un potente simulador genere diversos escenarios de fallos y cree artificialmente situaciones difíciles, que el software de la arquitectura del ATV debe saber afrontar al tiempo que respeta los exigentes requerimientos de los vuelos tripulados.

El objetivo es poner a prueba la versión final del software que hará de interfaz entre el ATV y el módulo ruso, una vez iniciadas las maniobras de encuentro y atraque. También se prueba el software para después del aterrizaje, que permitirá al módulo ruso tomar el control del sistema de propulsión del ATV para el re-impulso y el control de la Estación, de 220 toneladas. Los ensayos se han realizado con equipos de comunicación reales y simuladores de GPS.

Esta campaña de ensayos, que finaliza ahora con éxito, ha sufrido significativos retrasos debido a problemas inesperados durante la validación del GPS del segmento ruso, necesario para el sistema de navegación relativo al ATV. Tras corregir los problemas -algo que exigió entre otras cosas actualizar el software-, los ensayos se han llevado a cabo con éxito.

Successful extension and retraction of docking system probe
Jules Verne during the thermal vacuum test at ESTEC

En la misma planta rusa, otra campaña de dos meses de duración prevista para esta primavera pondrá a prueba las interfaces reales con una réplica gigante -de 12,6 metros- del módulo ruso, situada en la Estación de Control y Ensayos (KIS). Las interfaces físicas reales permiten poner a prueba los sistemas rusos de atraque y repostaje con fluidos reales y tanques presurizados. Julio Verne, al igual que las cápsulas rusas Progress, es capaz de reabastecer de combustible a la Estación con 869 kilogramos de propelente, y de evacuar 840 kilogramos de residuos líquidos.

En el centro de pruebas de la ESA en Noordwijk, Países Bajos, la nave Julio Verne ha pasado en 2006 por dos importantes pruebas de resistencia al entorno. La primera fue un ensayo acústico para verificar la capacidad de la nave para soportar los niveles de ruido que experimentará durante el lanzamiento. El ensayo fue completado con éxito en Julio.

Después se realizó un ensayo de vacío térmico para verificar que Julio Verne, en estado activo, es capaz de soportar las duras condiciones del espacio exterior, con temperaturas extremas. Aunque la nave en sí misma está ya a punto, esta prueba tuvo que ser pospuesta porque no se estimó bien el tiempo necesario para definir de forma precisa los procedimientos de los ensayos del hardware de vuelo, que deben ser perfectos. Finalmente, una semana antes de la pasada Navidad Julio Verne superó exitosamente esta prueba.

También en otoño de 2006, en las mayores instalaciones de Europa para probar cascos de barcos, al Oeste de París, se ensayó con éxito la técnica del encuentro de Julio Verne. El sistema trabajó por primera vez en condiciones de ‘circuito cerrado’, en las que todos los aspectos de la nave eran, o bien representados de forma realista –computadoras, software, sensores, trayectoras—, o bien simulados, como la inercia de Julio Verne, el encendido de los motores etc.

En la misma planta rusa, otra campaña de dos meses de duración prevista para esta primavera pondrá a prueba las interfaces reale

Fermat Building houses the ATV Control Centre
ATV Control Centre is housed in the CNES Fermat Building in Toulouse

Varios de los escenarios de la misión requerirán interacciones complejas y responsabilidades compartidas entre el Centro de Control del ATV (ATV-CC) en Toulouse, Francia, y los Centros de Control de Misión rusos y estadounidenses, en Moscú y Houston. Por primera vez en la era espacial tres centros de control distribuidos por el globo deben trabajar coordinadamente. Para estas tareas conjuntas que afectan a las actividades en órbita del ATV se han desarrollado procedimientos específicos de alto nivel, llamados Procedimientos Multi Elemento, que definen y distribuyen las funciones que desempeñarán secuencialmente los centros implicados. Aún están en marcha una docena de simulaciones en las que están implicados los tres centros, para perfeccionar los procedimientos para los escenarios nominales y no nominales a los que podría tener que enfrentarse Julio Verne.

ISS Expedition 16 during ATV training
ISS Expedition 16 crew during ATV training at EAC

Al mismo tiempo, los integrantes de la Expedición 16 a la ISS, Yuri Malenchenko y Peggy Whitson, han empezado a entrenarse con el ATV en el Centro Europeo de Astronautas en Colonia, Alemania. “Su tarea durante el encuentro [del ATV con la Estación Espacial] será similar a la de la tripulación de un avión que supervisa un aterrizaje automático en el que intervienen 14 parámetros distintos, sin que exista la posibilidad de pasar a control manual salvo para ordenar una maniobra automática de giro”, ha dicho el astronauta de la ESA Jean-François Clervoy, consejero senior del programa ATV.

Ahora que los numerosos ensayos y retos de la campaña se acercan a su fin, Julio Verne debería estar listo para su envío a la base de lanzamiento en verano de 2007. El transporte del ATV y de sus 400 toneladas de equipos de soporte en tierra desde el centro de ensayos de la ESA, en Holanda, a Kourou, en la Guayana francesa, llevará dos semanas por mar, a bordo de la nave de transporte del Ariane 5, Toucan.

“Es muy reconfortante ver que la mayoría de los problemas que hemos encontrado en los últimos años están ya resueltos. Tenemos aún mucho trabajo por hacer, pero podemos predecir que enviaremos a un Julio Verne listo para el lanzamiento a la Guayana francesa en los próximos meses”, ha declarado John Ellwood, Jefe de Misión de la ESA para el ATV.

Dado que el ATV es la más pesada y compleja nave espacial desarrollada en Europa, y por los exigentes requisitos de seguridad vinculados a los vuelos tripulados, la campaña de lanzamiento en el Centro Espacial Guayanés (CSG) en la Guayana Francesa se extenderá a lo largo de casi cuatro meses antes del despegue.

Fecha final de lanzamiento

Size ATV
ATV compares in size to a double-decker London bus

Mientras tanto en Europa tendrá lugar desde Abril y hasta mediados del verano una extensa revisión en colaboración con la NASA y los rusos. Con esta campaña se pretende confirmar que Julio Verne, sus instalaciones y los procedimientos trilaterales para el ATV están listos para la misión inaugural del ATV Julio Verne.

La calificación del Centro de Control de ATV casi ha concluido. Se ha completado ya gran parte del programa de ensayos de validación del sistema, y ha empezado también el programa de calificación para las operaciones normales. Este programa marcha según lo previsto, para que Julio Verne esté listo para el lanzamiento a finales de Julio de este año.

Sin embargo hay numerosos factores externos que limitan considerablemente las oportunidades de atraque de Julio Verne, lo que a su vez reduce el número de posibles fechas de lanzamiento.

Un importante condicionante natural viene determinado por el ángulo del Sol con respecto a la línea de visión del ATV-ISS durante la aproximación final: este ángulo debe ser lo bastante bajo como para mantener un suministro eléctrico apropiado a la Estación, y lo bastante alto como para evitar deslumbrar a los sensores de atraque. Este límite abre dos ventanas de lanzamiento, una en Septiembre y otra en Noviembre.

Otro condicionante es el tráfico de otros vehículos espaciales hacia y desde la Estación, así como la disponibilidad del puerto de atraque, habitualmente ocupado por una nave rusa de reabastecimiento Progress.

ATV docks with ISS
The approach and docking with ISS are fully automated

Otro desafortunado incidente meteorológico complicó aún más, recientemente, la ya intrincada ecuación de la fecha de lanzamiento del Jules Verne. Aún están siendo valorados los daños ocasionados por el granizo en el tanque externo del transbordador espacial estadounidense cuando se hallaba en la plataforma de lanzamiento en Florida; la NASA ya ha anunciado que esto afectará los planes del transbordador para este otoño, provocando un retraso de algunas semanas.

Teniendo en cuenta, por una parte, los retrasos sufridos recientemente por los distintos equipos en Rusia y Europa debido a problemas inesperados pero ya resueltos, y por otra parte la suma de condicionantes externos a las posibles fechas de lanzamiento, se da ahora por entendido que las primeras oportunidades de lanzamiento de Julio Verne no se producirán antes de Septiembre, con la posibilidad de un traslado a Noviembre en función de cómo se reajusta la agenda del transbordador y de cuán prioritario se considera el reabastecer la Estación con hasta seis toneladas de carga con el ATV.

Los responsables de la ESA están en conversaciones con sus socios internacionales para garantizar que Julio Verne volará en cuanto se dé la primera oportunidad de hacerlo con seguridad, demostrando así que Europa es capaz de ocuparse de la logística. También es una forma de que Europa pague su parte de los gastos corrientes de la ISS y del lanzamiento del Columbus invirtiendo dinero en la industria europea, en vez de transfiriendo efectivo a los socios internacionales.

ATV mission scenario - from launch through to destructive re-entry in the Earth's atmosphere
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