Cluster despierta a la fuerza de una hibernación profunda

Cluster despierta a la fuerza de una hibernación profunda

Por :Francisco M Pulido Pastor

El 15 de septiembre, los controladores de vuelo en el Centro de Operaciones Espaciales de la ESA observaron con tensión cómo 'Rumba' , el Nº. 1 de la flota de cuatro naves Cluster, era cambiado a un modo de baja potencia y profunda hibernación.

El objetivo era sobrevivir a un desafiante eclipse.

Cada año, en otoño, la flota Cluster debe pasar varias veces a través de la sombra de la Tierra con respecto al Sol. Durante estos eclipses, que duran unas tres horas, la luz del sol es bloqueada por la Tierra y los paneles solares de la nave no pueden generar electricidad.

Las baterías generan entonces la potencia eléctrica, que se usa para activar los calefactores – manteniendo caliente a la nave – y para hacer funcionar las computadoras de a bordo y mantener el control de la nave.

Sin embargo, la flota Cluster, lanzada a mediados del 2000, ha estado en órbita durante seis años y las baterías, en particular, están empezando a envejecer. Este año, la nave nº 1, Rumba, tuvo los problemas de batería más graves; Tres de las cinco han sido ya declaradas no operativas para su uso nominal y una tiene un elevado caudal de fugas.

Como resultado, los ingenieros de la misión previeron que sólo la mitad de la potencia de batería requerida por Rumba estaría disponible durante la temporada de eclipses.


El equipo ESOC, ESTEC e industria, soluciona el déficit de potencia

La deficiencia de potencia por resolver fue reconocida en el 2005, y se estableció un equipo interdisciplinario de ingenieros que comprende representantes del Equipo de Control de Vuelo del Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC), científicos del Centro de Investigación y Tecnología de la ESA (ESTEC) y el constructor de la nave, para planear una solución.

El equipo creó un modelo por computadora del comportamiento térmico de la nave para identificar con exactitud cómo podría sobrevivir a los eclipses con calentadores reducidos, o incluso sin ellos. Hubo también temas con la computadora de a bordo, diseñada para reiniciarse a si misma automáticamente en el caso de que la energía se perdiese totalmente.

'El aspecto más difícil fue encontrar un método seguro para desconectar la computadora de a bordo, desactivando su función de auto recuperación y que después fuera capaz de despertarse de su 'coma artificial' tras el eclipse', dijo Juergen Volpp, Director de Operaciones de Naves en el ESOC, en Darmstadt, Alemania.

Finalmente se encontró una solución reduciendo el uso de la potencia de a bordo a sólo un goteo, sabiendo que los eclipses de tres horas no serían lo bastante largos como para que la nave se congelara. Rumba sería puesta, de hecho, en hibernación profunda.

Pero para resolver el espinoso problema de la computadora, a los ingenieros se les ocurrió la idea de mantener la potencia durante los eclipses sólo para el decodificador, que mantiene la función de 'escucha' de la nave, o su capacidad para comprender las órdenes. Este componente necesita sólo un goteo de corriente y sería esencial para ordenar a la computadora reiniciarse una vez que el eclipse terminara.


Sin embargo, no había manera de validar completamente este modo único de hibernación de 'sólo-decodificador' desde tierra.

Así, en la noche del 15 al 16 de Septiembre, los controladores de la nave se apiñaban tensamente en la Sala de Control Dedicada del ESOC para la primera implementación en vivo del modo 'sólo-decodificador'. Casi todo a bordo de Rumba estaba completamente desconectado, con alimentación de energía sólo para el decodificador de forma que recibiera la señal de despertarse.

La tensión en la sala de control de Cluster era palpable
Una vez que la orden fue enviada, Rumba se desconectó a si misma y después entró en la zona del eclipse mientras los ingenieros comenzaban una larga, (de dos horas y media), espera silenciosa. La tensión en la sala de control de Cluster era palpable.


Cuando el previsto paso del eclipse terminó a las 22:14 UTC (00:13 CEST), los ingenieros enviaron órdenes de activar la computadora de a bordo. Tuvieron que esperar un minuto para que la computadora se reiniciara a si misma, además de cuatro segundos de procesamiento de la telemetría y tiempo de viaje de la señal. 'Nunca creímos que sesenta y cuatro segundos pudieran parecer tan largos', dijo Volpp.

Pero los meticulosos preparativos y meses de planificación resultaron magníficamente provechosos a medida que Rumba emergía de la sombra, recibía la señal de despertarse y conectaba su computadora justo como se esperaba; los controladores verificaron rápidamente que nada a bordo se había enfriado por debajo de temperaturas aceptables, y todos los sistemas volvían a estar en funcionamiento unas cuantas horas después.

La estrategia fue probada de nuevo dos días más tarde durante el siguiente – y más largo – eclipse, el 18 de Septiembre temprano. El último eclipse fue gestionado con éxito el 20 de Septiembre y la flota Cluster está ahora nominalmente operativa, continuando una de las misiones astrofísicas de la ESA de más éxito.