¿Es posible reparar el telescopio Hubble sin astronautas?

El viernes día 5 de octubre de 2018 el telescopio espacial Hubble (HST) sufrió un fallo de uno de sus seis giróscopos e inmediatamente la comunidad astronómica entró en pánico. En realidad el problema, incluso si es permanente, no es crucial. El Hubble usa sus giróscopos para medir la velocidad de rotación del telescopio alrededor de sus tres ejes y optimizar así sus observaciones científicas. Estos datos, junto con los proporcionados por otros sensores, se usan para mover el telescopio empleando volantes de inercia. En un momento dado el Hubble solo usa tres giróscopos, aunque podría seguir estudiando el universo con solo uno (eso sí, no igual que ahora). Tras el fallo, el telescopio solo dispone de dos giróscopos operativos, así que probablemente se use solo uno para alargar la vida útil del otro. De hecho, entre 2005 y 2009 el Hubble estuvo funcionando con solo dos giróscopos. Pero más allá de este problema puntual, lo que está meridianamente claro es que solo es cuestión de tiempo que el telescopio deje de funcionar y nos deje huérfanos… astronómicamente hablando (esperemos que para entonces el James Webb ya esté en órbita). Así que una pregunta recurrente que veremos cada vez con más frecuencia es si resulta posible reparar este venerable telescopio en órbita.

El telescopio espacial Hubble visto desde el Atlantis en la misión STS-125 de 2009 (NASA).
El telescopio espacial Hubble visto desde el Atlantis en la misión STS-125 (SM4) de 2009 (NASA).

La cuestión puede parecer absurda porque todos los espaciotrastornados saben que el Hubble ha sido visitado por cinco misiones del transbordador que han reparado problemas más o menos graves e instalado nuevos equipos e instrumentos. Y es que el Hubble fue diseñado para permitir operaciones de mantenimiento en órbita (el principal motivo de su elevado coste). La última de estas misiones fue la SM4 (Servicing Mission 4), llevada a cabo por los astronautas de la STS-125 Atlantis en mayo de 2009. Precisamente, durante esta misión se sustituyeron los seis giróscopos por unidades totalmente nuevas. Lo que pasa es que, obviamente, el transbordador lleva siete años retirado y no hay ninguna nave tripulada en servicio que pueda reparar o mantener el telescopio Hubble. Las naves privadas CST-100 Starliner y Dragon 2 simplemente no están habilitadas para realizar actividades extravehiculares —ni siquiera disponen de trajes EVA— ni llevan brazos robot, mientras que la nave Orión solo realizará misiones más allá de la órbita baja. Con las naves tripuladas fuera de la ecuación, ¿queda alguna posibilidad?

Uno de los giróscopos del Hubble desmontado (NASA).
Localización de uno de los tres pares de giróscopos (NASA).

Sí que hay. En la misión SM4 de 2009 los astronautas instalaron un sistema de acoplamiento a la parte trasera del Hubble para permitir la visita de algún vehículo espacial. El sistema es un mecanismo andrógino de tipo LIDS (Low Impact Docking System) de 1,8 metros de diámetro parecido a los APAS empleados en la Mir y la ISS. La idea era —y es— acoplar un módulo propulsivo al final de la vida útil del telescopio para realizar una reentrada controlada (dicho módulo no se ha diseñado ni aprobado aún). Con once toneladas de masa y una órbita poco inclinada (28,5º), el Hubble no será un peligro de primer orden para la humanidad, pero tampoco es precisamente un satélite pequeño y lo mejor será evitar riesgos innecesarios. Evidentemente, este sistema también se puede usar para acoplar una nave robótica con el objetivo de mantener o reparar el telescopio.

Sistema de acoplamiento del Hubble (NASA).
Localización del sistema de acoplamiento (NASA).

El concepto, como suele ocurrir con todo lo relacionado con el espacio, no es nuevo. La NASA lo estudió seriamente tras la catástrofe del Columbia en 2003. A raíz de la tragedia se decidió que el transbordador espacial solo realizaría el número de misiones mínimo necesario para ensamblar la ISS. Esta decisión dejaba fuera cualquier misión de mantenimiento al Hubble, situado en una órbita distinta a la ISS. La misión SM4 solo sería autorizada in extremis cuando se aprobó un plan de rescate alternativo. Si había algún problema con la STS-125 Atlantis, la misión de emergencia STS-400 Endeavour hubiese despegado con cuatro astronautas para acercarse al Atlantis y rescatar a sus siete tripulantes. Este esquema de misión de emergencia LON (Launch on need) se utilizó en casi todas las misiones del shuttle a partir de la STS-107 Columbia, aunque en el caso de la SM4 era más importante porque el Atlantis no podía usar la ISS como refugio en caso de emergencia.

El ICM (NASA).
El ICM acoplado a los módulos Zaryá y Unity (NASA).

Pero antes de que la NASA decidiese arriesgarse con la SM4 se plantearon varios escenarios en los que una nave se acoplaría con el Hubble para repararlo de forma remota. Para tal fin la nave debía ir equipada con uno o varios brazos robot que jugarían el papel de los astronautas. Algunas de estas propuestas hacían uso del módulo ICM (Interim Control Module), construido por la NASA a finales de los 90 para mantener la ISS en órbita a raíz del retraso del módulo ruso Zvezdá. Finalmente el ICM no fue necesario y se quedó en tierra, pero se pensó en adaptarlo para una misión al Hubble. La nave basada en el ICM habría sido capaz de reemplazar todos los equipos e instrumentos planeados para la SM4. Por entonces el Hubble no estaba equipado con el sistema de acoplamiento LIDS, así que la maniobra de acoplamiento debía ser mucho más compleja (se usarían para tal fin los raíles de sujeción de los astronautas). El ICM permanecería acoplado al Hubble y se encargaría de su reentrada controlada al final de su vida útil. En las versiones más modestas de esta propuesta el ICM se acoplaría con el Hubble sin repararlo y se limitaría a elevar su órbita hasta el fin de la misión.

Una nave basada en el ICM se acopla con el Hubble para su mantenimiento (David Akin/NASA).

Una versión más elaborada de este proyecto, y con una disposición invertida, fue la HRV (Hubble Robotic Vehicle) de 2004. Este vehículo estaría formado por tres módulos: el EM (Ejection Module), el DM (De-orbit Module) y un sistema robótico. El EM llevaría todos los equipos para reparar y mejorar el Hubble e incluiría un brazo robot de 12 metros de largo, así como un manipulador de precisión adicional similar al Dextre de la ISS para las operaciones más delicadas. Curiosamente, el módulo DM estaría situado entre el EM y el Hubble. Una vez completado el mantenimiento robótico, el módulo EM se separaría y el DM permanecería acoplado para elevar la órbita del telescopio y, llegado el momento, efectuar su reentrada controlada.

Misión HRV (Jiegao Wang et al.)
Elementos del HRV (Jiegao Wang et al.)
Detalle del mantenimiento de la misión HRV (Jiegao Wang et al.).

A finales de la pasada década también se planteó una misión híbrida con vuelos tripulados en la que se acoplaría al Hubble una serie de módulos, incluidos elementos presurizados para permitir la presencia temporal de astronautas. Los astronautas viajarían a bordo de naves tripuladas comerciales que, además,  elevarían la órbita del complejo. Estas misiones usarían el puerto LIDS añadido en 2009, lo que facilitaría las operaciones de captura y acoplamiento. Este esquema de misión sería realizable hoy en día usando las futuras naves Dragon 2 y Starliner, pero el presupuesto de una misión tripulada comparada con una puramente robótica sería increíblemente más elevado.

Propuesta para mantenimiento del Hubble con módulos presurizados y naves tripuladas (en este caso una Crew Dragon de primera generación) (NASA).
Elementos del módulo DSM para mantenimiento del Hubble (NASA).

Todas estas propuestas fueron descartadas, principalmente por su elevado coste, pero demuestran que es perfectamente posible mantener y reparar el Hubble sin el transbordador en caso necesario. Mucho me temo que si el James Webb y el WFIRST siguen acumulando retrasos, algo nada descabellado, en los próximos años veremos nuevas reencarnaciones de estos proyectos para evitar la pérdida del único gran observatorio espacial en el espectro visible del que dispone nuestra especie.

Referencias:

  • Jiegao Wang et al, Modeling and Simulation of Robotic System for Servicing Hubble Space Telescope, Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems October 9 – 15, 2006, Beijing, China.
  • https://spacecraft.ssl.umd.edu/publications/SM4R_white_paper_r1.pdf
  • https://sspd.gsfc.nasa.gov/images/nasa_satellite%20servicing_project_report_0511.pdf


59 Comentarios

  1. Algunas veces nos olvidamos de la edad del Hubble, LLEVA SOBRE NUESTRAS CABEZAS DESDE 1990.
    En algun momento tendra algun fallo crítico y adios, no apostaría por ninguna misión de reparación o mantenimiento como las arriba descritas.
    Y lo mas grave, ningun auténtico sustituto está a la vista siquiera, y con la fortuna ya gastada, y lo que queda, del James Webb, y lo que pueda costar el WFIRST , no lo veo a medio plazo.
    saludos.

  2. ¿Y usar el puerto instalado en la última misión con un módulo que sirva para controlar la orientación del Hubble?, vamos un motor de sustituya al original. Aún así se presentará un fallo final que lo elimine de su trabajo.
    Esta máquina merece la pena ser salvada, por todo lo que nos ha dado.

    Muchas gracias Daniel.

  3. El VIERNES 5 de octubre …
    Vamos a echar de menos al Hubble. Está claro que el JWST y el WFIRST no se podrán reparar en el espacio (ni los tres satélites de eLISA). Esta nueva generación de satélites han de ser perfectos: no sé si tendrán arquitecturas redundantes o qué harán.

    1. Lo del JWST cuando falle tras ponerlo en marcha o bien al cabo de 10 años, no sabremos a donde mirar. El Hubble puede ser menos potente, pero creo que no hemos terminado de evaluar cuanto de importante es que sea reparable.

      Creo que con lo que cuesta, bien valdría una misión tripulada o no, al punto L2 TS donde se encuentre el telescopio. Actualmente es un no rotundo, pero espero que más adelante se abra una ventana a dicha misión.

        1. He ahí LA pregunta: ¿al final CÓMO quedó la cosa?
          O mejor dicho, ¿al final cómo va a quedar la cosa?

          Porque tras todas las idas y venidas del diseño, tras todos estos años de desarrollo y los que vaya uno a saber cuántos más quedan todavía por delante… el docking ring es un detalle cuyo estado concreto es curiosamente “nebuloso”.

          Por ejemplo, aquí https://www.jwst.nasa.gov/about.html
          En las imágenes se aprecia un docking ring (o eso parece) justo en la base cuadrada del spacecraft bus.

          PERO, ahí mismo, en el “interactive 3d spacecraft model” que detalla todas las partes del telescopio… ni una palabra acerca del docking ring… y donde debería estar hay una enigmática X… como diciendo ¿y aquí qué ponemos, va o no va el docking ring?

          Por eso yo hasta no verlo asumo que NO va. Así no me llevaré una decepción si estoy en lo cierto. Y si estoy equivocado, pues… ¡enhorabuena! 🙂

          Saludos.

  4. La nasa devio de haber canviado la orbita del Hubblel para que considiera con la ISS como harán los chinos con su futuro telescopio espacial que seguramente tendrá una vida útil más larga.

  5. Ojalá alguien en la NASA aproveche el retraso del James Webb y WFIRST, y proponga una misión de mantenimiento, que con lo que puede llegar a salir supera con creces el costo de un telescopio nuevo y hasta tienen puerto de atraque que facilita las cosas.

    Viendo lo que duran los giróscopos de otras sondas o telescopios y que los del Hubble se reemplazaron hace relativamente pocos años, tienen algún defecto de diseño o mucho uso? Porque durar duran poco…

    Salu2

  6. Y no es mas rentable subir un telescopio nuevo?, el hubble tiene ya 30 años a sus espaldas, es de suponer que con una fracción del precio se pueda poner en órbita un telescopio de mismas o mayores capacidades.

      1. Es cierto.
        Pero, por otro lado, la NASA metió un espejo de un metro de diámetro en el Kepler y todo ello encajado en una misión de tipo Discovery. Claro que el Kepler sólo llevaba detectores CCD en el rango visible, no infrarrojos, ni coronógrafos ni espectrógrafos.
        aún así, sinceramente, no entiendo lo del WFIRST.

  7. Que lo arreglen y cuando no se utilice mas lo desarmen y bajen por partes, luego lo ensamblen en un museo, se merece eso como minimo, ojala no lo destruyan con una reentrada

  8. Entiendo que el coste de la reparación es inferior a uno nuevo y que aquí lo importante (y más costoso) es la óptica. Casi todo lo demás puede sustituirse y modernizarse, como ya se ha hecho. Después de tantos años no hay duda de que un telescopio como el Hubble es imprescindible, incluso con el Webb y el WFIRST, que dicho sea de paso, como también salgan miopes, o les pase algo, no se pueden reparar y eso supone una ventaja competitiva importante para considerar reparar el Hubble, a pesar de su edad. Sí como dice Daniel, puede hacerse, !!hagámoslo!!.
    En el proceso aprenderemos y será muy útil para desarrollar manipuladores robóticos capaces de trabajar en órbita para, por ejemplo mantenimiento, deorbitar satélites en GEO, limpiar basura espacial, trabajar en Gateway, o en remoto desde órbita marciana.

    1. Y no sólo me refiero al desarrollo físico, también a todo lo que supone producirlos y gestionar su funcionamiento : ingeniería, programación, Técnicos, infraestructura, etc es el proceso es lo que aporta el conocimiento.

  9. Los réditos científicos que viene dejando el Hubble merecen alargar su vida útil todo lo posible. Más teniendo en cuenta, en efecto, el retraso del J Webb. En todos estos años que lleva en servicio, los telescopios terrestres han evolucionado y mejorado mucho. Creo recordar que el gran salto lo dieron los telescopios con “óptica adaptativa”, pero nada puede sustituir la observación cósmica desde el espacio….

    Larga vida al Hubble!

  10. Con la capacidad que tiene ahora la tecnología de la automatización no tiene sentido arriesgar vidas humanas y derrochar en soporte vital para que los astronautas hagan de mecánicos.
    Pienso que faltan proyectos ambiciosos para robotizar el trabajo en el espacio, que retornaría muchos beneficios, además de la reparación del Hubble. Por ejemplo:
    – Montaje en el espacio de grandes telescopios lanzados por piezas.
    – Montaje de sondas en las que se ahorre masa estructural que sólo fuera necesaria para resistir las aceleraciones del lanzamiento.
    – Construcción en ingravidez de naves tripulables grandes, que serían imposibles de lanzar desde la superficie.

  11. ¿El Escorial en órbita antes de que el Hubble diga basta?. No sé yo.

    Aunque el Hubble esté durando cómo un campeón a lo mejor habría compensado más varios telescopios desechables, que acabada su misión se olvidaran, en vez de uno pensado para ser reparado y ampliado en órbita con algo que ya no se usa.

      1. La lanzadera espacial, que era lo que se empleaba para eso, ya lleva bastantes años fuera de servicio y dudo que los Orion pudieran emplearse para ello.

  12. No existen ya módulos con brazos robóticos comandados remotamente?
    En desactivación de bombas lo usa la policía, en laboratorios que trabajan con materiales muy peligrosos….
    Por qué no se manda para arriba algo así?

  13. Hola a todos:
    Voy a decir laburrada: ¿No podría hacerse con una Soyuz?

    Sí, ya sé que es imposible por la situación geopolitica y blablablá, pero ¿sería técnicamente posible? ¿puede llegar una Soyuz a la órbita del Hubble? ¿puede acoplarse al puerto del Hubble? ¿podría hacer EVAs a esa distancia? ¿se podria llegar a permitir una misión Soyuz con tripulación únicamente de la NASA?
    Que yo sepa, la Soyuz se desarrolló enmarcada en un programa lunar, así que ¿por qué no?

    Saludos

    1. Hola,

      Una soyuz solo con astronautas americanos, no, nunca, jamás. No tendría sentido además porque el centro de control de las Soyuz está en Rusia.

      Podrían hacerse EVAS, en principio desde cualquier distancia.

      Se podría acoplar siempre y cuando se hiciesen las modificaciones necesarias para acoplarse al sistema tal como la NASA lo diseñó, así que, con pequeñas modificaciones sí.

      Puede llegar a esa órbita… en el cohete correcto (Proton), pero eso es algo que se dejó en los 70, así que en principio no es una opción. Si se pasan el suficiente tiempo en la nave, podrían llegar con un cohete soyuz, pero… no se si necesitaría acoplarse primero a una progress.

      En principio no debería llegar a una velocidad orbital mucho mayor que con la que reentra actualmente, no es como un viaje lunar, así que tampoco creo que fuese un problema.

      1. leyendo la excelente entrada de julio 2010 sobre el sistema SAS veo que no es la primera vez que se activa en vuelo, pero entiendo que sí es la primera estando en vuelo tripulado.

  14. Realmente extraño el transbordador!! Esas pequeñas cápsulas que debes llamarles forzozamente “nave” dan lástima. Espero que el orbitador del BFR llene ese enorme vacio dejado en el espacio!!

  15. Si no lo he entendido mal, los giroscopos fueron reemplazados de nuevo con la ultima mision de servicio del transbordador. No deberian los giroscopos durar mas? Sobre todo teniendo en cuenta que ya habian fallado antes?

  16. Ahora que ha fallado la Soyuz la situación se ha complicado mucho. No existe alternativa a la Soyuz para subir y bajar gente a la estación.

    La NASA se ha puesto tan tan tan tan tan tan tan exquisita con los requisitos de las naves tripuladas que ha conseguido que ahora no tengamos absolutamente NADA.

      1. real mente triste lo de la soyus pero es otro terrible síntoma del hundimiento de Rusia como nación en la era putin ojala el pueblo ruso despierte y derroquen a ese matón cuanto antes

        1. Putin ama su país, cosa que se podría poner en duda en los gobernantes occidentales, aunque si tienes razón en lo de la situación de los cohetes rusos, últimamente huele muy mal el sector aeroespacial ruso, espero depuren rápidamente el fallo y vuelvan a poder lanzar, básicamente sin ellos la ISS no le queda otra que desaparecer prematuramente.

    1. Cada vez tengo mas claro, que a raíz de la muerte de 14 astronautas en los transbordadores espaciales, la administración americana tomó la decisión de no enviar mas astronautas al espacio por muuuucho tiempo.

      Es mas, creo que le dijo a ULA, os vamos a dar miles de millones durante años para mantener los puestos de trabajo y las infraestructuras operativas y vais a hacer como que desarrolláis un lanzador y una cápsula (el SLS y la Orion), pero no se os ocurra acabarlos nunca.

      Y ya veremos lo que tardan la Dragon y la Starliner en viajar a la ISS con astronautas.

  17. ¡Dios! Acabo de verlo en la tele.
    El Soyuz FG tripulado, un cohete que consideraba infalible, ha fallado.
    Lo siento por los rusos. Más les vale espabilarse.

    ¿Altera esto el calendario de la Crew Dragon/StarLiner?

    1. A ver… que se nos disparan las teclas, el último incidente parecido fue en el 83 y también salieron ilesos los dos cosmonautas.

      Esto es rocket science, de vez en cuando algo tiene que fallar… se investiga y se evalúa, ya veremos a ver.

      1. De vez en cuando, vale. Pero esto ya huele a racha. ¿Quién habrá “taladrado” qué esta vez? ¿Coincidencia “de pata negra”… o síntoma de que “más les vale espabilarse” pero ya?

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 10 octubre, 2018
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • NASA