Francis en #rosavientos: Resucitando a la sonda ISEE-3

Por Francisco R. Villatoro, el 6 julio, 2014. Categoría(s): Ciencia • Eureka (La Rosa de los Vientos) • Noticias • Recomendación

Dibujo20140706 isee-3 reboot project - make do science again - skycorp logo

Ya puedes escuchar en este enlace el audio del último programa de la temporada para mi sección Eureka en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre una transcripción libre del audio, algunas imágenes y algunos enlaces. ¡Qué lo disfrutes y nos oímos la próxima temporada!

Esta semana ha sido noticia que un grupo de aficionados ha logrado contactar con una vieja sonda espacial de la NASA que se creía que estaba perdida para siempre y han logrado «resucitarla» encendiendo sus motores. La ISEE-3 fue lanzada en 1978 y sigue funcionando. ¿Cuál fue la misión que cumplió esta vieja nave interplanetaria? En 1972 la NASA y el gérmen de la ESA (llamado ESRO) pusieron en marcha el proyecto ISEE (International Sun-Earth Explorer) cuyo objetivo era estudiar las partículas del viento solar y su efecto en la magnetosfera terrestre. La atmósfera del Sol es un plasma en movimiento continuo que produce el llamado viento solar, formado por electrones y protones de alta energía, así como trazas de núcleos de helio y otros elementos. Estas partículas pueden escapar de la gravedad del Sol por su alta energía cinética y crean la heliosfera, una burbuja enorme que rodea a todo el Sistema Solar. El viento solar produce las tormentas geomagnéticas que pueden afectar a las líneas de transmisión eléctrica en la Tierra, y que dan lugar a fenómenos tan bellos como las auroras boreales y las colas de los cometas. La misión ISEE constaba de tres sondas, dos de ellas (ISEE-1 y ISEE-2) se situaron en órbitas muy elípticas alrededor de la Tierra y la tercera (ISEE-3) se dirigió al punto de Largange L1 del sistema Tierra-Sol. En este punto la gravedad del Sol y de la Tierra se cancelan mutuamente, permitiendo que una nave permanezca en una órbita estable en dicho punto. Las sondas fueron lanzadas en 1978 y las dos en órbita terrestre fueron destruidas de forma programada mediante su reentrada en la atmósfera terrestre en 1987. Sin embargo, la tercera (ISEE-3), continuó su misión y fue reutilizada por la NASA en 1986 para estudiar la cola del cometa Halley.

Más información en español en Daniel Marín, «ICE, la nave interplanetaria que se negaba a morir,» Eureka, 1 Abr 2014, y «La resurrección de la vieja ISEE-3,» Eureka, 3 Jul 2014. También en la estupenda serie de Arturo Quirantes, «Susurros desde la ISEE-3,» El profe de Física: Parte I (30 May 2014), Parte II (02 Jun 2014), Parte III (05 Jun 2014), Parte IV (16 Jun 2014), Parte V (20 Jun 2014), Parte VI (25 Jun 2014) y Parte VII (04 Jul 2014). La semana que viene Arturo continuará contándonos las nuevas noticias que vayan surgiendo.

Dibujo20140705 ISEE - International sun-earth explorers - NASA

En lugar de enviar una misión específica hacia el cometa Halley, ¿por qué la NASA reaprovechó una sonda espacial que tenía otra misión? Los problemas económicos de la NASA a principios de los 1980 no le permitieron diseñar una sonda específica para estudiar el cometa Halley. Los soviéticos enviaron las sondas Vega 1 y Vega, la Agencia Europea (ESA) envió la sonda Giotto y Japón otra dos sondas (Suisei y Sakigake). La NASA quiso marcar una primicia en la carrera espacial y en 1982 decidió mandar la ISEE (rebautizada ICE por International Cometary Explorer) al cometa Giacobini-Zinner. En 1983, la ISEE-3 llevó a cabo cinco sobrevuelos a la Luna que le dieron impulso gravitatorio para alcanzar el cometa. En septiembre de 1985, ICE se acercó a sólo 7800 km del núcleo del cometa Giacobini-Zinner. La NASA anunció que ICE era el primer objeto humano en sobrevolar un cometa. Como no hubo imágenes, hubo poco eco mediático. Luego fue enviada a perseguir al cometa Halley y en marzo de 1986 pasó por la cola del cometa Halley, aunque a 28 millones de kilómetros del núcleo. Este «encuentro» de ICE con Halley tampoco fue tomado muy en serio fuera de la NASA. En 1997 se finalizó oficialmente la misión de ICE y todos los instrumentos fueron desconectados, salvo el transmisor de radio para permitir el seguimiento posterior de la sonda.

Dibujo20140706 isee-3 maneuvers from launch to halo orbit to comet exploration - nasa

Ahora un grupo de radioaficionados de todo el mundo ha decidido comunicarse con la sonda y reenviarla a una nueva misión. ¿Cómo han afrontado este gran reto? En realidad no son del todo aficionados, son expertos en comunicación con satélites. Los padres de la idea son miembros del grupo AMSAT-DL. Son aficionados porque realizan esta misión de «hackear» los sistemas de la nave y reactivarla para una nueva misión  sin cobrar por lo que hacen. La NASA dejó en 1997 a la sonda en un órbita alrededor del Sol que incluye un sobrevuelo de la Luna el próximo 10 de agosto de 2014.  Pero en septiembre de 2008, la NASA apuntó una de sus antenas hacia la posición del ICE y descubrió que la nave todavía enviaba su señal. Más aún se comprobó que sus instrumentos científicos se habían desconectado. La noticia provocó que los miembros del AMSAT-DL de Alemania trataran de oír la débil señal de la nave desde el radiotelescopio del observatorio de la ciudad alemana de Bochum. Lo lograron en marzo de este año y en abril se anunció la creación de un Proyecto para «Resucitar» la sonda (ISEE-3 Reboot Project) cuyo objetivo es controlar los motores de la nave, recolocarla en órbita en el punto de Lagrange L1 y continuar con su misión. El proyecto usarán  tres antenas, Bochum (Alemania), Morehead (Estados Unidos) y el enorme radiotelescopio de Arecibo (Puerto Rico), famoso por aparecer en muchas películas, como Contact, basada en la novela de Carl Sagan, y Golden Eye de James Bond. Para llevar a cabo el proyecto han fundado una empresa privada, Skycorp, que ha recaudado fondos mediante crowfunding, alcanzando lo cifra de 160.000 dólares.

Dibujo20140706 isee-3 trajectory around the sound - return august 2014 - nasa

¿Qué dice la NASA sobre este proyecto privado de la empresa Skycorp? La NASA firmó un acuerdo con la empresa privada Skycorp para las operaciones de recuperación. En este acuerdo NASA da su autorización por etapas y puede retirar esa autorización cuando quiera. Por cierto, la NASA declina toda responsabilidad en caso de daño o muertes si por un error en las maniobras la nave acaba dirigiéndose hacia la Tierra (algo extremadamente improbable que ocurra). De hecho, el revuelo mediático y los éxitos logrados hasta ahora han hecho que la NASA está echando una mano al proyecto con la Deep Space Network (DSN), la red de comunicaciones de largo alcance de la NASA que se usa para mantener el contacto con las sondas espaciales que se han enviado por todo el Sistema Solar, desde la Messenger en Mercurio hasta la New Horizons y las Voyager. La DSN dispone de tres grandes centros: Goldstone (California), Canberra (Australia) y Robledo de Chavela (Madrid). Además, ha permitido el acceso a toda la documentación disponible sobre la sonda.

La noticia esta semana pasada es que se ha logrado encender los motores de la sonda y funcionan perfectamente. ¿En qué situación se encuentra el proyecto de «resucitar» a la ISEE-3? Los progresos en los últimos dos meses han sido lentos pero continuos. El 30 de mayo el equipo ISEE-3 Reboot anunció que el radiotelescopio de Arecibo se comunicó de forma bidireccional con la sonda. La señal era muy débil pero permitió determinar con exactitud la trayectoria de la ISEE-3. La precisión de la maniobra de la NASA en 1997 fue increíble y la ISEE-3 se ha desviado apenas 30.000 kilómetros de la trayectoria prevista. Esto confirmó que el sobrevuelo lunar será posible y que consumirá menos combustible del que se pensaba. El 16 junio se comprobaron todos los sistemas de la sonda y todos sus instrumentos científicos están en perfecto funcionamiento. Conforme la nave se acerca a la Tierra es más fácil comunicarse con ella. Se intentó activar los minipropulsores que cambian la velocidad de giro de la sonda (ahora gira a 19,16 rpm y debe aumentarse hasta los 19,75 rpm). Los primeros intentos en junio fracasaron, pero se descubrió el problema: como una radio vieja cuyo dial no ajusta bien, la frecuencia nominal de transmisión y recepción se había desviado 46,5 kHz. El pasado martes 1 de julio el magnetómetro de la sonda envió a la Tierra datos científicos por primera vez desde 1997 (increíble, para un instrumento construido en 1970). El pasado miércoles 2 de julio se activaron los minipropulsores para aumentar la velocidad de giro de la sonda y funcionaron perfectamente. La ISEE-3 tiene combustible para cambiar su velocidad hasta 150 m/s y el 3 de julio se confirmó que será necesario cambiar la velocidad en menos de 10 m/s, luego todo indica que hay combustible más que suficiente. El encendido del motor principal y el cambio de rumbo definitivo está planificado para la próxima semana, quizás el martes. La semana que viene la sonda volverá a ser noticia sin lugar a dudas.

Dibujo20140706 artist rendering ISEE-3 during its planned lunar fly-by in August 2014 - Mark Maxwell - ISEE-3 Reboot Project

La maniobra para recolocar la nave en una órbita que permite que continúe con su misión no debe ser fácil. ¿Crees que se logrará con éxito? En mi opinión, todo indica que el éxito está garantizado. No es una maniobra fácil, pero el padre  todos los dedos, pero Robert Farquhar, un genio de la NASA trazando trayectorias, descubridor de las llamadas “órbitas halo” que permiten que un objeto permanezca cerca de un punto de Lagrange como el L1 (porque este punto es esencialmente inestable), aunque está jubilado, está ahora en el equipo de recuperación de la ISEE-3. Todos los cálculos indican que la maniobra de encendido crítico es posible. Parece que hay combustible (hidracina) de sobra y los calefactores para calentarlo funcionan bien. Tras el encendido clave la sonda, el próximo 10 de agosto la ISEE-3 sobrevolará la Luna a tan sólo 50 kilómetros de distancia y el empujón gravitatorio resultante le permitirá llegar al punto L1. Allí la sonda reanudará su misión gracias a la potencia eléctrica suministrada por sus paneles solares. La ISEE-3 podrá ser empleada para generar ciencia otra vez después de 36 años viajando por el espacio. Realmente es impresionante lo que ha logrado un grupo de aficionados: «Resucitar» una nave espacial que se había dado por «muerta» hace más de una décadas.

[PS 09 Jul 2014] Malas noticias. Nos cuenta Dan Leone, «Curtain Falls on ISEE-3 Reboot Project as Propulsion System Fails,» Space News, 09 Jul 2014, que el intento de encender los motores el 8 de julio ha fracasado, igual que los del 9 de julio. Las palabras de Keith Cowing, NASAWatch.com editor, son claras «There was no burn and we detected no acceleration and nothing was coming out of the engines.» La ISEE-3 no podrá ser resituada en el punto de Lagrange L1 y no podrá continuar con su misión original. El objetivo ahora es aprovechar el sobrevuelo lunar de la sonda para recolectar datos científicos durante varios meses (al menos tres).



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