Rumbo al cosmos (51 page)

El resultado de esta idea es ConeXpress, un pequeño vehículo de forma cónica (de ahí su nombre) diseñado para acoplarse a satélites de comunicaciones geoestacionarios con el objetivo de alargar su vida útil por unos 10 años más, de media. Esto supone un considerable ahorro de costes para el operador, que se evita el lanzamiento prematuro de un nuevo satélite, por sólo una pequeña fracción del coste que ello supondría.

Imagen: ConeXpress utiliza la estructura cónica del adaptador de carga útil del Ariane 5 como parte principal de su estructura, de modo que no ocupa ningún espacio adicional a bordo del lanzador. (
Imagen: Orbital Recovery Ltd
)

ConeXpress es un desarrollo ingenioso: utiliza como estructura el adaptador de carga útil del Ariane 5, una pieza cónica y hueca fabricada por la empresa española EADS-Casa Espacio, y encargada de hacer de interfaz entre el satélite y el lanzador. Este adaptador de carga útil supone un espacio muerto en la carena de carga del Ariane 5, y es ese hueco el utilizado por ConeXpress, permitiendo así su envío al espacio sin obstaculizar el espacio destinado a la carga principal.

Un momento crítico: el acoplamiento

El remolcador utiliza un motor de iones para su propulsión, lo que le garantiza un prolongado tiempo de funcionamiento con un mínimo gasto de propulsante. Una vez enviado al espacio a bordo de un Ariane 5 (como carga adicional a los dos satélites habituales, como ya hemos indicado), ConeXpress enciende su motor para realizar una pausada aproximación a su objetivo, el satélite a recuperar. Su objetivo es acoplarse con él, y ocuparse de ahí en adelante de todas las maniobras necesarias para su correcto mantenimiento en órbita.

Pero esto no es tarea fácil: el satélite al que debe unirse ConeXpress no ha sido diseñado para tal acoplamiento, no disponiendo de ningún mecanismo para ello, ni colaborando de forma alguna en el proceso. Al contrario que en los acoplamientos habituales en las estaciones espaciales, donde antenas situadas tanto en el vehículo que se va a acoplar como en la propia estación interactúan entre sí para facilitar el acercamiento, en el caso que nos ocupa, uno de los vehículos es totalmente pasivo, teniendo que ser el otro el que realice todo el trabajo.

Y no es éste el único problema: además de la ausencia de un dispositivo de acoplamiento en el satélite, resulta que cada uno de ellos es diferente al anterior, lo que convierte la tarea en un verdadero quebradero de cabeza para los diseñadores del sistema. ¿Cómo eludir este obstáculo? Pues, de nuevo, con ingenio. Un elemento común a prácticamente la totalidad de los satélites geoestacionarios es el motor de apogeo: el encargado de darle el último impulso para inyectarlo en órbita GEO a partir de la órbita de transferencia (GTO) en la que lo deja el lanzador. Un motor que sólo se utiliza en dicha ocasión, y que queda luego olvidado, sin uso, pero con una característica muy útil para ConeXpress: la presencia de la tobera de escape, en la cara posterior del satélite, la que en su posición final quedará apuntando en sentido contrario a la Tierra. Esta tobera es la que utiliza el remolcador espacial para su acoplamiento.

El proceso es el siguiente: ConeXpress se aproxima al satélite objetivo desde atrás; se evita así interferir con sus comunicaciones con tierra, permitiéndole seguir operando durante todo el proceso. Cuando el vehículo se ha aproximado a una distancia prudencial, un operador de tierra toma el control manual de la maniobra, de un modo similar a como funciona el sistema ruso de acoplamiento TORU (utilizado habitualmente como sistema de emergencia en las naves Soyuz y Progress cuando falla el sistema automático Kurs). El operador va aproximando a ConeXpress con su objetivo puesto en la tobera del motor de apogeo del satélite a recuperar. Cuando el remolcador se ha acercado hasta apenas unos centímetros de su objetivo, se extiende una pértiga retráctil que se introduce en el interior de la tobera del satélite, expandiéndose una vez rebasada la garganta (la parte más estrecha del canal de escape); a continuación, se retrae la pértiga así anclada, aproximando ambos vehículos hasta su contacto final. En ese momento, unos cierres se activan sobre la tobera del satélite, asegurando un acoplamiento sólido entre ambos. A partir de entonces, ConeXpress toma el mando de las maniobras orbitales con sus motores iónicos, asegurando el funcionamiento del satélite durante unos cuantos años más.

Todo controlado

El control propulsivo desde un módulo adicional representa un nuevo problema para el control de órbita y de actitud: si el empuje de los motores no pasa por el centro de masas del conjunto, su estabilidad será cuando menos complicada, y puede que, en ocasiones, imposible. Para evitarlo, ConeXpress dispone de mástiles extensibles y articulados encargados de alejar y orientar las toberas de sus motores iónicos del modo necesario para conseguir que su vector de empuje pase por el centro de masas del sistema. Unos volantes de inercia integrados en el vehículo se encargan de corregir los pequeños errores residuales que puedan permanecer.

Otro problema es la iluminación solar: para alimentar sus motores iónicos, de funcionamiento eléctrico, el remolcador europeo precisa de unos grandes paneles solares, que podrían hacer sombra a los del satélite a recuperar. Esto se soluciona posicionando a ConeXpress durante su acoplamiento de modo que los paneles de ambos queden formando un ángulo de 90º, con una configuración final en forma de cruz, reduciendo así a niveles prácticamente despreciables la sombra proyectada sobre su “cliente”.

Imagen: ConeXpress se acopla al satélite “cliente” de modo que sus paneles solares queden en ángulo recto con los de aquel, para evitar hacerse sombra. (
Imagen: Orbital Recovery Ltd
)

Usos alternativos

ConeXpress no sólo servirá para extender la vida de satélites moribundos: también permitirá recuperar satélites recién lanzados que, por algún fallo del lanzador, sean dejados en una órbita errónea sin posibilidad de utilización (algo que de vez en cuando sucede). Aunque en este caso el coste del satélite quedaría cubierto por el seguro, no suponiendo un coste para el operador (aparte de los inconvenientes ocasionados por la no disponibilidad del mismo), podría ser la aseguradora la interesada en contratar los servicios del remolcador, permitiendo poner el satélite en funcionamiento por un coste inferior al de la indemnización a pagar. O quizás algún otro operador (puede que de un país con pocos recursos) estuviera dispuesto a recuperar ese satélite “de segunda mano” por una fracción del coste que tendría uno nuevo.

Los fabricantes de ConeXpress también contemplan otras posibilidades, como la reutilización de su vehículo: si el satélite recuperado alcanza el final de su nueva vida (por fallo de alguno de sus sistemas, o simplemente por obsolescencia) cuando a su remolcador aún le quede suficiente propulsante en sus depósitos, podría desacoplarse para ir al encuentro de un nuevo satélite “cliente”. También se prevé la posibilidad de tener un remolcador en órbita de aparcamiento, a la espera de la aparición de un cliente potencial, reduciendo así considerablemente el tiempo de respuesta frente a imprevistos (fallos de lanzamiento, principalmente), lo que puede suponer un atractivo adicional para los operadores, para quienes el correcto mantenimiento del servicio es un requisito prioritario.

Un proyecto europeo con participación española

Aunque el proyecto está liderado por la empresa británica Orbital Recovery Limited, que será quien provea los servicios de ConeXpress, a nivel industrial participan en el programa un amplio conglomerado de empresas europeas:

El principal contratista es la holandesa Dutch Space, a quien podríamos considerar responsable del diseño y la producción del remolcador. La Agencia Espacial Alemana y la empresa del mismo origen Kayser-Threde se encargarán de los complejos sistemas de acoplamiento, aprovechando la experiencia previa con mecanismos robóticos utilizados a bordo de la ISS. La sueca Swedish Space Corporation estará a cargo del subsistema de seguimiento, telemetría y telemando, así como del segmento de tierra. La francesa Snecma será la responsable del sistema de propulsión por motor de iones, utilizando la experiencia obtenida con la sonda de la ESA Smart-1. Suiza también participa a través de Contraves, con el diseño y fabricación de los mástiles desplegables. Arianespace lo hará a través de los servicios de lanzamiento a bordo del Ariane 5. Y, finalmente, la española Sener será la responsable del subsistema de control de actitud y de órbita. EADS-CASA Espacio también participa como responsable de la estructura de ConeXpress (el adaptador de carga útil del Ariane 5), y GMV, aunque no a nivel industrial, lo hace en el apartado de mecánica orbital, su principal campo de experiencia.

Un sistema pionero con un amplio mercado potencial

Aunque ConeXpress está en estos momentos saliendo de la mesa de diseño para dar comienzo en breve la fabricación de los primeros prototipos, se prevé que esta fase se desarrolle con rapidez, con una primera misión prevista para 2008.

A continuación, se prevén dos misiones adicionales en 2009, y a partir de entonces una media de tres misiones por año comenzando en 2010. El mercado potencial de satélites a los que ConeXpress podría ofrecer sus servicios se estima en unos 80-100 de aquí a 2015. Si finalmente todo se desarrolla como está previsto, y el sistema es bien recibido por el mercado, Europa puede posicionarse con el ConeXpress como la única potencia espacial a nivel mundial capaz de ofrecer estos servicios de rescate orbital.

ACTUALIZACIÓN:

A finales de 2010, ConeXpress no es más que otro ilusionante proyecto espacial que ha resultado fallido. En el momento de escribir estas líneas, la empresa a cargo del proyecto, Orbital Recovery Ltd., ha dejado de existir, no existiendo tampoco ninguna referencia al proyecto por parte de Dutch Space ni de ningún otro de los principales contratistas.

Octubre 2007

Si no hay retrasos de última hora, el próximo mes de diciembre el laboratorio europeo Columbus será finalmente lanzado al espacio a bordo del transbordador Atlantis en la misión STS-122, para unirse a la Estación Espacial Internacional. Será el comienzo de su vida útil, y el final de una larga agonía que se ha prolongado durante cinco años.

Con el Columbus, Europa contará por fin con su propio laboratorio en el espacio. En el interior de este módulo cilíndrico de 7 metros de largo por 4,5 de diámetro, los astronautas europeos podrán realizar investigaciones sobre materiales, biología y fisiología humana en los tres minilaboratorios especializados en estas áreas que porta en su interior. Además, cuenta con un cuarto espacio de experimentación multidisciplinar que podrá dedicarse a diferentes tipos de experimentos según se considere conveniente.

Imagen: Representación del módulo europeo Columbus acoplado a la Estación Espacial Internacional. (
Imagen: ESA
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Una historia accidentada

La historia del módulo laboratorio europeo Columbus comenzó en 1996, con la adjudicación de su fabricación por parte de la ESA a la empresa aeronáutica alemana Deutsche Aerospace, hoy parte de la multinacional aeronáutica europea EADS. Por entonces, se preveía un lanzamiento del módulo para 2002, pero pronto se pondría de manifiesto que dicha fecha no iba a poder cumplirse.

Los primeros obstáculos vinieron por parte de Rusia, sumida por entonces en la grave crisis económica que sucedió a la caída de la antigua URSS. Retrasos en el desarrollo de elementos clave de la estación por parte de Rusia (a menudo simplemente retrasos forzados para negociar mejores condiciones económicas con el otro socio mayoritario de la estación, los Estados Unidos) provocaron que el lanzamiento del Columbus se fuese retrasando, inicialmente a febrero de 2003, y posteriormente a octubre de 2004.