Los secretos de la fabricación de motores para cohetes
22 junio 2015
Este mes descubrimos los secretos de la fabricación de motores para cohetes, poderosas máquinas de ingeniería y precisión que ponen en órbita a personas y satélites.
Construir un cohete lleva años, y su lanzamiento apenas unos segundos. Un momento crucial e intenso en el muchas fuerzas se ponen a trabajar .”Para alcanzar el espacio necesitas mucha energía. Se necesita mucha fuerza para contrarrestar la gravedad de la tierra ", señala Gaele Winters, Director de lanzamientos de la Agencia Espacial Europea.
Esa energía que pone a hombres y máquinas en órbita proviene de los motores de los cohetes, de la quema de combustible sólido o líquido, o de ambos como en el caso del Arianne 5.
Pero antes de que un cohete despegue todo pasa por Vernon. Es el lugar donde se produce el motor espacial "Snecma", una fábrica semi-escondida en los bosques de Normandía.
Junto al valle se encuentra la torre de pruebas, donde los motores cobran vida por primera vez vida, generando nubes de vapor.
Allí se han fabricado tres motores de cohetes distintos: el Vulcain 2, utilizado en la primera etapa del Arianne 5, el Hm-7 utilizado en una segunda etapa, y el más nuevo de todos, el Vinci, que está todavía en fase de desarrollo.
Muchos de los componentes han sido fabricados en distintos puntos de Europa, y después se ensamblan aquí, pero la bomba de combustible, vital para los motores, es fabricada en esta planta.
Satélites de la ESA descubren olas monstruosas que hunden barcos
Una de las escasas fotos de una ola gigante
2 agosto 2004
Olas gigantes alzándose a una altura de diez pisos han sido aceptadas como una causa central en el hundimiento de buques. Los resultados de los satélites ERS de la ESA han ayudado a determinar la existencia generalizada de estas feroces olas y ahora se utilizan para estudiar sus orígenes.
Durante las pasadas dos décadas, condiciones climatológicas adversas han hundido más de 200 superpetroleros y barcos mercantes de más de 200 metros de eslora. Se cree que las olas gigantes han sido la causa principal en muchos de esos casos.
Los marineros que han sobrevivido a tales encuentros cuentan historias notables. En febrero de 1995 el trasatlántico Queen Elizabeth II se encontró con una ola gigante de 29 metros de alto durante un huracán en el Atlántico Norte, a la que el capitán Ronald Warwick describió como "una inmensa muralla de agua… parecía como si nos abalanzáramos hacia los acantilados White Cliffs de Dover".
Además, durante la semana entre febrero y marzo de 2001, – olas gigantes de 30 metros destrozaron las ventanas del puente a dos robustos cruceros turísticos –el Bremen y el Caledonian Star- en el Atlántico Sur. El primero quedó a la deriva sin navegación ni propulsión durante dos horas.
Daños causados por una ola gigante
"Los incidentes se produjeron a menos de mil kilómetros de distancia entre sí", dijo Wolfgang Rosenthal –Científico Senior del centro de investigaciones GKSS Forschungszentrum GmbH, con sede en Geesthacht, Alemania– quien ha estudiado las olas gigantes durante años. "Toda la electrónica fue apagada en el Bremen mientras éste derivaba en paralelo a las olas, y hasta que se encendieron nuevamente, la tripulación pensaba que ese podría haber sido su último día de vida.
"El mismo fenómeno podría haber hundido navíos menos afortunados: en promedio, dos se hunden dos buques por semana, pero las razones nunca se estudian con el mismo detenimiento que un desastre aéreo. Sencillamente se lo atribuye al «mal tiempo»".
El fenómeno ha afectado también a las plataformas de alta mar: el 1 de enero de 1995 la torre perforadora Draupner, en el Mar del Norte, fue golpeada por una ola que medía, según un dispositivo láser de a bordo, 26 metros, y con olas alcanzando los 12 metros a su alrededor.
Ola gigante en el golfo de Vizcaya
Pruebas objetivas logradas por radar en esta y otras plataformas –datos de radar delyacimiento petrolífero Goma, en el Mar del Norte, que registraron 466 choques de olas gigantescas en 12 años– ayudaron a convencer a científicos anteriormente escépticos, cuyas estadísticas mostraban que desviaciones tan notables del estado del mar circundante debieran producirse solamente una vez cada 10.000 años.
El hecho de que las olas gigantes, en realidad, se produzcan con relativa frecuencia tiene importantes implicaciones económicas y de seguridad, dado que los barcos y plataformas de altamar actuales están construidos para soportar únicamente olas con una altura máxima de 15 metros.
En diciembre de 2000, la Unión Europea inició un proyecto científico llamado MaxWave para confirmar la aparición generalizada de olas gigantes, realizar modelos de cómo se producen y considerar sus implicaciones en los criterios de diseño para las estructuras de barcos y plataformas de altamar. Y como parte de MaxWave, los datos de los satélites de radar ERS de la ESA fueron primeramente utilizados para efectuar un censo mundial de olas gigantes.
Satélite ERS
"Sin cobertura aérea de sensores de radar no teníamos posibilidades de encontrar nada", añadió Rosenthal, quien encabezó el proyecto de tres años MaxWave. "Todo lo que teníamos para avanzar eran los datos de radar recogidos de plataformas petroleras. Así que estábamos interesados en usar ERS desde el principio."
Los dos satélites gemelos de ESA, ERS 1 y 2 –lanzados en julio de 1991 y abril de 1995 respectivamente– tienen ambos un Radar de Apertura Sintética (SAR, por sus siglas en inglés) como instrumento principal.
El SAR trabaja en varias modalidades distintas; mientras está sobre el océano trabaja en modo de onda, adquiriendo "pequeñas imágenes" (imagettes) de 10 por 5 km de la superficie del mar cada 200 km.
Ejemplo de una imagette del ERS-2
Estas pequeñas imágenes son luego transformadas matemáticamente en desgloses promediados de la energía y dirección de las olas, llamados espectros de olas oceánicas. ESA pone estos espectros a disposición del público; ellos son útiles a los centros meteorológicos para mejorar la precisión de sus modelos de predicción marítima.
"No se distribuyen las pequeñas imágenes en bruto, pero con su resolución de diez metros nosotros creíamos que contenían una riqueza de información útil por sí mismas", dijo Rosenthal. "Los espectros de olas oceánicas ofrecen promedios del estado marítimo, pero las pequeñas imágenes representan las alturas individuales de las olas, incluyendo los extremos en que estábamos interesados.
"ESA nos suministró datos de tres semanas –alrededor de 30.000 pequeñas imágenes separadas– seleccionadas alrededor de la fecha en que fueron alcanzados el Bremen y el Caledonian Star. Las imágenes fueron procesadas y se las sometió a una búsqueda automática de olas extremas en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR)".
Ola gigante detectada en datos de imagettes del ERS-2
A pesar del tiempo relativamente breve que cubrían los datos, el equipo MaxWave identificó más de diez olas gigantes individuales en todo el globo, superiores a los 25 metros de altura.
"Tras haber probado su existencia, en mayor número de lo que nadie esperaba, el siguiente paso es analizar si pueden ser pronosticadas", añadió Rosenthal. "MaxWave concluyó formalmente, al final del año pasado, aunque actualmente dos líneas de trabajo se derivan de él: uno es mejorar el diseño de buques, comprendiendo cómo se hunden éstos, y la otra es examinar más datos procedentes de satélites con vistas a analizar si es posible realizar pronósticos".
Un nuevo proyecto de investigación llamado WaveAtlas utilizará dos años de imagettes de ERS para crear un atlas mundial de olas gigantes y efectuar análisis estadísticos. La investigadora principal es Susanne Lehner, profesora adjunta de la División de Física Marina Aplicada de la Universidad de Miami, quien también trabajó en MaxWave mientras estaba en DLR, y Rosenthal será un co-investigador del proyecto.
"Examinar las pequeñas imágenes da una sensación como de volar, porque uno sigue el estado del mar bajo el curso del satélite", dijo Lehner. "También se ven en ellas otras cosas como desprendimientos de hielo, manchas de petróleo y hasta barcos, y por eso hay interés en usarlas para otras áreas de estudio.
"Sólo los satélites de radar pueden ofrecer datos verdaderamente globales para el análisis estadístico de los océanos, porque pueden ver a través de las nubes y de la oscuridad, a diferencia de sus contrapartidas ópticas. En tiempo tormentoso, las imágenes de radar son, por lo tanto, la única información pertinente disponible".
Ya se han encontrado algunos patrones. Las olas gigantes suelen estar vinculadas con sitios donde las olas comunes se encuentran con corrientes y remolinos oceánicos. La fuerza de la corriente concentra la energía de la ola, formando olas mayores; Lehner la compara a una lente óptica, que concentra la energía lumínica en un área pequeña.
Ola gigante en un tanque marino
Esto e especialmente cierto en el caso de la notablemente peligrosa corriente de Agulhas, en la costa oriental de Sudáfrica, pero también pueden encontrarse olas gigantes vinculadas a otras corrientes como la Corriente del Golfo en el Atlántico Norte, en interacción con las olas que bajan del mar de Labrador.
Sin embargo, la información muestra que las olas gigantes también pueden producirse lejos de las corrientes, a menudo en la vecindad de frentes atmosféricos de alta o baja presión. Los vientos sostenidos de tormentas prolongadas, de más de 12 horas pueden amplificar las olas que se mueven a una velocidad óptima en sincronismo con el viento: si van demasiado rápidamente se adelantan a la tormenta y se disipan; si van demasiado lentamente, se quedan retrasadas.
"Conocemos algunas de las razones para las olas gigantes, pero no las sabemos todas", concluyó Rosenthal. El proyecto WaveAtlas está programado para continuar hasta el primer trimestre de 2005.
Rosetta y Philae: primer aniversario del aterrizaje en el cometa
12 noviembre 2015
Un año después del histórico aterrizaje de Philae sobre la superficie del cometa, el equipo de la misión todavía guarda esperanzas de reestablecer el contacto con la sonda. Mientras tanto, ya se está preparando el épico final de la misión: Rosetta impactará de forma controlada con el cometa el año que viene.
Rosetta llegó al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko el 6 de agosto de 2014. Tras realizar un primer reconocimiento para seleccionar el lugar de aterrizaje más adecuado, Philae se separó de la sonda y se posó sobre la superficie del cometa el 12 de noviembre.
Philae aterrizó en la región Agilkia como estaba previsto, pero no logró anclarse al cometa y rebotó hacia la zona de Abidos. Su trayectoria queda representada en esta animación, en la que se han utilizado los datos recogidos por Rosetta y Philae para reconstruir la orientación y la rotación del módulo de aterrizaje.
A lo largo de este último año, se ha realizado un minucioso análisis de este inesperado rebote.
Mosaico anotado de la región Agilkia
Philae contaba con tres métodos para fijarse al cometa: tornillos de hielo, arpones y un pequeño motor. Los tornillos habían sido diseñados pensando que la superficie de 67P sería relativamente blanda, pero el terreno en Agilkia resultó ser demasiado duro para que esta técnica funcionase.
Los arpones eran capaces de anclar el módulo a un terreno duro. Se dispararían al entrar en contacto con la superficie, mientras un pequeño motor empujaba al módulo hacia abajo para contrarrestar el retroceso del disparo.
Los intentos para activar este motor la noche antes del aterrizaje habían fracasado: probablemente debido al fallo de una junta o de uno de sus sensores.
Más tarde, en el momento del aterrizaje, los arpones no se dispararon. “Pensamos que el problema fueron los cuatro ‘puentes explosivos’ responsables de detonar los arpones, o el explosivo en sí, que se podría haber deteriorado durante el viaje al cometa”, explica Stephan Ulamec, responsable del módulo Philae en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR).
“No obstante, si conseguimos reestablecer el contacto con Philae, intentaríamos disparar los arpones de nuevo”.
El motivo sería puramente científico, ya que los arpones tienen unos sensores diseñados para medir la temperatura en el subsuelo del cometa.
El sonido de Philae perforando la superficie del cometa
A pesar de su imprevisto rebote, Philae consiguió completar el 80% de su primera secuencia de actividades científicas antes de entrar en modo de hibernación el día 15 de noviembre, cuando se agotó su batería principal. La iluminación solar en el nuevo punto de aterrizaje no era suficiente para recargar las baterías secundarias, un aspecto clave para poder continuar con las observaciones.
Se esperaba que a medida que el cometa se aproximase al Sol, de camino hacia el perihelio, punto que alcanzó en agosto de este año, Philae recibiría suficiente energía para volver a activarse. De hecho, se estableció contacto con el módulo el 13 de junio, pero sólo se pudieron realizar ocho contactos intermitentes entre esta fecha y el 9 de julio.
El problema fue que la mayor proximidad al Sol también provocó el aumento de la actividad del cometa, forzando a Rosetta a alejarse varios cientos de kilómetros por motivos de seguridad, más allá del alcance de la radio de Philae.
No obstante, ahora que la actividad del cometa está decayendo, Rosetta se ha empezado a acercar de nuevo. Esta semana se situó a 200 kilómetros del cometa, el límite para establecer contacto con Philae, y hoy descenderá hasta una cota de 170 km.
Mientras tanto, el equipo a cargo del módulo de aterrizaje ha estado analizando los datos descargados durante los contactos de junio y julio para intentar determinar el estado de Philae tras su hibernación en la superficie del cometa.
“Hemos descubierto que uno de los dos receptores y uno de los dos transmisores de Philae podrían no estar funcionando”, explica Koen Geurts, responsable técnico de Philae en el Centro de Control del Módulo de Aterrizaje en las instalaciones del DLR en Colonia, Alemania. “Ahora parece que el otro transmisor está teniendo problemas: a veces no se enciende como se esperaba, o se apaga demasiado pronto, lo que significa que probablemente nos hemos perdido alguna oportunidad de comunicarnos con el módulo”.
El equipo está analizando los resultados para determinar la mejor estrategia para reestablecer un contacto regular con Philae.
Sin embargo, se trata de una carrera contrarreloj: a medida que el cometa se aleja más allá de la órbita de Marte, la temperatura en su superficie está bajando rápidamente.
“Calculamos que tenemos hasta finales de enero antes de que la temperatura interna de Philae baje demasiado: sus sistemas no pueden funcionar a menos de -51°C”, añade Koen.
El cometa visto por NavCam el 31 de octubre de 2015
Mientras tanto, Rosetta sigue enviando una gran cantidad de información, analizando con un increíble nivel de detalle cómo ha cambiado la superficie del cometa, su atmósfera y su entorno de plasma tras el paso por el perihelio.
“Hace poco celebramos nuestro primer año junto al cometa, y ahora estamos deseando ver qué nuevos descubrimientos se realizarán en el año que todavía tenemos por delante”, comenta Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta para la ESA.
“El año que viene nos alejaremos de nuevo, separándonos unos 2.000 kilómetros del núcleo para atravesar y estudiar su cola. Por otra parte, también realizaremos una serie de pasos rasantes hacia el final de la misión, mientras nos preparamos para posar a Rosetta sobre la superficie del cometa”.
El plan es terminar la misión realizando un ‘impacto controlado’ contra su superficie. Esta idea surgió hace unos seis meses, cuando se aprobó continuar las operaciones de Rosetta hasta septiembre de 2016.
La órbita del cometa, con un periodo de 6.5 años, lo llevará más allá de la órbita de Júpiter, por lo que llegará un punto en el que Rosetta ya no reciba suficiente energía solar para continuar con sus operaciones. Esta vez se alejará incluso más que durante la fase de 31 meses de hibernación que concluyó en enero de 2014.
Por otra parte, el próximo mes de septiembre Rosetta y el cometa se encontrarán muy cerca del Sol, desde el punto de vista de la Tierra, lo que dificultará la transmisión de comandos y la descarga de datos científicos.
El equipo de Rosetta ya está analizando las maniobras necesarias para trabajar cerca del cometa durante las últimas semanas antes del dramático final de la misión.
“Todavía estamos discutiendo lo que implica exactamente esta forma de poner fin a la misión”, aclara Sylvain Lodiot, responsable de las operaciones del satélite Rosetta para la ESA. “Es un escenario muy complejo y exigente, mucho más que la trayectoria que tuvimos que diseñar para posar a Philae sobre el cometa”.
“El cronograma que estamos considerando requiere, en primer lugar, pasar a una órbita de gran excentricidad en agosto, que nos acercaría a un kilómetro escaso de la superficie del cometa, para luego alejarnos hasta el punto donde comenzará la aproximación final que llevará a Rosetta en un lento descenso hacia el cometa, con el que impactaría a finales de septiembre”.
Está previsto seguir realizando observaciones científicas prácticamente hasta el momento del impacto, lo que permitirá recoger nuevos datos a unas distancias sin precedentes.
“Controlaremos a Rosetta hasta el final, pero después del impacto con el cometa es muy improbable que seamos capaces de volver a ‘hablar’ con ella”, concluye Sylvain.
“Posar a Rosetta sobre el cometa será un final muy apropiado para una misión tan increíble”, anuncia Patrick Martin, responsable de la misión Rosetta para la ESA.
Rosetta
Rosetta es una misión de la ESA en la que participan sus Estados miembros y la NASA. El módulo de aterrizaje Philae ha sido desarrollado por un consorcio dirigido por el DLR, MPS, CNES y ASI.
Para más información:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Patrick Martin
Rosetta Mission Manager
Email: patrick.martin@esa.int
Rosetta Mission Manager
Email: patrick.martin@esa.int
Sylvain Lodiot
Rosetta Spacecraft Operations Manager
Email: sylvain.lodiot@esa.int
Rosetta Spacecraft Operations Manager
Email: sylvain.lodiot@esa.int
Matt Taylor
ESA Rosetta Project Scientist
Email: matt.taylor@esa.int
ESA Rosetta Project Scientist
Email: matt.taylor@esa.int
Koen Geurts
Philae Lander Technical Manager, DLR
Email: Koen.Geurts@dlr.de
Philae Lander Technical Manager, DLR
Email: Koen.Geurts@dlr.de
Stephan Ulamec
Philae Lander Manager, DLR
Email: Stephan.Ulamec@dlr.de
Philae Lander Manager, DLR
Email: Stephan.Ulamec@dlr.de
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
ayabaca@gmail.com
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