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La misión de la NASA en camino a un comienzo crudo después de la falla de Astra

Cuando el diminuto cohete Astra 3.3 despegó de su plataforma en la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral el 12 de junio, todo parecía ir bien. De hecho, la misión avanzaba exactamente según lo planeado para terminar: el motor Aether de la segunda etapa del propulsor parecía funcionar normalmente hasta que se apagó repentinamente aproximadamente un minuto antes de lo programado. Desafortunadamente, la mecánica de la órbita no es más que rigurosa, y es posible que nunca haya ocurrido una combustión del motor que finaliza hace un minuto.

Según los valores de telemetría en pantalla durante la cobertura en vivo del lanzamiento, la etapa superior del propulsor alcanzó un máximo de 6,573 kilómetros por segundo, muy por debajo de los 7,8 km/s necesarios para lograr una órbita terrestre baja estable. Si bien la transmisión de video se interrumpió una vez que quedó claro que algo había salido mal, la física rigurosa de los vuelos espaciales significa que hay pocas preguntas sobre la secuencia de eventos que siguieron. Sin la energía para permanecer en órbita, la etapa superior del cohete se habría quedado en una trayectoria suborbital, y finalmente volvería a entrar en la atmósfera y se quemaría a unos pocos miles de kilómetros de donde comenzó.

Aparece un penacho blanco inusual del motor mientras se apaga repentinamente.

Por supuesto, no es ningún secreto que los vuelos espaciales son difíciles. Duplica eso para una startup que tiene solo unos pocos vuelos exitosos en su haber. No hay duda de que el Astra identificará por qué su motor se apagó antes de tiempo y hará los cambios necesarios para asegurarse de que no vuelva a suceder, y si su historial es una indicación, es probable que vuelva a volar en poco tiempo. Diseñado para la competencia de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) Buscando estimular el desarrollo de misiles pequeños y baratos capaces de entregar cargas útiles en poco tiempo, la familia de misiles Astra ya ha demostrado una agilidad operativa inusualmente alta.

El Astra y el diseño Rocket 3.3 vivirán para volar de nuevo. Pero, ¿qué pasa con la carga útil que el propulsor debía enviar a la órbita? Esto es un poco más complicado. Este fue el primero de tres vuelos planeados para ensamblar una constelación de pequeños CubeSats como parte de la misión TROPICS de la NASA. La agencia espacial ya tiene Emitió un comunicado diciendo que la misión aún puede lograr sus objetivos científicos., aunque con baja cobertura, suponiendo que los satélites restantes lleguen a la órbita de manera segura. Pero si falla uno de los siguientes lanzamientos, que actualmente están programados para volar en misiles Astra, es poco probable que el programa TROPICS pueda lograr su objetivo principal.

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Entonces, ¿qué es exactamente TROPICS y por qué la NASA ha basado su éxito en la capacidad de un vehículo de lanzamiento pequeño y relativamente inmaduro para realizar múltiples vuelos con sus instrumentos a bordo? vamos a ver.

Acercándonos al evento

No hay escasez de satélites meteorológicos en la órbita de la Tierra, pero operan en gran medida de forma aislada. En parte porque todos tienen diferentes edades y habilidades tecnológicas, pero en gran parte porque siempre se han diseñado como misiones independientes. La misión de Observaciones basadas en el tiempo de la estructura de la precipitación y la intensidad de la tormenta con una constelación de Smallsats (TROPICS) tiene como objetivo cambiar fundamentalmente este enfoque mediante el uso de una constelación de CubeSats idénticos en órbita terrestre baja. Eso puede escanear sobre la trayectoria del satélite sobre la Tierra, y con la alineación precisa de sus planos orbitales, debería poder proporcionar escaneos para una tormenta dada aproximadamente cada hora.

En comparación con los satélites más convencionales, incluso el relativamente reciente NOAA-20 lanzado en 2017, esta es una gran mejora. Al operar de forma independiente, estos satélites solo pueden generar imágenes de una tormenta cada cuatro a seis horas, lo que deja brechas de cobertura críticas. Los escaneos rápidos hechos posibles por la constelación TROPICS prometen mejorar en gran medida nuestra capacidad para predecir y rastrear ciclones tropicales mortales, que son cada vez más comunes en las regiones del Atlántico medio y norte. Según la NASA, esta área vio un récord de 30 tormentas con nombre en 2020, y los modelos climáticos esperan que las cosas empeoren mucho a partir de aquí.

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TROPICS está diseñado para usar seis CubeSats 3U, cada uno de 36 cm (14,2 pulgadas) de largo y con un peso de solo 5,34 kg (11,8 libras). Con la pérdida de los dos primeros satélites el 12 de junio, el tamaño de la constelación ahora se reduce a solo cuatro. Los satélites restantes aún podrán generar imágenes de tormentas tropicales y, sin duda, proporcionarán datos útiles, pero una cobertura global reducida significa más tiempo entre puentes. Aunque debe tenerse en cuenta que incluso en el caso de menor capacidad, TROPICS aún debería poder proporcionar datos más rápidamente que las plataformas actuales.

Si bien fue un comienzo decepcionante, debe recordarse que TROPICS es, en última instancia, una misión piloto de bajo costo. Incluso si se hubieran planeado los tres lanzamientos, la misión solo estaba programada para durar un año. Siempre que un solo vehículo TROPICS CubeSat pueda alcanzar la órbita y usar su equipo para estudiar una tormenta tropical activa, se lograrán los objetivos científicos de la misión, si no los ambiciosos.

la entrega especial

Por supuesto, uno podría preguntarse por qué sería necesario lanzar una constelación de seis satélites en tres cohetes diferentes. Después de todo, SpaceX ha estado volando hasta 60 de sus satélites Starlink en cada lanzamiento para construir su propia constelación. ¿No se habrían puesto en órbita los seis TROPICS CubeSats al mismo tiempo si la NASA hubiera reservado su pasaje en un cohete más poderoso?

Técnicamente, sí. Pero entonces, no fueron colocados en los planos orbitales apropiados para lograr el objetivo declarado de la misión de puentes aéreos cada hora. Claro, este objetivo probablemente ya sería inalcanzable debido a la pérdida inesperada del primer par de naves espaciales, pero si todas hubieran sido depositadas a lo largo de la misma ruta orbital, su cobertura habría sido tan limitada como la de los satélites meteorológicos convencionales.

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¿Pueden los satélites no girar en sus órbitas adecuadas una vez que caen, como lo hacen los satélites Starlink? Tal vez si fuera más grande y tuviera sistemas de propulsión lo suficientemente potentes. Pero cambiar el plano orbital (es decir, cambiar la inclinación a la que orbita una nave espacial en referencia al ecuador) requiere una cantidad increíble de energía, especialmente en LEO, y los diminutos CubeSats de 3U simplemente no tienen la capacidad de realizar maniobras de este tamaño. .

Dados los objetivos específicos de la misión y las limitaciones del lanzamiento de satélites pequeños y económicos, el misil Astra es de hecho el vehículo ideal para transportar TROPICS. De hecho, las necesidades de esta misión aún no se han eliminado de la competencia DARPA original para la que Astra desarrolló su propulsor. Los militares querían un misil que pudiera poner pequeños satélites en órbitas muy específicas sobre la Tierra de forma rápida y económica para fines de reconocimiento, y sucedió que estos satélites en particular se preocuparon más por el poder y el movimiento de las tormentas tropicales que por las tropas y los tanques.

Por eso, a pesar de este decepcionante revés, las próximas dos tandas de satélites TROPIC volarán en cohetes Astra, aunque ahora habrá que esperar a que finalice la investigación del accidente el 12 de junio. Mientras que otros pequeños propulsores como Electron de Rocket Lab e incluso LauncherOne de Virgin Orbit pueden soportar un caso de extrema necesidad, el costo y el costo de adaptar la misión para un nuevo vehículo de lanzamiento no deben subestimarse. Además, como dice el refrán: Mejor tarde que nunca.