El Día de Fermi de la NASA esquivó una bala de 1,5 toneladas
Científicos de la NASA no suelen aprender que su nave está en riesgo de chocar contra otro satélite. Pero cuando Julie McEnery, científico del proyecto para el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA, comprobó su correo electrónico el 29 de marzo de 2012, se encontró frente a esta situación precisa.
Aunque Fermi está en buena forma hoy, continuando con su misión de cartografiar la luz de mayor energía en el universo, la historia de cómo se evitó un desastre potencial ofrece un vistazo a un aspecto subestimado de la gestión de una misión espacial: el control del tráfico orbital.
El 29 de marzo de 2012, el equipo científico del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA se enteró de que un satélite espía de la Guerra Fría desaparecida pasaría demasiado cerca para la comodidad, el 4 de abril. Se espera que la nave espacial dos para ocupar el mismo punto en el espacio dentro de los 30 milisegundos de diferencia, lo que significaba que Fermi tuvo que salir del camino.
Como McEnery trabajó a través de su bandeja de entrada, un informe generado automáticamente llegó de análisis del equipo de la NASA robótica Conjunción Evaluación de Riesgos (CARA), basado en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Md. El escaneado del documento, descubrió que Fermi era tan sólo una semana de distancia de un inusual encuentro cercano con Cosmos 1805, un satélite espía desaparecida se remonta a la Guerra Fría.
Los dos objetos, la aceleración de alrededor de la Tierra a miles de kilómetros por hora en órbitas casi perpendiculares, se espera que se pierda entre sí por apenas 700 metros.
"Mi primera reacción fue, 'Wow, esto es diferente a cualquier cosa que hayamos visto antes!" McEnery recordó.
Aunque el pronóstico indica una llamada cercana, los operadores de satélites han aprendido por las malas que no pueden ser demasiado cuidadoso. Las incertidumbres en la predicción de las posiciones espaciales de la semana en el futuro puede ser mucho mayor que las distancias previstas para su máxima aproximación.
Esto se demostró más dramáticamente, el 10 de febrero de 2009, cuando un estudio reveló que el Cosmos 2251, un satélite de comunicaciones ruso muerto, pasaría cerca de 1.900 metros desde el Iridium funcionamiento 33 comunicaciones por satélite más tarde en el día. A la hora prevista de aproximación, se perdió todo contacto con Iridium 33. Radar reveló nubes de escombros que viajan a lo largo de las órbitas de los dos satélites, lo que confirma la primera conocida colisión de satélite a satélite.
El accidente generó miles de fragmentos lo suficientemente grandes como para ser rastreados y muchas piezas más pequeñas que evaden la detección. Gran parte de los restos sigue siendo un peligro para la nave espacial de funcionamiento, ya que sólo aproximadamente el 20 por ciento de las piezas rastreables han vuelto a entrar en la atmósfera.
Con una velocidad relativa de Fermi de 27,000 mph, un impacto directo por el Cosmos de 3.100 libras 1.805 liberaría tanta energía como dos toneladas y media de explosivos, destruyendo ambas naves.
A pesar de la aparente hacinamiento en la órbita terrestre, por lo general hay una gran cantidad de espacio entre los objetos individuales. Cerrar enfoques - también conocido como conjunciones - con fragmentos, cuerpos de cohetes y cargas activas permanecen eventos poco frecuentes. Por otra parte, algunas de las conjunciones posibles identificó una semana en el futuro llegaran a materializarse.
"Es similar a la previsión de lluvia en un tiempo y lugar específico de la semana de anticipación", dijo Goddard Eric Stoneking, el ingeniero jefe de control de actitud de Fermi. "A medida que se acerca la fecha, las incertidumbres en la disminución de la predicción y la imagen inicial puede cambiar dramáticamente."
En dos ocasiones anteriores, el equipo de Fermi había sido alertado de posibles conjunciones, y en ambas ocasiones las amenazas se evaporó. Fue posible el encuentro Cosmos 1805 desaparecería también, y las observaciones de la nave espacial podría continuar sin interrupción.
Pero la actualización el viernes, 30 de marzo se indique lo contrario. Los satélites podrían ocupar el mismo punto en el espacio dentro de los 30 milisegundos de los demás.
"Estaba claro que teníamos que estar listo para Fermi fuera del camino, y ahí es cuando me avisó nuestra dinámica de vuelo del equipo que estábamos planeando una maniobra", dijo McEnery.
La única manera de lograr esto era por el disparo de los propulsores diseñados para asegurar que Fermi no representaría una amenaza a otro satélite. Pensado para su uso al final de la vida útil del Fermi, los propulsores fueron diseñados para sacarla de la órbita y dejar que se queme en la atmósfera.
Debido a que un fallo de este sistema, tales como una fuga de propelente o una explosión, podría haber terminado la misión de Fermi prematuramente, los propulsores nunca habían sido probados, la adición de una nueva fuente de ansiedad para McEnery.
"No se puede dejar de estar nervioso pensando acerca de los fluidos inflamables dirigirse tuberías que nunca habían bajaban antes", dijo. "Pero después de haber hecho esto, ahora sabemos que el sistema funciona tal como fue diseñado, y eso nos da confianza si necesitamos maniobrar de nuevo en el futuro."
El equipo de Goddard CARA determina qué tan grande necesitaría un empujón Fermi para mitigar la amenaza. Trabajando con el Centro de Operaciones del espacio articular (JSpOC) en Vandenberg Air Force Base en California, los científicos CARA también comprueban que la nueva órbita proyectada no pondría Fermi en curso para un conjunto con otro objeto. El Equipo de Operaciones de vuelo seleccionado posibles tiempos para la maniobra de primaria y, por si acaso, hasta tres adicionales.
El fin de semana, los radares y sensores ópticos de la Red de Vigilancia Espacial de EE.UU. continuaron vigilando a Cosmos 1805 y cualquier otro objeto artificial más grande de 4 pulgadas de ancho en la órbita terrestre. De los 17.000 objetos rastreados actualmente, sólo el 7 por ciento son satélites activos.
Una vez al día, JSpOC analiza las órbitas actualizadas, busca posibles conjunciones una semana o más en el futuro, y notifica al equipo de Goddard CARA de los acontecimientos relacionados con misiones robóticas de la NASA. Otro grupo en el Johnson Space Flight Center de la NASA en Houston realiza la misma función para todas las naves llevando a los astronautas, incluyendo la Estación Espacial Internacional.
El martes, 3 de abril de la amenaza aún no se habían retirado y todos los planes estaban en el lugar para disparar propulsores de Fermi.
Poco después del mediodía EDT, la nave espacial se detuvo la exploración del cielo y se orientó a lo largo de su dirección de desplazamiento. Luego aparcó sus paneles solares y escondido su antena de alta ganancia para protegerlos de los gases de escape propulsor.
"La maniobra, que fue realizado por la propia nave espacial sobre la base de los procedimientos que hemos desarrollado hace mucho tiempo, era muy sencillo, basta con disparar todos los propulsores durante un segundo", explica Stoneking. "Había un montón de suspenso y tensión que conduce a ella, pero una vez que terminó, suspiró con alivio de que todo ha ido bien."
El 1 pm, Fermi había vuelto a hacer ciencia. Unas horas más tarde, los diferentes equipos se reunieron para evaluar los resultados de la maniobra y determinar si otro se necesitarían. Cuando las dos naves llegaron a su relación tan esperado al día siguiente, que se perderían por un cómodo margen de 6 millas, sin otras acciones necesarias.
"Un gran peso se levantó", dijo McEnery. "Me sentí como si hubiera perdido 20 libras."
El año pasado, el equipo de Goddard CARA participó en las maniobras anticolisión para otras siete misiones. Un mes antes de la conjunción Fermi salió a la luz, Landsat 7 esquivó piezas de Fengyun-1C, un satélite meteorológico chino deliberadamente destruido en 2007 como parte de una prueba militar. Y en mayo y octubre, respectivamente, Aura y CALIPSO satélites de observación terrestre de la NASA tomaron medidas para evitar que fragmentos del Cosmos 2251.