Lanzamiento del observatorio de rayos X japonés Hitomi (ASTRO-H)

La agencia espacial japonesa JAXA lanzó el 17 de febrero de 2016 a las 08:45 UTC un cohete H-IIA (H2A 202, misión F30) desde la rampa LP-1 del Centro de Lanzamiento de Yoshinobu en Tanegashima con el observatorio espacial de rayos X Hitomi (ASTRO-H). La órbita inicial fue de 565 x 580 kilómetros y 31º de inclinación. Junto con Hitomi se pusieron en órbita tres pequeños satélites: ChubuSat 2 (50 kg, para medir la radiación solar), ChubuSat 3 (50 kg) y Horyu 4 (10 kg). Este ha sido el 30º lanzamiento de un cohete H-IIA.

Representación artística de Hitomi (ASTRO-H) (JAXA).
Representación artística de Hitomi (ASTRO-H) (JAXA).

Hitomi (ASTRO-H)

Hitomi (ひとみ), también llamado ASTRO-H antes del lanzamiento, o NeXT (New X-ray Telescope), es un telescopio espacial de rayos X de 2700 kg construido por la agencia espacial japonesa JAXA con colaboración con la NASA. Estudiará los fenómenos energéticos del Universo en el rango de energías de 0,3 a 600 keV con una sensibilidad sin precedentes. Hitomi incluye cuatro telescopios de rayos X y cuatro tipos de instrumentos. Su resolución espacial no es tan alta como la del telescopio Chandra de la NASA, pero si lo será su resolución espectral.

Hitomi antes del lanzamiento (JAXA).
Hitomi antes del lanzamiento (JAXA).
Hitomi (ASTRO-H) (JAXA).
Hitomi (ASTRO-H) y sus instrumentos (JAXA).

Dos telescopios de rayos X ‘blandos’ (SXT-S y SXT-I) de óptica rasante tienen 45 centímetros de diámetro y 5,6 metros de focal están formados por 200 estructuras concéntricas de aluminio. Estos telescopios alimentan dos instrumentos:

  • SXS (Soft X-ray Spectrometer): se trata del instrumento principal a pesar de tener solamente 36 píxeles. Suministrado por la NASA, es un espectrómetro de rayos X que usa tecnología de microcalorimetría en vez de CCDs para alcanzar una precisión espectral nunca vista (inferior a 7 eV) en el rango de energías de 0,3 a 12 keV. Utiliza helio líquido para enfriar los sensores hasta 50 miliKelvin por encima del cero absoluto. La reserva de helio limita la vida útil de la misión a tres años aproximadamente.
  • SXI (Soft Ray Imager): es una cámara de rayos X blandos (0,4-12 keV) mediante CCDs con una resolución angular de 1,3 minutos de arco que operará a -120º C.
Uno de los telescopios de óptica rasante SXT (JAXA).
Uno de los telescopios de óptica rasante SXT (JAXA).

Otros dos telescopios HXT (Hard X-ray Telescopes) de rayos X ‘duros’ -más energéticos- de 45 centímetros de diámetro y 12 metros de focal se usan para dos cámaras de rayos X de energías de entre 5 y 80 keV (dos unidades) denominadas HXI (Hard X-ray Imager). Las HXI están situadas en el extremo de un mástil desplegable de 6 metros para permitir alcanzar la distancia focal más larga de los telescopios de rayos X energéticos. Además Hitomi cuenta con dos detectores de rayos X energéticos y rayos gamma suaves (40-600 keV) llamado SGD (Soft Gamma Ray Detector) basados en los sensores del satélite europeo Integral.

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Instrumentos de ASTRO-H (JAXA).
Rango espectral de los instrumentos de Hitomi (JAXA).
Rango espectral de los instrumentos de Hitomi (JAXA).
Características de los instrumentos de Hitomi (JAXA).
Características de los instrumentos de Hitomi (JAXA).

El instrumento SXS de la NASA fue diseñado originalmente a principios de los años 90 para la misión AXAF-S, que sería cancelada. En el año 2000 fue lanzado en el telescopio Astro-E japonés, que resultó destruido durante el lanzamiento. Finalmente pudo alcanzar la órbita en 2005 a bordo del telescopio de rayos X japonés Suzaku (Astro-E2), pero un fallo del sistema de refrigeración provocó su fracaso prematuro.

Hitomi es el sexto observatorio espacial de rayos X y el más grande y sensible lanzado hasta la fecha. Ha costado unos 270 millones de dólares.

Otra vista de los instrumentos de Hitomi (JAXA).
Otra vista de los instrumentos de Hitomi (JAXA).

Observatorios espaciales de rayos X japoneses:

  • Hakucho: lanzado el 21 de febrero de 1979 por un cohete Mu-3C.
  • Tenma (ASTRO-B): lanzado el 20 de febrero de 1983 por un cohete Mu-3S.
  • Ginga (ASTRO-C): lanzado el 5 de febrero de 1987 por un cohete Mu-3S2.
  • ASCA (ASTRO-D): lanzado el 20 de febrero de 1983 por un cohete Mu-3S.
  • ASTRO-E: lanzamiento fracasdo el 10 de febrero de 2000 por un cohete Mu-5.
  • Suzaku (ASTRO-E2): lanzado el 10 de julio de 2005 por un cohete Mu-5.
Observatorios espaciales japoneses (JAXA).
Observatorios espaciales de rayos X japoneses (JAXA).

Cohete H-IIA

El H-IIA es un lanzador de dos etapas con una capacidad de colocar diez toneladas en una órbita baja con una inclinación de 30º, 5,95 toneladas en una órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) o 2,5 toneladas en una misión interplanetaria. Tiene una longitud de 53 metros y un diámetro de 4 metros. Está fabricado por Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (三菱重工業株式会社) y realizó su vuelo inaugural en 2001.

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Cohete H-IIA (Mitsubishi).
Imagen 8
Características del H-IIA (JAXA).

Este cohete viene en cinco versiones según el número de aceleradores de combustible sólido, SRB (Solid Rocket Booster), que se acoplan a la primera etapa. La versión empleada en esta misión ha sido la H2A202, con dos SRB-A. El H-IIA puede llevar hasta cuatro SRB-A y cuatro SSB (Solid Strap-on Booster). La versión H2A202 tiene una masa al lanzamiento de 289 toneladas (sin la carga útil) y la H2A204 tiene una masa de 443 toneladas.

Incorpora en su primera etapa el motor criogénico LE-7A que, con 870-1098 kN de empuje, 440 segundos de impulso específico (Isp) y 390 segundos de funcionamiento, se sitúa en la misma categoría que el motor Vulcain del Ariane 5. Durante el lanzamiento, el empuje de este motor puede reducirse hasta el 72% nominal. La primera etapa tiene una longitud de 37,2 metros y un diámetro de 4 metros, con una masa de 114 toneladas (incluyendo 100 toneladas de propelentes). Los cohetes de combustible sólido SRB-A tienen una longitud de 15,1 m y un diámetro de 2,5 m, con una masa de 77 toneladas. Funcionan durante los primeros 120 segundos del vuelo y proporcionan un empuje de 2520 kN (H2A202) o 2300 kN (H2A204) cada uno, con un Isp de 283 segundos (comparados con los 6470 kN de los SRB del Ariane 5). Queman una mezcla de polibutadieno compuesto (HTPB).

La segunda etapa, criogénica también, tiene una longitud de 9,2 m y un diámetro de 4 m. Su masa es de 20 toneladas y tiene un motor LE-5B que desarrolla un empuje de 137,2 kN, modificable hasta en un 5%,y tiene un Isp de 448 segundos. Este motor es descendiente del LE-5, el primer motor criogénico desarrollado en Japón para el cohete H-I.

Cohete H2A204 (JAXA).
Cohete H2A204 (JAXA).

El H2A 202 es la versión menos potente del H-IIA, con una capacidad en GTO de 4 toneladas. La versión más potente, la H2A 204, con cuatro SRB-A, puede colocar en GTO hasta 5,95 toneladas. Japón también cuenta con el cohete H-IIB, una versión más potente del H-IIA capaz de situar 16,5 toneladas en LEO que se usa para poner en órbita la nave de carga HTV con suministros para la ISS.

H2A202 (izquierda) y H2A204 (JAXA).
H2A202 (izquierda) y H2A204 (JAXA).
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Versiones del cohete H-II en servicio (JAXA).
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Centro de lanzamiento de Tanegashima (JAXA).
El centro de lanzamiento (JAXA).
El centro de lanzamiento (JAXA).
Fases en la preparación del lanzamiento (JAXA).
Fases en la preparación del lanzamiento (JAXA).
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Fases del lanzamiento del H-IIA (JAXA).
Trayectoria del lanzamiento (JAXA).
Trayectoria del lanzamiento (JAXA).
Trayectoria de lanzamiento (JAXA).
Trayectoria de lanzamiento (JAXA).

8 Comentarios

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JosemiJosemi

Creo que la version que han utilizado es la H2A202 con 2 SRB, no con 4 como dices en tu entrada.

vipondiuvipondiu

Magnífico post como siempre.
Tengo una duda; porque el helio evaporado en los telescopios espaciales como el Herschel, el Spitzer o el Hitomi se deja perder en el vacio? Me imagino que un sistema criogénico que reliquara el vapor no sería la parte técnicamente mas compleja, y alargaría indefinidamente la vida útil del instrumento principal…
Gracias de antebrazo

Pedro

Nos ha durado bien poco la alegría: el Astro-H está fuera de servicio y va a ser muy difícil que lo resuciten :-(

1 Trackback

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