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Riesgo de Frío: Continúan las Aventuras de Ulises

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Riesgo de Frío: Continúan las Aventuras de Ulises

Al iniciar una nueva misión para estudiar el Sol, la nave espacial Ulises de la NASA/ESA se encuentra peligrosamente fría.

NASA

Marzo 17, 2004: El espacio profundo es frío. Muy frío. Esto es un problema -- especialmente si se está volando en una nave espacial antigua. Y las provisiones de energía están disminuyendo. Y la línea de combustible podría congelarse en cualquier momento. Oh, y a propósito, debe continuar volando trece años más.

Suena como una historia de ciencia-ficción, pero es lo que está realmente ocurriendo a la nave espacial Ulises de la NASA/Agencia Espacial Europea.

ver leyendaUlises se lanzó en 1990 a una misión de cinco años para estudiar el Sol. La nave obtuvo datos acerca de la velocidad y dirección del viento solar. Descubrió la forma 3D del campo magnético del Sol. Grabó llamaradas solares en el Sol y súper llamaradas solares desde estrellas de neutrones distantes. Ulises voló inclusive a través de la cola del cometa Hyakutake, un encuentro inesperado que entusiasmó a los astrónomos.

Derecha: Concepto artístico del encuentro de Ulises con el cometa Hyakutake. [más información]

La misión debería haber terminado en 1995, pero Ulises tuvo demasiado éxito para desistir. La NASA y la ESA han otorgado tres ampliaciones, la más reciente en febrero de 2004. Ulises está programado para continuar hasta el 2008, trece años más de lo originalmente previsto.

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La misión ampliada de Ulises, al igual que las enteriores, será para estudiar el Sol. Pero por el momento se encuentra lejos de nuestra estrella. Está ocupada en un encuentro con Júpiter, estudiando al planeta gigante y a su campo magnético. La luz solar allí es 25 veces menos intensa de lo que experimentamos en la Tierra y Ulises está enfriándose peligrosamente.

Allá por los años 80, cuando Ulises aún estaba siendo construida en la Tierra, los planificadores de la misión sabían que la nave espacial tendría que soportar temperaturas muy bajas. Por esta razón colocaron docenas de calentadores a bordo, todos alimentados por un Generador Termoeléctrico de Radioisótopos, ó RTG. Estos calentadores han mantenido a Ulises confortablemente caliente.

Pero hay un problema: el TRG se está debilitando.

"El rendimiento de energía del RTG ha estado disminuyendo desde que se lanzó la nave", dice Nigel Angold, Director de Operaciones de ESA para la nave espacial Ulises, en el JPL. La energía RTG se reduce en forma gradual a medida que su fuente radioactiva disminuye. Eso era de esperarse. Lo que los diseñadores no esperaban eran trece años adicionales de operación.

ver leyenda"Cuando Ulises fue lanzada en 1990 el TRG producía 285 vatios. Ahora está en 207 vatios -- apenas lo suficiente para hacer funcionar los instrumentos científicos y los calentadores a la vez", comenta Angol.

Izquierda: La larga cadena orbital de Ulises lo lleva lejos del Sol. Cada seis años la nave viaja del sistema solar interior hasta los dominios de Júpiter y nuevamente de regreso. [más información]

En el interior de Ulises la temperatura varía de un sitio a otro. "Muchos de los instrumentos científicos ya se encuentran debajo del punto de congelación (0 C)", dice el ingeniero térmico de la Ulises, Fernando Castro. "Eso esta bien, porque pueden operar a bajas temperaturas". Pero las líneas de combustible son otro tema. Están rondando los 3 grados sobre cero, "y si se congelan estaremos en problemas".

Las líneas de combustible son críticas para la misión. Proveen de hidracina a los ocho cohetes propulsores. Cada semana más o menos, los controladores en tierra encienden los cohetes para mantener la antena de radio de Ulises apuntando a la Tierra. Los cohetes no funcionarían si la hidracina se congela. Si no hay cohetes, no hay comunicaciones. La misión se perdería.

Cerca de ocho metros de línea de combustible reptan por toda la nave. Cada doblez y cada curva es un punto posible de frío, un punto donde la hidracina puede comenzar a congelarse. "Si la hidracina se congela en cualquier parte, no sé si podríamos descongelarla con seguridad", dice Castro, preocupado. Cuando la hidracina se descongela, se expande, quizá lo suficiente para perforar las líneas de alimentación. El propulsor de la Ulises se quemaría inútilmente en el espacio.

La temperatura, en cualquier punto dado a lo largo de las líneas de combustible, es sorprendentemente sensitiva a lo que esté sucediendo en otra parte de la nave. Encender un instrumento científico "aquí" podría causar un enfriamiento "por allá", porque le quita energía a uno de los calentadores. Disparar un cohete, grabar o transmitir datos: casi cualquier cosa puede afectar el delicado balance térmico de Ulises

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Arriba: El complicado interior de Ulises. Los bloques oscuros son instrumentos científicos y otros aparatos. Las líneas de combustible marcadas en rojo, azul y verde, provienen de un tanque central de hidracina a los cohetes propulsores. Haga clic aquí para ver las áreas más vulnerables a congelarse.

Aun el simple hecho de que la nave envíe un mensaje puede causar problemas. El ingeniero de sistemas Andy McGarry recuerda, "el mes pasado estábamos enviando nuevas instrucciones a Ulises cuando la temperatura comenzó a descender, hasta 0,8 grados C cerca de las líneas de combustible. Estábamos a menos de un grado del punto de congelación de la hidracina -- demasiado cerca para sentirnos seguros".

Los ingenieros descubrieron rápidamente el problema. "Todos los instrumentos científicos de Ulises habían sido activados para estudiar a Júpiter", explica McGarry, "y esto estaba forzando el RTG a su límite". La Ulises iba a tener problemas en soportar un aparato más. Pero cuando una señal llegó de la Tierra, otro aparato se encendió, automáticamente: el decodificador, que transforma las señales de radio en una corriente binaria de unos y ceros comprensible para los computadores de la Ulises. "El decodificador le estaba robando potencia a los calentadores"

Desde entonces los controladores en tierra han aprendido a mantener las transmisiones a Ulises muy breves, de manera que la temperatura no disminuya demasiado.

ver leyendaUlises está próximo a alejarse de Júpiter y de volver a dirigirse hacia el Sol. Eventualmente el calentamiento solar mantendrá cálida a la hidracina y los calentadores de a bordo podrán ser apagados, "pero esto no sucederá sino hasta el 2007", dice Angold. Mientras tanto, los ingenieros en el JPL mantienen una vigilancia constante sobre la nave.

Derecha: Una imagen de rayos X del Sol sobrepuesta con una gráfica de 11 años de cifras de manchas solares. [Más información]

El científico de la misión Steve Suess en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA cree que vale la pena. "La misión ampliada nos da la oportunidad de aprender más acerca del Sol". De interés especial es el Mínimo Solar. La actividad solar aumenta y disminuye cada 11 años, explica. Ulises estudió la fase tranquila del Sol, Mínimo Solar, entre 1994 y 1995. Ahora Ulises volverá a hacerlo. "El próximo mínimo es alrededor del 2006", dice Suess, "pero no será igual que antes". En el 2001 el campo magnético solar cambió. El polo norte se volvió sur y viceversa. Magnéticamente hablando, el Sol ahora está de cabeza. ¿Cómo afectará esto al Mínimo Solar?

Quizá Ulises lo descubra -- si antes no se muere de frío.

Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls


Relaciones con los Medios: Steve Roy Traducción al Español: Liberto Brun/Carlos Román
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.