Airbus Defence and Space

Cluster, ¿hay alguien ahí?

La misión dure hasta diciembre de 2012

Impresión artística de los satélites Cluster, estudiando el efecto del viento solar.

Este año, un conjunto de instrumentos científicos de crucial importancia, instalados a bordo de un satélite Cluster de la Agencia Espacial Europea (ESA), construido por Airbus Defence and Space, se quedó mudo, de pronto, después de más de diez años en órbita. Como asesores del cliente, los especialistas de Airbus Defence and Space Gunther Lautenschläger y Heiner Sondermann le prestaron asistencia y consejo a la ESA, de modo que, a principios de junio, se logró la recuperación total del sistema.

Un satélite Cluster durante la fase de integración en las salas blancas del centro de Friedrichshafen de Airbus Defence and Space en 1998.La misión Cluster arrancó con dos lanzamientos dobles con Soyuz en el verano del año 2000. Desde entonces, los cuatro satélites, de idéntico diseño, han medido los efectos causados por el viento solar en el campo magnético terrestre, haciendo posible una vista excepcional de la casi imperceptible interacción existente entre el Sol y la Tierra. La misión nominal Cluster fue diseñada para durar hasta 2005. Gracias a las extraordinarias mediciones, se decidió extender la misión tres veces y ahora está previsto que dure hasta diciembre de 2012.

De los once instrumentos transportados a bordo de cada satélite, cinco integran el Wave Experiment Consortium (WEC), que se utiliza para medir campos eléctricos y magnéticos. Todos los sensores funcionan a la vez, durante el procedimiento de medida, para lograr una observación coherente. Pero, el 5 de marzo, los instrumentos WEC del tercer satélite Cluster, llamado Samba, se desconectaron debido a la alarma provocada por un monitor de a bordo, sin que fuese posible activarlos de nuevo.

Sección de la plataforma de equipos principal de Cluster, mostrando los instrumentos: STAFF (1), EFW (2), DWP (3), WHISPER (4) y WBD (5). Todos ellos conforman el conjunto WEC (WAVE Experiment Consortium). (© ESA)

Los Controladores del Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) de la ESA, ubicado en Darmstadt, Alemania, aplicaron de inmediato procedimientos estándar de recuperación, pero los instrumentos no reaccionaron. Heiner Sondermann, ingeniero de sistemas eléctricos de los satélites Cluster de Airbus Defence and Space, dice: “La falta de respuesta del instrumento y de informaciones sobre su consumo de corriente nos hizo suponer un defecto de funcionamiento de dicho instrumento o bien un cortocircuito”. Una avería permanente del mismo hubiera significado una importante disminución de los datos científicos obtenidos y, prácticamente, el fin de la misión Cluster.

ESOC activó, asimismo, la alimentación de energía de emergencia, pero el limitador de corriente (Latching Current Limiter, LCL) de la unidad de distribución de potencia (Power Distribution Unit, PDU) la interrumpió de inmediato como medida de precaución destinada a proteger la barra colectora principal del satélite, en caso de cortocircuito del instrumento.

Ingenieros, trabajando en la sala de control de Cluster en ESOC, el Centro Europeo de Operaciones Espaciales de la ESA, en Darmstadt, Alemania. (© ESA / J. Mai)En las semanas siguientes, el equipo de la ESA, encargado del control de Cluster en ESOC, colaboró estrechamente con los especialistas de Airbus Defence and Space, así como con los científicos y los fabricantes del WEC y con otros equipos de la ESA. El especialista en ingeniería de sistemas de Airbus Defence and Space, Gunther Lautenschläger, propuso a ESOC emplear un módulo inactivo de software de a bordo para medir el pico de corriente generado al poner en marcha el instrumento WEC. Ese programa se había utilizado por última vez tras el lanzamiento, nada menos que diez años antes, para controlar el despliegue correcto de los booms o postes de la antena y del instrumento.

La curva de corriente, obtenida por telemetría, mostró un cortocircuito en el instrumento. En consecuencia, se supuso que los cinco conmutadores de potencia de los instrumentos WEC estaban probablemente bloqueados en posición “desconectado”. Así, el pico de corriente producido al activar los cinco instrumentos, al mismo tiempo, excedía al de la corriente nominal de desconexión por el limitador de corriente (LCL). 

La única alternativa era activar el conjunto de instrumentos WEC, conectando las alimentaciones de corriente principal y de emergencia del satélite simultáneamente. Pero ello lo impedían, tanto el diseño de la unidad de distribución (PDU), como el protocolo de bus de a bordo. Después de estudiar diversas posibles soluciones, descartables todas ellas, los especialistas de la ESA y Airbus Defence and Space dieron con una “puerta secreta”.

Gunther Lautenschläger, director del proyecto Cluster de Airbus Defence and Space, en la sala de control de ESOC en Darmstadt, durante la campaña de lanzamiento en el año 2000Dicha solución la explica Gunther Lautenschläger, el experto de Airbus Defence and Space: “Un requisito operacional, leído en el manual de la PDU –algo que normalmente nunca se hace– nos dio la idea de dividir una orden en dos partes, para activar los limitadores de corriente principal y de emergencia al mismo tiempo. Partiendo de esta idea, se nos ocurrió un procedimiento de recuperación que al final tuvo éxito”.

Como informó la ESA, por fin, el 1 de junio, en medio de un tenso ambiente en la sala de control, se transmitió una serie de órdenes y, para inmenso alivio de todos, los conmutadores de potencia pasaron a la posición “conectado”. Y el obstinado WEC se despertó de nuevo a la vida. Desde entonces, Cluster funciona con normalidad y ahora se están adoptando medidas para evitar que tales defectos se repitan en el futuro. 

"Cuando todo transcurre conforme a lo previsto, el desarrollo de una misión puede convertirse en rutina”, dijo Manfred Warhaut de la ESA, jefe de operaciones de la misión, “pero cuando surge un problema inesperado, lo que de verdad se quiere es disponer de un equipo experimentado y talentoso para resolverlo”.

Heiner Sondermann resume: “Cuando se sabe lo que se hace, hay veces que se puede asumir el riesgo de ir por fuera de la carretera; por suerte, ha dado resultado”.

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