http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Nuevos_trucos_para_un_viejo_satelite
Nuevos trucos para un viejo satélite
XMM-Newton
10 diciembre 2016
XMM-Newton, que investiga el Universo más caliente mediante rayos X, es uno de los observatorios orbitales más longevos y productivos de Europa. Y ahora, gracias al trabajo en equipo y a la innovación técnica, está listo para seguir funcionando por mucho tiempo.
Lanzado hace 17 años, este telescopio de la ESA ha ayudado a científicos de todo el mundo a comprender algunos de los fenómenos más misteriosos del Universo, desde la formación de galaxias hasta lo que sucede dentro y fuera de los agujeros negros.
Con 3.800 kg de peso y 10 m de envergadura, XMM-Newton es el mayor satélite científico construido en Europa, y los espejos de su telescopio son los más sensibles que jamás se hayan desarrollado.
Aunque estaba previsto que funcionara unos diez años, este robusto observatorio ha sorprendido a todos al durar casi dos décadas sin mostrar signos de agotamiento.
Pero el éxito de XMM-Newton no se debe únicamente a la solidez del satélite, sino también a la estrecha colaboración entre el centro astronómico de la ESA en Madrid, España, y los controladores de la misión en el centro de operaciones de la ESA en Darmstadt, Alemania.
Pruebas de XMM
“Con un total de 4.775 artículos científicos hasta la fecha, 358 de ellos publicados tan solo este año, el éxito de la misión es impresionante, abarcando muchísimas áreas de la astrofísica”, apunta el científico del proyecto Norbert Schartel.
No obstante, para que la nave conserve la salud para llegar a la tercera década, el equipo debe seguir desarrollando y probando nuevas técnicas de control. Por ejemplo, un complejo cambio del sistema de control de la órbita ha permitido reducir casi a la mitad el consumo de combustible.
Funcionando casi sin combustible
En primer lugar, para mantener el satélite XMM en órbita se necesitarán encendidos ocasionales de los propulsores, aproximadamente uno al día, y eso significa consumir combustible.
Como explica Marcus Kirsch, responsable de operaciones del satélite: “Tenemos combustible de sobra y, con los años, hemos visto cómo usar cada vez menos para mantener nuestra órbita científica”.
“El combustible se distribuye en cuatro depósitos separados, pero es el depósito principal el que se agotará primero. Gracias a este diseño, no utilizamos el combustible que queda en los otros depósitos, sino que todo se lleva al depósito 1. Esto nos permitirá continuar funcionando hasta la próxima década”.
De vuelta en la sala de control
Formación del equipo
Como parte de este proceso, el equipo de control de vuelo volvió a la gran sala de control principal del centro de control de la misión en noviembre — por primera vez desde el lanzamiento en 1999— para llevar a cabo un apretado calendario de simulaciones durante cinco días. El equipo normalmente trabaja en una sala más pequeña y dedicada, que comparte con los equipos de las misiones Integral y Gaia.
Estas simulaciones permitieron comprobar los procedimientos utilizados para trasladar el combustible y reconfigurar el satélite XMM para que siga funcionando más allá de 2017.
Nadie ha hecho esto antes
“No hay muchas naves que empleen un sistema de depósitos de combustible especialmente diseñado como el de XMM”, reconoce Nikolai von Krusenstiern, ingeniero de operaciones de la nave.
“Por lo que sabemos, hasta ahora nadie ha intentado trasladar el combustible de un depósito a otro con un diseño como el nuestro en un satélite en órbita, y queremos invertir todo el tiempo necesario para minimizar los posibles riesgos para la misión”.
Autofoto espacial de XMM
E
El reabastecimiento de depósito a depósito nunca estuvo previsto en las especificaciones de diseño originales, ya que no se esperaba que XMM durase tanto tiempo, por lo que la constructora Astrium
(actualmente, Airbus Defence & Space) no contaba con un proceso para ello.
“Airbus nos ha prestado una inestimable ayuda, llegando incluso a ponernos en contacto con el diseñador, ya retirado, del sistema de combustible para que nos ayudara a diseñar los procedimientos con seguridad”, explica Nikolai.
La tercera década de XMM
El equipo ahora analizará los resultados de las simulaciones del pasado mes con el fin de reconfigurar la nave en 2017. De esta forma se complementará la cuidadosa optimización de los procedimientos de control de vuelo ya implementada, contribuyendo así a mantener los propulsores de XMM en funcionamiento, y la nave en órbita, hasta 2023.
Después, el equipo contará con un plan de bajo riesgo confirmado para llevar a cabo el reabastecimiento de combustible, lo que permitiría al satélite continuar su misión científica hasta bien entrado en su tercera década.
Como reconoce Marcus: “El tiempo invertido en formación y simulaciones durante el pasado mes ha sido muy valioso para todo el equipo”.
“Hemos trabajado juntos hasta dar con una buena solución para que XMM siga funcionando en las próximas décadas, y cada uno de los ingenieros ha disfrutado de una excelente experiencia de formación que le servirá para su trabajo con XMM o para llevarla consigo a otras misiones”.
ENGLISH VERSION:
XMM-Newton
8 December 2016
XMM-Newton is one of Europe’s longest-flying and most productive orbiting observatories, investigating the hot X-ray Universe. Thanks to teamwork and technical innovation, it’s on track to keep flying for a long time yet.
Launched 17 years ago, ESA’s orbiting X-ray telescope has helped scientists around the world to understand some of our Universe’s most mysterious events, from what happens in and around black holes to how galaxies formed.
At 3800 kg, the 10 m-long XMM-Newton is the biggest science satellite ever built in Europe and its telescope mirrors are the most sensitive ever developed.
Expected to operate for as long as a decade, the hardy spacecraft has happily surprised everyone by lasting almost two decades – and it shows no signs of giving up.
The success of XMM-Newton has been possible not only because of the robust spacecraft, but also the close cooperation between ESA’s astronomy centre near Madrid, Spain, and the mission controllers at ESA’s operations centre in Darmstadt, Germany.
XMM testing
“The total number of 4775 scientific publications to date, with 358 from this year alone, is an impressive record of the mission’s scientific success, covering many, many areas of astrophysics,” notes project scientist Norbert Schartel.
But keeping it fit and healthy into its third decade means the team must continue to develop and test new control techniques. A complex change to the orbit control system has almost halved fuel consumption, for example.
(Not) running on empty
For starters, keeping XMM in orbit will require occasional thruster firings, about once per day, and that means burning fuel.
“We’ve got plenty of fuel and over the years we’ve figured out how to use less and less to maintain our science orbit,” says Marcus Kirsch, spacecraft operations manager.
“The fuel is distributed between four separate tanks, but the main tank will run dry first. The design means we could not use the remaining fuel in the other tanks, so we're moving it all into tank 1. This will enable us to continue operations into the coming decade.”
Back in the control room
Team training
As part of this process, the flight control team returned to ESA’s large, general-purpose Main Control Room at mission control in November – the first time since launch in 1999 – for five days of intensive simulations. The team usually works from a smaller, dedicated room shared with the Integral and Gaia mission teams.
The simulations checked the procedures that will be used for moving the fuel and for reconfiguring XMM for working beyond 2017.
No one’s ever done this before
“Not many spacecraft use the specially designed tank fuel system like on XMM,” says Nikolai von Krusenstiern, spacecraft operations engineer.
“As far as we know, no one’s ever shifted fuel from one tank to another with a tank design like ours in a satellite in orbit, and we want to take as much time as necessary to minimise any risk to the mission.”
XMM space selfie
Tank-to-tank replenishment was never foreseen in the original design specifications – as XMM wasn’t meant to last so long – so no process was devised by builder Astrium (now Airbus Defence & Space).
“Airbus have been very helpful – they even helped us get in touch with the now-retired designer of the fuel system to help us to safely design the procedures,” says Nikolai.
XMM’s third decade
The team will now analyse results of last month’s simulations with the aim of reconfiguring the spacecraft in 2017. This will complement the careful optimisation of the flight control procedures already in place, and keep XMM thrusters firing – and the spacecraft flying reliably – into 2023.
After that, the team will have a low-risk and confirmed plan on hand to conduct the fuel replenishment, which would thereafter keep the craft in its science mission well into its third decade.
“The time spent in training and simulations last month was hugely valuable for the entire team,” says Marcus.
“We worked together to devise a solid solution for XMM’s coming decades, and the individual engineers gained excellent training experience that they can use for XMM or even take with them if assigned to other missions.”
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