La ESA enciende el motor de reserva del satélite Cryosat por una fuga

 

El pasado martes, el satélite CryoSat de la ESA cambió a su sistema de propulsión de respaldo después de que una fuga de combustible amenazara con poner fin a la misión en 2025. El cambio tiene la posibilidad de extender la vida útil del satélite entre cinco y 10 años. Pero los propulsores de respaldo nunca antes se habían utilizado. Si algo los había dañado durante los 13 años en órbita de CryoSat, había una pequeña posibilidad de que la misión terminara inmediatamente después del cambio.

CryoSat es el satélite de la ESA dedicado a medir el espesor del hielo marino polar y monitorizar los cambios en las capas de hielo que cubren Groenlandia y la Antártida. La misión fue diseñada para durar aproximadamente cinco años. Ya lleva más de 13 años en órbita.

«Desde 2010, CryoSat ha utilizado su altímetro de radar sintético (SAR) para monitorizar el hielo terrestre y marino en todas partes de la Tierra para ayudar a los científicos a demostrar el importante papel que desempeña el hielo en la regulación del clima y en su impacto por el calentamiento global», dice Tommaso Parrinello, responsable de la misión CryoSat. «CryoSat es un regalo que sigue dando. Su récord climático de 13 años de niveles globales de hielo y mar no tiene paralelo, y ojalá continúe por mucho tiempo».

Los aspectos más destacados de la misión reciente incluyen el primer mapa anual del hielo del Mar Ártico y nuestras estimaciones más precisas hasta el momento sobre el volumen de hielo perdido por los glaciares y las capas de hielo polares de la Tierra. Estos datos son fundamentales para informar los informes climáticos y los responsables de políticas.

Los datos de CryoSat también están dando forma al diseño de nuevos satélites de monitorización del hielo, como la misión Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter (CRISTAL).

Para realizar mediciones ultraprecisas de la Tierra o el cosmos, la mayoría de los satélites realizan maniobras periódicas para mantenerlos en la órbita perfecta. CryoSat utiliza nitrógeno comprimido para maniobrar en el espacio. El gas se almacena a alta presión en un tanque de combustible y se transporta a través de una serie de tuberías y válvulas hasta los propulsores. Los propulsores liberan el gas al espacio, empujando o girando el satélite en cualquier dirección ordenada.

No se esperaba que el consumo de combustible fuera un factor limitante para CryoSat. Pero en 2016, los operadores que volaban CryoSat en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) de la ESA en Darmstadt, Alemania, notaron que la nave espacial estaba consumiendo sus 37 kilogramos de nitrógeno comprimido mucho más rápido de lo esperado.

En noviembre de 2023, a CryoSat le quedan 13 kilogramos de combustible, 13 kilogramos menos de lo que debería tener según el uso de los propulsores para maniobras de mantenimiento de la órbita y control de actitud. Cuando el tanque de combustible caiga por debajo de los cinco kilogramos, el satélite ya no podrá controlar de manera confiable la dirección a la que apunta ni mantener su órbita.

El propulsor de nitrógeno de CryoSat se almacena en un tanque de combustible a alta presión. Un regulador de presión convierte el aire a alta presión en una presión mucho más baja para que la utilicen los propulsores.

Junto con los expertos del fabricante del satélite, Airbus, el equipo de la ESA ha identificado la ubicación de la fuga en uno de los propulsores de actitud más pequeños de CryoSat. Al principio, la tasa de fuga era pequeña, pero aumentó durante los primeros años y alcanzó una tasa estable que aún haría que la misión CryoSat finalizara en 2025.

Una explicación para esto podría ser que apareció una pequeña grieta en algún lugar y creció hasta cierto tamaño antes de detenerse. Pero es difícil diagnosticar este tipo de problema desde el terreno y es imposible saberlo con certeza.

CryoSat tiene un sistema de propulsión secundario de respaldo conectado a su tanque de combustible. El pasado martes, los operadores de ESOC iniciaron el cambio a este sistema de respaldo, cuando CryoSat pasó sobre la estación Svalbard en la isla Spitzbergen y la estación Kiruna de la ESA en Suecia.

Primero, dejando conectados los propulsores primarios, abrieron la válvula principal del sistema de propulsión de respaldo por primera vez en los 13 años de CryoSat en el espacio. En ESOC en Alemania, los ingenieros de operaciones de la nave espacial CryoSat y el equipo de Airbus monitorearon las pantallas a medida que aumentaba la presión, tanto dentro del sistema de propulsión de respaldo en CryoSat como en la sala de control en la Tierra.

La presión en el sistema de respaldo se estabilizó, lo que indica que no sufría ningún problema importante propio y la computadora a bordo del satélite recibió instrucciones de usar los propulsores de respaldo en lugar de los propulsores primarios que ha utilizado desde el lanzamiento.

Justo antes de que CryoSat alcanzara el final de su ventana de comunicación con las estaciones en el Ártico, se cerró la válvula principal de los propulsores primarios para detener el flujo de gas a través de la fuga. CryoSat se quedó solo mientras volaba hacia el sur sobre África, conectado y utilizando sus propulsores de respaldo por primera vez.

«El sistema de respaldo de CryoSat es robusto y probablemente funcione según lo previsto», dice el director de Operaciones de la nave espacial CryoSat, Jens Lerch. «Y si hubiera un problema con él, durante el cambio o en cualquier momento en el futuro, el satélite es capaz de volver a su sistema primario de forma autónoma. Pero no podíamos estar seguros. El respaldo no ha sido necesario durante los 13 años que CryoSat ha estado en el espacio. Durante este tiempo, podría haber sufrido una fuga similar o haber sido dañado por algo como un micrometeoroide, y no teníamos forma de probarlo previamente sin exponernos a los mismos riesgos que enfrentamos hoy”.

Afortunadamente, 25 minutos después, CryoSat se elevó sobre el horizonte de la estación terrestre Troll en la Antártida en pleno funcionamiento. Al día siguiente, el equipo de control de vuelo de la ESA llevó a cabo una «maniobra de control orbital» para probar los dos propulsores más grandes del sistema de respaldo.

Como no se encontraron problemas durante o después de la maniobra, los propulsores de respaldo de CryoSat ahora están oficialmente en servicio y el satélite es capaz de continuar con las actividades científicas hasta el final de la década y posiblemente más allá.

..