* Deep Space 1

NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA LA INVESTIGACIÓN ESPACIAL: DEEP SPACE 1

* Deep Space 1: new technologies for space research

Con la llegada del nuevo milenio, la NASA estableció un programa de vuelos para probar nuevas tecnologías, que futuramente posibilitarían más misiones no tripuladas dentro de un presupuesto reducido. La primera de estas naves de pruebas fue la “Deep Space 1”.

Cuanto más pequeña la nave, más pequeño puede ser el cohete de lanzamiento, y esto puede reducir de manera considerable el costo de una misión. La “Deep Space 1” tiene un nuevo tipo de radio de comunicaciones con una masa de la mitad de lo que tenían equipos anteriores. También están muy miniaturizadas las dos cámaras científicas para luz visible, otra para luz infrarroja, capaz de detectar por el color la composición de diferentes minerales, y otra más para estudiar la composición de vapores y polvo, en luz ultravioleta. Las cuatro pueden compartir un único telescopio, de 10 cm de diámetro. Otro equipo reducido combina varios sensores para detectar partículas, como electrones y núcleos de átomos. También son menores los distribuidores de energía eléctrica, e inclusive las paredes de la nave están fabricadas de tal manera que sirven como placa para diversos circuitos electrónicos.

La nave cuenta con un transmisor de alta frecuencia que hace posible que antenas en Tierra más pequeñas que las tradicionales sean usadas para recibir los datos. También permite que las comunicaciones sean a alta velocidad, y por lo tanto, breves, posibilitando que varias naves puedan usar sucesivamente una misma estación de Tierra. Para evitar que los controladores tengan que monitorear regularmente la nave para saber su estado de salud, ésta tiene capacidad de autodiagnosticar posibles fallas. Puede distinguir fallas menores de fallas más graves, y hasta fallas que pueden colocar en peligro la misión, y decidir si pedir ayuda de inmediato, o a mediano plazo, o recién a largo plazo. Las señales de radio que esta función transmite pueden ser interpretadas fácilmente por estaciones de Tierra secundarias.

En naves tradicionales cada actividad se programa una por una, acción por acción, instrumento por instrumento, desde Tierra. La “Deep Space 1” recibe simplemente órdenes generales sobre los objetivos de determinada parte de la misión, y su computadora se autoprograma sola, sin ayuda, elaborando la secuencia de comandos que debe enviar a cada uno de los instrumentos y otros sistemas. Esto también le permite actuar inmediatamente al percatarse de algún inconveniente u obstáculo para la misión, sin esperar varios minutos, y hasta horas, para que la solución llegue desde Tierra.

Quizá la parte más interesante de sus sistemas automáticos sea la navegación automática. Normalmente las antenas en Tierra se usan para saber donde está cada nave en el espacio y seguir su trayectoria, pero con muchas misiones simultáneas esto se hace cada vez más complicado. La “Deep Space 1” usa sus cámaras para localizar, aparte de estrellas, diversos asteroides bien conocidos, y comparando las posiciones de estos en el espacio, la computadora puede calcular dónde se encuentra la nave en cada momento. Haciendo varias de estas tomas de posición a lo largo del tiempo, es posible saber en qué dirección se está desplazando la nave, y a qué velocidad. Consecuentemente, la computadora puede ordenar a los motores cualquier corrección que considere necesaria, todo sin intervención humana.

Es muy importante que el consumo de electricidad sea bajo, para poder llevar más instrumentos y otros sistemas. Diversos componentes de la “Deep Space 1” fueron especialmente fabricados para tener un consumo extra-bajo. Y tiene paneles solares innovadores, recubiertos por multitud de pequeñas lente cilíndricas que concentran la luz del Sol y ayudan a generar mucha más electricidad que en diseños convencionales.

La “Deep Space 1” se hizo famosa por ser la primera nave en usar un motor iónico para propulsión. Funciona arrancándole electrones a un gas, en este caso xenón, de modo que los átomos quedan con carga positiva. Luego una placa con carga positiva y otra con carga negativa aceleran fuertemente estos átomos para fuera de la nave, generando el impulso. Los electrones arrancados son descartados en ese mismo chorro de gas. El sistema produce muy poco empuje, pero es diez veces más eficiente en el uso de propelentes que motores químicos convencionales, lo que ahorra mucha masa. Este motor emite una fantasmal luz azulada, y queda encendido por mucho más tiempo: en la “Deep Space 1” estaba calibrado para gastar muy lentamente su gas propelente durante varios meses de continua operación, tiempo suficiente para cambiar de velocidad (y trayectoria) de manera muy considerable.

Todas estas tecnologías fueron probadas desde el lanzamiento en octubre de 1998. Para julio de 1999 la nave pasó cerca del asteroide (9969) Braille, y en septiembre de 2001 se cruzó con el cometa P/19Borrelly, ocasión en que consiguió las mejores fotos obtenidas hasta ese momento del núcleo de un cometa. 

En noviembre de 1999, la Deep Space 1 perdió su principal detector de orientación, la cámara seguidora de estrellas. Después de meses de intenso trabajo, la tripulación de tierra se las ingenió cómo apuntar la nave sin ella. La falla de este dispositivo comercial, de producción, ejemplifica que la Exploración Espacial es siempre un negocio arriesgado, sea con tecnología nueva o antigua. De cualquier manera, la Deep Space 1 fue capaz de validar la innovaciones para la que fue diseñada a probar en vuelo.   

Ahora las misiones científicas pueden adoptar estas nuevas tecnologías. En este momento la sonda “Dawn” está orbitando el asteroide gigante (1) Ceres, después de estudiar el interesante asteroide (4) Vesta, dos de los más grandes asteroides conocidos. Esta nave tiene motores iónicos, y otras tecnologías probadas y aprobadas gracias a la “Deep Space 1”.

A. L.

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Publicado originalmente en la revista "Panal", número 156, octubre de 2006, página 21. Poster: Esta imagen fantasiosa relacionada con la missión Deep Space 1 fue desarrollada en cooperación con Spectrum Astro, Inc., Gilbert, AZ, el socio industrial primario del JPL en el desarrollo de la nave espacial Deep Space 1. Crédito: National Aeronautics and Space Administration, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California / Spectrum Astro / International Technology Education Association. © 1996 Spectrum Astro, Inc., posteriormente perteneciente a General Dynamics, ahora perteneciente a Orbital Sciences Corportation. Con permiso de Orbital Sciences Corporation.