SpaceX al rescate del telescopio espacial Hubble

Por Daniel Marín, el 10 octubre, 2022. Categoría(s): Astronáutica • Comercial • NASA • SpaceX ✎ 164

El pasado 29 de septiembre SpaceX y la NASA anunciaron la posibilidad de realizar una misión con una nave Dragon para elevar la órbita del telescopio espacial Hubble. En los próximos meses, la agencia espacial y SpaceX estudiarán si es posible llevar a cabo una misión de este tipo sin que afecte al retorno científico del veterano observatorio. Para la NASA es un chollo, porque la misión le saldrá gratis. ¿Y cómo es esto posible? Pues porque estaría financiada por la empresa de Musk y por Jared Isaacman, el multimillonario detrás de la misión turística Inspiration4 y de las próximas misiones Polaris de SpaceX. Ahora bien, ¿es necesario salvar al Hubble? ¿Qué dificultades podría tener una misión así?

El Telescopio Espacial Hubble visto durante la misión de servicio SM4 de 2009 (NASA).

El Telescopio Espacial Hubble (HST) fue lanzado el 24 de abril de 1990 y ha sido objeto de cinco misiones de mantenimiento del transbordador espacial. Estas misiones, efectuadas entre 1993 y 2009, repararon desperfectos y cambiaron instrumentos científicos y elementos claves del satélite, como ordenadores, paneles solares o volantes de inercia. Además, elevaron la órbita del observatorio regularmente para compensar el pequeño pero constante frenado atmosférico. Y es este último punto el que resulta importante para la misión de mantenimiento de SpaceX. El Hubble está situado en una órbita baja alrededor de la Tierra con una altitud de unos 570 kilómetros, es decir, bastante por encima de la ISS, que está a unos 400 kilómetros. Pero el telescopio espacial carece de un sistema de propulsión propio —solamente usa volantes de inercia para orientarse—, así que, sin intervención externa, su destino es inevitable: reentrar sin control en la atmósfera terrestre.

La Dragon 2 de carga CRS-25 (C208) se acerca a la ISS el 15 de julio de 2022. En la parte frontal, a ambos lados del sistema de acoplamiento, se aprecian los 4 impulsores Draco principales (NASA).

El principal propósito de la misión de SpaceX y Polaris no sería reparar el Hubble si sufriese algún fallo grave, pero sí elevar la órbita para aumentar su vida útil. El objetivo es elevar el perigeo un mínimo de entre 40 y 70 kilómetros, lo que permitiría que el Hubble pueda funcionar entre 15 y 20 años más. Dependiendo de la actividad solar, al Hubble le queda todavía más de una década antes de sucumbir a una reentrada destructiva, así que pareciera que una misión como la que plantea SpaceX no es una prioridad porque hay mucho tiempo por delante y es más probable que antes falle algún sistema crítico del satélite. Sin embargo, no es mucho tiempo si tenemos en cuenta que preparar una misión de este tipo no es algo baladí, pero, sobre todo, porque hay un factor que no se suele tener en cuenta cuando se habla de este tipo de misiones: antes de que el Hubble reentre, si sus volantes de inercia no funcionan adecuadamente comenzará a girar sin control por efecto del rozamiento atmosférico. Y esto es un elemento crucial, pues si la velocidad de giro es excesiva, será muy difícil que se acople cualquier vehículo.

Velocidades de giro máximas del Hubble en función de la órbita para permitir el acoplamiento con otra nave (NASA).

Después de las misiones de mantenimiento, el Hubble tiene una masa de 12,22 toneladas (eran unas 11,11 toneladas cuando fue lanzado) y un diámetro máximo de 4,3 metros. Durante la última misión de servicio, los astronautas instalaron un sistema de acoplamiento andrógino SCM (Soft Capture Mechanism) de tipo LIDS (Impact Docking System) en la parte trasera del telescopio. Para 2027 se estima que el perigeo de la órbita del Hubble habrá descendido hasta los 500 kilómetros. A esta altitud, el rozamiento es lo suficiente intenso como para hacer girar sin control el telescopio a unos 0,22º por segundo en alguno de los tres ejes en caso de que los volantes de inercia hayan sufrido algún fallo. Esta velocidad de giro es decisiva porque se considera que es la máxima permitida para efectuar un acoplamiento seguro con el sistema LIDS. Por este motivo, la NASA no tiene tanto tiempo para planificar una misión de estas características como pudiera parecer.

Parte trasera del Hubble. En el centro se aprecia el mecanismo LIDS instalado en 2009 para el acoplamiento (NASA).

En el pasado la NASA ha efectuado varios estudios preliminares con el fin de estudiar la viabilidad de lanzar una misión robótica para elevar la órbita o hacer reentrar de forma controlada el Hubble. En estos estudios, como por ejemplo la propuesta CHASER (Capture Hubble and Safe Re-entry), la nave automática debía disponer de un brazo robot además del sistema LIDS. La razón de incluir un brazo es que permite una captura con velocidades de giro mayores que las soportadas por el sistema LIDS. La propuesta de SpaceX, en principio, no incluye ningún brazo robot y la Dragon se acoplaría con el Hubble, de forma un tanto contraintuitiva, por la parte trasera —«el maletero»—, a pesar de que la nave tiene el sistema de acoplamiento en la parte frontal. El motivo es que para elevar la órbita del Hubble es necesario, lógicamente, encender los motores de la Dragon, pero recordemos que los cuatro impulsores Draco principales de este vehículo están situados justamente en la parte delantera de la cápsula. Por tanto, habría que diseñar un nuevo sistema de acoplamiento trasero específico para esta misión y, si la misión es tripulada, entrenar a la tripulación para que efectúe un acoplamiento «marcha atrás».

Jared Isaacman (derecha), con el resto de tripulantes de la misión Polaris Dawn: Sarah Gillis, Anna Menon y Scott Poteet (NASA).

El estudio que ahora debe realizar la NASA junto con SpaceX permitirá aclarar si la misión para elevar la órbita se puede llevar a cabo con una Dragon 2 de carga no tripulada o es mejor usar una Crew Dragon con astronautas. También deja la puerta abierta para misiones posteriores —o una única misión más compleja— que no solo eleven la órbita, sino que también permitan reparar o mantener el veterano telescopio (en estas hipotéticas misiones de servicio se podría emplear el traje extravehicular que SpaceX está desarrollando para la misión Polaris Dawn de Isaacman). Asimismo, habrá que abordar otros problemas potenciales de la misión, como es el efecto de los impulsores Draco sobre los paneles solares y los sensores del Hubble —recordemos que el shuttle capturaba el telescopio con el brazo robot—, cómo afectará la relación de masas y el centro de gravedad del conjunto a la maniobra propulsiva —con una masa de unas 13 toneladas, la Dragon 2 es más masiva que el Hubble, aunque por poco— o las usuales consideraciones térmicas y de iluminación. Con esta propuesta, Jared Isaacman confirma su intención de llevar a cabo misiones espaciales privadas que sean útiles, alejándose así del resto de actores que abundan en el, a veces deprimente, panorama del turismo espacial. Así que, bienvenida sea esta iniciativa si sirve para aumentar la vida útil del Hubble.

Referencias:

  • https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-spacex-to-study-hubble-telescope-reboost-possibility
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/orbitaldebris2019/orbital2019paper/pdf/6125.pdf


164 Comentarios

  1. Fuera del tema (en parte):
    https://www.theguardian.com/culture/2022/oct/11/it-felt-like-a-funeral-william-shatner-reflects-on-voyage-to-space
    El intérprete del capitán James Kirk en Star Trek al llegar al espacio real se sintió como en un funeral.
    «Fue uno de los sentimientos de dolor más fuertes que he encontrado. El contraste entre la cruel frialdad del espacio y la cálida crianza de la Tierra debajo me llenó de una tristeza abrumadora.»

    ¿Qué necesidad hay hoy día, con la capacidad de automatización que hay, de llevar una nave tripulada para empujar al Hubble?
    Sería muchísimo más caro que hacerlo con un remolcador y, además de arriesgar personas, se añadiría el riesgo de que los turistas, por una torpeza, arruinasen el telescopio.

    1. Porque se supone que es un aprovechamiento y no una misión específica para la NASA. Por eso, el coste para la NASA se supone puede ser inferior al de una misión completa o incluso gratis.
      Es de suponer que irá un piloto experimentado, capaz de gestionar bien el acoplamiento. Mientras no salgan de la nave, no sé qué daño le pueden hacer los turistas al Hubble desde el interior de la Dragon.
      En cualquier caso, precisamente es lo que están estudiando ahora. Esperemos a los resultados del estudio.

        1. Hombre, no sé yo si el descorche de una botella de champán en el vacio (en el exterior de la cápsula, se supone) podría tener muchas consecuancias, siempre que apuntes con el corcho a cualquier otro sitio que no sea el propio Hubble.

          ¿Qué capacidad de empujar a un humano con traje EVA tendría una botella de champán? al final tienes menos de 1kg de masa propulsable, a presiones no muy altas…no creo que pudieran darle mucho impulso a un astronatuta de unos 100kg (con el traje EVA)..

          1. Bueno, para hacer girar el telescopio, ya darían los gases de champán. Y lo peor sería si acaba el espejo con una capa de escarcha encima. Yo no jugaría con eso al lado de algo tan delicado🙂

          2. Fisivi, de verdad crees que 750 gr de champán a 4 atmósferas de presión podrían hacer girar un telescopio de 12000000 gr que además lleva volantes de inercia?
            Otra cosa es lo de pringar el espejo, que también me parece casi imposible. Sí la botella se saca de la nave y le dal el sol, estallaría y el champán pasaría ser gaseoso. Sí no le da el sol se congelaría y rompería la botella. Así que no habría descorche en ningún caso con una botella normal

  2. Merece ser salvado y cuando se pueda recuperado para que en el futuro se pueda admirar una máquina que ha dado muchísmo a la ciencia (más allá del deber).
    Una misión con la dragon que lo suba y otra de la starlink que cuando vuelva de un trabajo ¿intente recuperarlo?

  3. Estoy decepcionado. A estas alturas, ya debería haber un repuesto para el Hubble. Es más, hablaría de repuestos. Porque las necesidades de estudio astronómicas, con la búsqueda de exoplanetas, por ejemplo, es algo que necesita muchos más telescopios espaciales.

    Pues claro, que estoy a favor de reciclar y recuperar un telescopio como el Hubble. Pero esa necesidad de recuperar un aparato que tiene 30 años de vida, pues me inquieta. Sobre todo porque se intenta jubilar a la ISS y tampoco le veo yo una necesidad, más allá de los costes de mantenimiento. Debería ser un ejemplo de reutilización y reciclaje. Para mí el Hubble y la ISS son casos opuestos. Bueno, no importa.

    Espero que esta colaboración entre Space-X y NASA llegue a buen puerto. Parece factible el proyecto. Tal como se comenta, parece algo positivo en cuanto al uso del espacio para cuestiones prácticas. Ojalá haya más proyectos útiles. A falta de pan, buenas son tortas … a falta de un Shuttle, buena es una Dragon.

    1. Lo que a mi gustaría, y supongo que a muchos mas también, es poder tener un telescopio en órbita con un espejo decente, a poder ser mayor que el del Hubble, pero sobre todo con un coronografo situado a la distancia correcta, y que en perfecta sincronia con el telescopio nos permita tapar las estrellas que nos ciegan con su luz, y nos permitiese mirar con otros ojos esos planetas que las órbitan.

      El Hubble esta bien, pero ya es hora de dar un paso adelante.

      por pedir que no quede 😂

      1. Lo más probable es que la NASA termine con algún sustituto del Hubble pero de espejo de menor tamaño. Creo que los espejos «comerciales» más grandes que se están lanzando ahora al espacio son del entorno de 1 metro. Por ahí van a ir los tiros.
        Un telescopio con base comercial de ese tipo, en teoría podría salir por unos pocos cientos de millones, espero.
        La cuestión es si las empresas de observación de la Tierra van a dar el salto algún día a espejos de 2 ó 2.4 metros tipo el del Hubble o es innecesario para observación terrestre / económicamente inviable incluso aunque fuese técnicamente viable.
        Por otro lado, la realidad es que los astrónomos están demandando últimamente más telescopios de gran campo (Euclid, el telescopio espacial chino, el Roman…) frente a los espejos de campo estrecho tradicionales tipo Hubble. Así que es un poco comparar peras con manzanas.

          1. Por lo que conozco de Maxar y otras EO, no creo que veamos telescopios comerciales de 2 metros de díametro el espejo…lo que se está haciendo es más pequeños y más números, además de la tecnología SAR…

          2. ya, la verdad es que con los espejos de 1 metro ya se consiguen imágenes brutales.
            Pero ¿hay mercado (en el futuro) para fotos del doble de resolución? puede que sí. A partir de ahí, partiendo de hacer espejos de dos metros como churros para el mercado de observación terrestre, puedes hacer telescopios espaciales «asequibles» con espejos de 2 m.

    2. Poli, mientras el espejo esté bien, ya tienes el telescopio hecho y te sirve para siempre (vale, he simplificado muchísimo)
      Joer, que seguimos usando el telescopio Hale de los 50, montándole sus buenos instrumentos del siglo XXI. Lo importante es el espejo y no podemos dejar de lado que ya tenemos el espejo del Hubble en el espacio. Hay que intentar seguir usándolo mientras sea económicamente viable.
      https://www.mdscc.nasa.gov/index.php/2020/01/24/nessi-surge-como-una-nueva-herramienta-para-estudiar-atmosferas-de-exoplanetas/

  4. El cohete más grande y potente de la historia está en Starbase, Tx.

    Parece una película de ciencia-ficción de los años 50, pero son imágenes reales. No son maquetas en un estudio de Hollywood:

    https://twitter.com/nextspaceflight/status/1580018852775153664?s=20&t=9q0G77XtSIcz4x331GLUiw

    A todo el mundo le gustan esas películas, pero nadie esperaba que alguien las hiciera realidad.
    ¿Quién ha soñado esto? ¿Quién lo ha hecho realidad? Gracias al Cielo por Elon Musk, el demiurgo de la cohetería.
    Un ejemplo más de que SpX está en otra dimensión.

    B7 + S24 = 39 motores Raptor (36 SL y 3 Vac) en el pad de lanzamiento.

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Por Daniel Marín, publicado el 10 octubre, 2022
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