Globo de Martitz
1990/10/01 Blamont, Jacques Iturria: Elhuyar aldizkaria
Cuando mi amiga Eslaba Likin, del Instituto de Investigación Espacial de la SEBS, me informó de la sugerencia, propuse que a primera hora de la mañana (cuando el gas atmosférico dentro del globo calienta los soles) podía volar durante el día y quedarse de noche en algún lugar. Inicialmente el sistema necesitaba dos globos. Desde entonces, el estudio realizado por la agencia espacial francesa (CNES = Centre National d’Etudes Satiales) ha demostrado que una misma obra puede realizarse utilizando un solo globo. Ese es el diseño que se utilizará en la misión franco-soviética Martitz 94.
En la reunión de trabajo franco-soviética celebrada en septiembre de 1986 en la costa del Mar Negro, se alcanzó el consenso entre ambas partes y se comenzó a analizar cómo podría ser el globo marciano.
Globo muy ligero y grande
No era fácil decidir cómo podía ser el globo, porque Dios no había creado la atmósfera de Martitz para que los humanos volaran allí. La densidad atmosférica a nivel de suelo es igual a la existente a 35 km de altitud en la atmósfera terrestre. Por lo tanto, el globo debía ser muy ligero y muy grande. Ligeras significaba tener una tela muy fina, por lo que el tamaño del globo era muy limitado. Handi significa que el volumen total debía ser de varios miles de metros cúbicos, lo que le permitiría mantenerse sin tener en cuenta la carga útil. La carga que se puede llevar hasta el Martes está limitada, por lo que la carga máxima que podía llevar el globo era de 20-25 kg.
El diseño actual tiene en cuenta la gondola aérea de 15 kg y la cuerda guía de 13,5 kg que cuelga. Por la noche, parte de esta última se tumba hacia el suelo. Los soviéticos se han encargado de hacer el sistema de inflado del globo y el góndola, y los franceses harán el globo y la cuerda guía.
Desde el principio, lo que podía hacer el globo era muy claro: recoger los datos de campo necesarios para diseñar en el futuro vehículos y otros útiles que se instalarán en la superficie de Marte. En aquella época los EE.UU. y la Unión Soviética estaban preparando misiones especiales a Marte; misiones que traerán muestras de suelo a la Tierra en Marte. Como precursor de estas misiones, el globo puede realizar multitud de imágenes de alta resolución, medir la reflectancia de las piedras y sondear el suelo hasta un kilómetro de profundidad mediante ondas electromagnéticas. Como puede recorrer miles de kilómetros a lo largo de la misión, el globo puede explotar muchos lugares.
El límite de las misiones planarias actuales es que los recursos que puedes llevar estén limitados a los que pueden salir de la Tierra. Por ejemplo, el globo llevaría una cantidad limitada de gas de retención, por lo que el globo deberá diseñarse en función de esa cantidad concreta y limitada de gas.
Uno de los recursos más limitados y preciados es la energía. Toda la energía que necesita el globo la suministran las baterías. El límite de masa impide transportar más de 3 kg de baterías. Esto puede alcanzar un máximo de 1 kW/h durante la misión. La duración prevista es de unos diez días.
En la instrumentación del globo, la mayor energía disipadora será la emisora de radio que transmita los datos obtenidos por el globo. Dado que la energía necesaria para la emisión directa de datos a la Tierra sería muy grande, los datos serán enviados a un satélite que orbitará Martitz y que los remitirá posteriormente a la Tierra.
Ahogo de datos
En 1986 los globos utilizados por los soviéticos en Venus transmitían directamente los datos a la Tierra a una velocidad muy baja: 2.400 bits por hora. Una imagen de 500 por 5.000 píxeles contiene aproximadamente 2 millones de bits. La emisión directa de una imagen de este tipo a la Tierra requeriría una transmisión continua de tres días.
Por eso, desde el principio planificamos que un satélite soviético iba a recibir datos. La órbita de este satélite es excéntrica (muy elíptica) y el apogeo, el punto más alejado, se encuentra entre 10.000 y 20.000 km de la superficie de Martitz. Este tipo de órbita excéntrica es necesaria para sincronizar el satélite con la rotación de la Tierra. Por otro lado, el satélite recibirá los datos durante media hora dos veces al día del globo.
En estas condiciones, el suministro energético del globo puede asegurar una velocidad de transmisión de 16 kilobit/s. Esto en el mejor de los casos significa 60 imágenes al día.
Pensemos que queremos que la cámara tome fotos de 10 cm de resolución para poder elegir el lugar donde se posará el futuro vehículo de Martitz. Toda imagen (500 x 500 píxeles) nos muestra el cuadrado de 50 x 50 m de la superficie de Martitz. Bajo estas condiciones, el trabajo de un día cubrirá una superficie de 1.000 x 300 m.
Si el objetivo del globo es hacer muchas fotos en Marte, hay que hacer algo para aliviar el estrangulamiento de la transmisión.
Ganas de caminar
A finales de 1986, la NASA organizó un grupo de trabajo bajo la dirección del experto en Martitz, Michael Kv, del Instituto de Geología de los EEUU. El equipo de trabajo tenía la obligación de definir los objetivos científicos de una posible misión que incluyera los parámetros de envío del vehículo automático a Marte/recogida de muestras/aporte de muestras a la Tierra. Yo formaba parte de ese grupo y a finales de mayo de 1987 nos reunimos en el Jet Propulsion Laboratory en la Pasadena de California. El objetivo extrínseco del grupo era definir cuanto antes qué novedades se podían introducir en la carga científica de la sonda Mars Observer.
El trabajo del Mars Observer de la NASA consistía en estudiar la geología superficial y la climatología del planeta rojo. La misión se había retrasado de 1990 a 1992 debido a problemas presupuestarios. Sin embargo, en 1987 había muy poco tiempo y sólo podían realizarse pequeños cambios.
El 22 de mayo, en una reunión del grupo, mi espíritu de caminante estaba fuera de clase y me azotó una idea: Mars Observer se situará en órbita circular y atravesará el ecuador de Martitz a 360 km de altitud dos veces al día, a las dos de la mañana y al mediodía. Esto significa: Cualquier estación, situada en la superficie de Martitz, paralizada o en movimiento lento (el globo), “verá” dos veces al día Mars Observer, a las dos del mediodía y de la madrugada.
La distancia mínima de la órbita entre el Mars Observer y la estación del suelo oscila entre 360 y 900 km. Por lo tanto, mucho más cerca que el satélite soviético de la misión Martitz 94, que estará a 10.000 km. La idea se basaba en: Uso de Mars Observer a globótico para la recogida y transmisión de datos, ya que utilizando la misma energía se puede transmitir mucha mayor cantidad de información.
Enseguida les expliqué la idea a varios amigos del grupo y todos me dijeron que profundieran más. Con un poco de tiempo trabajando en casa, me di cuenta de: Que la instalación de una pequeña antena en el Mars Observer permitía recibir datos a 160 kilobit/s. ¡Compara con la velocidad de 16 kilobit/s de la sonda soviética! Al director del equipo le fasció: El suministro energético de la misión del globo es limitado, pero los primeros cálculos indican que para la misión del globo puede ser muy conveniente la presencia de un receptor en el Mars Observer. Al mismo tiempo, es muy adecuado para la pequeña estación sostenible que queremos proponer a los soviéticos.
En la próxima reunión del grupo de trabajo (el 29 de junio en Houston, Texas), presenté la idea y sugirió que se podía presentar en la reunión del Grupo de Cooperación EBB/SESB que estaba a punto de realizarse.
Entonces supí que todo el sistema de datos del Mars Observer ya estaba “reservado”. Para hacer frente a este problema, propuse enviar los datos a través de la cámara del Mars Observer (MOC) y guardar los datos en la memoria de los MOC. El sistema de datos de MOC, debidamente formateado con los datos del globo, no diferenciará sus datos de los enviados por el globo, por lo que no se cargará hardware adicional en la sonda. Sin aquel truco, la propuesta hubiera sido suspendida.
Más reuniones
Mi idea se tomó con entusiasmo y fue la primera en la lista de cambios propuesta a la misión Mars Observer. La NASA encargó inmediatamente un pre-estudio. La idea logró superar el examen y parecía cada vez más sana desde el punto de vista técnico.
En aquel momento tenía que subir a una gran montaña. Tenía que vender una idea curiosa a la agencia espacial norteamericana, soviética y francesa; utilizar como subsistema principal una herramienta norteamericana en una misión soviética. La perestroika aún no era del todo aceptada.
Eslava Linkin, una soviética del Grupo de Cooperación, aceptó presentar mi propuesta como proposición soviética: El proyecto Martitz 94 emite una antena para formar parte de la misión Mars Observer. El satélite norteamericano llegará a Marte en 1993, realizando sus trabajos y actuando como transmisor de datos del globo que una misión soviética liberará en la superficie de Marte.
La propuesta avanzó y leí en la revista Aviation Week del 21 de diciembre de 1987 el siguiente lema: Soviets Propose Realy Role for Mars Observer Mission . El artículo decía: La administración y la NASA estaban estudiando seriamente y en profundidad la propuesta soviética. Después el secreto lo cubrió.
Durante los peores y oscuros caminos de la burocracia se tardó un año en tomar la decisión: La agencia espacial francesa CNES, subcontratada soviética, suministraría un receptor a JPL (Jet Propulsiopn Laboratory). El acuerdo entre ambas partes sigue sin firmarse, a pesar de que la empresa Alcatel-Espace en Tolosa (Francia) está actualmente realizando equipamiento.
1000 imágenes al día
El sistema de transmisión del globo de Martitz está experimentado y yo le propuse a la CNES que lo utilice en el proyecto EOLE en 1963. Según esta propuesta, en 1971 el CNES liberó 500 globos en la atmósfera a una altitud de unos 20 km y recopiló datos atmosféricos. Posteriormente, un espacio francés puesto en el aire por lanzadores norteamericanos recopiló los datos meteorológicos obtenidos por los globos.
Se trabajará de forma similar a Martitz: El equipamiento francés instalado en el Mars Observer pondrá en marcha el equipamiento electrónico del globo, que responderá al satélite a una velocidad de 128 kilobit/s. La duración de la transmisión (300-1000 s) depende de las posiciones relativas del globo y del satélite.
La góndola del globo transmitirá los datos almacenados en su memoria de 32 megabites en horas anteriores y, una vez finalizada la misma, procederá a lo que se esté viendo en el momento, siempre y cuando la transmisión se realice en horas de luz. Durante la noche no se realizarán transmisiones en tiempo real.
Así y mediante una técnica de compresión de imágenes, esperamos conseguir 1000 imágenes diarias.
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