La NASA se prepara para volar a nuevas alturas, con MMS

09 de febrero de 2017, misión de magnetosfera multiescala de la NASA, conocida como MMS, comenzó un largo viaje de tres meses en una nueva órbita. MMS vuela en una órbita muy elíptica alrededor de la Tierra y la nueva órbita tendrá MMS dos veces como volado lejos hacia fuera como lo ha hecho anteriormente. En la nueva órbita, que se inicia la segunda fase de su misión, MMS seguirá definiendo las características fundamentales del espacio alrededor de la Tierra, ayudarnos a entender esta región clave a través del cual viajan nuestros satélites y astronautas. MMS volará directamente a través de regiones donde se producen explosiones gigante llamadas reconexión magnética – nunca antes observadas en alta resolución.

Lanzado en marzo de 2015, MMS utiliza cuatro naves espaciales idénticas para asignar reconexión magnética – un proceso que ocurre cuando los campos magnéticos colisionan y vuelva a alinear de forma explosiva en nuevas posiciones. Ingenieros y científicos de la NASA vuelan MMS en una formación cercana sin precedentes que permite a la misión de viajar a través de las regiones donde los campos magnéticos del Sol interactúan con los campos magnéticos de la Tierra – pero manteniendo cuatro naves en formación no es nada fácil.

"Esto es una de las misiones más complicadas Goddard ha hecho en términos de dinámica de vuelo y maniobras," dijo Mark Woodard, director de la misión MMS en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Nadie en cualquier lugar ha hecho formación volando como esto antes".

Crèdito NASA

Más de tres meses, la nave MMS las transiciones de la magnetopausa diurno, a una órbita nueva, más grande en el nightside, como se muestra en esta visualización.

Créditos: NASA Goddard Space Flight Center/Tom Bridgman, visualizador

Para formar una imagen tridimensional de la reconexión, la misión vuela cuatro satélites individuales en una formación de pirámide llamada tetraedro. Mientras que un anterior conjunta ESA (Agencia Europea del espacio) / misión de la NASA voló en una formación similar, MMS es el primero en volar en una formación tan extremadamente apretada, sólo cuatro millas de distancia en promedio. Mantener esta separación estrecha permite mapeo de alta resolución pero añade una dimensión extra de desafío al vuelo MMS, que es ya una tarea compleja.

Volar una nave espacial, como uno podría sospechar, es como conducir un coche. En lugar de centrarse en dos dimensiones – izquierdas y derecha, adelante y al revés, también debe tener en cuenta hacia arriba y hacia abajo. Añadir que, manteniendo la cuatro nave de MMS en la específica formación tetraédrica para mapeo tridimensional, y tienes todo un reto. Y no olvides evitar cualquier desechos espaciales y otras naves espaciales que podrían cruzar su camino. Oh, y cada nave gira como un trompo, añadir otra capa a la vertiginosa complejidad.

"Por lo general, tarda unas dos semanas para ir a través de todo el procedimiento de diseño de maniobras," dijo Trevor Williams, MMS vuelo plomo dinámica en NASA Goddard.

Williams lleva un equipo de una docena de ingenieros para asegurarse de que la órbita de MMS se queda en la pista. Durante una semana normal de las operaciones, las maniobras, que han sido cuidadosamente diseñadas y calculado de antemano, se ultimaron en una reunión en el inicio de la semana.

Para calcular su ubicación, MMS utiliza el GPS, al igual que un teléfono inteligente. La única diferencia es que este receptor GPS està muy por encima de la Tierra, superior a los satélites GPS que envían las señales.

"Estamos utilizando GPS para hacer algo que no fue diseñado para, pero funciona," dijo Woodard.

Desde GPS fue diseñado con a usuarios en mente, las señales se transmiten hacia abajo, lo que hace difícil utilizarlo desde arriba. Afortunadamente, las señales de los satélites GPS envían ampliamente para cubrir todo el planeta y consecuentemente desde el otro lado del planeta furtivamente alrededor de la Tierra y seguir para arriba en el espacio, donde puede observarlas MMS. Con un receptor especial que puede recoger señales débiles, MMS es capaz de permanecer en constante contacto con el GPS. La nave utiliza las señales GPS para calcular automáticamente su ubicación, que envían a la sede de control de vuelo en Goddard. Los ingenieros entonces utilizan ese posicionamiento para diseñar las maniobras para las órbitas de la nave espacial.

Mientras que la órbita de cada nave MMS es casi idéntica, pequeños ajustes deben hacerse para mantener la nave en una formación apretada. Los ingenieros también se basan en informes de análisis del riesgo de evaluación de la junto de la NASA, que identifica las ubicaciones de los desechos espaciales y proporciona la notificación cuando los objetos, como un antiguo satélite de comunicaciones, podrían cruzar camino de MMS. Mientras que nada aún ha estado en riesgo de chocar con el MMS, el equipo tiene un plan de contingencia preparado – una maniobra de dodge – si fuera necesario se presentan.

El previsto el miércoles, uno o dos por mes, los comandos se envían la nave para ajustar la formación tetraédrica y hacer los ajustes necesarios de la órbita. Estos comandos Dile MMS al fuego sus propulsores en ráfagas cortas, propulsar la nave espacial a su lugar previsto.

MMS es un proceso lento. Cada nave está equipada con hélices que proporcionan cuatro libras de empuje, pero también pesan casi una tonelada cada uno. Las naves todas gira como tapas, así que la sincronización de cada explosión deben ser precisamente sincronizados para empujar la nave espacial en la dirección correcta.

Al día siguiente, una vez que la nave espacial en sus lugares adecuados, una segunda ronda de los comandos se dan para disparar los propulsores en la dirección opuesta, para arreglar la nave espacial en formación. Sin este comando, la nave sería adelantar sus posiciones previstas y mandilan aparte no resiste fuerzas para acabar con ellos.

A diferencia de los aeroplanos, que constantemente el fuego de sus motores para mantener en movimiento, la nave espacial se basa en su ímpetu para llevar alrededor de su órbita. Sólo explosiones cortas de sus propulsores, dura pocos minutos, están obligados a mantener su formación y hacer pequeños ajustes a la órbita.

"Pasamos a 99,9 por ciento de tiempo que costea porque necesitamos ahorrar con el combustible", dijo Williams.

Lanzado con 904 libras de combustible, la nave espacial ha utilizado alrededor de 140 libras en sus dos primeros años de operación. Sin embargo, el envío de MMS a una órbita más amplia para su segunda fase consumirá alrededor de la mitad del combustible – y hay no hay gasolineras en el espacio para reaprovisionar de combustible. El equipo de operaciones planifica cuidadosamente cada maniobra para minimizar el consumo de combustible. Típica maniobra toma menos de media libra de combustible y la tripulación espera que sus esfuerzos de conservación de combustible ahorrará MMS suficiente combustible para permitir estudios extendidos más allá del final de la misión principal.

La nueva órbita elíptica que toma MMS a dentro de las 600 millas sobre la superficie de la Tierra en su enfoque más cercano y hacia fuera a cerca de 40 por ciento de la distancia a la Luna. Previamente, la nave espacial fue sólo una quinta parte (20%) de la distancia a la Luna.

En la primera fase de la misión, MMS investigado el lado del Sol de la magnetosfera de la Tierra, donde las líneas de campo magnético del Sol conectan a las líneas de campo magnético de la Tierra, permitiendo que el material y la energía del Sol al embudo en el espacio cercano a la Tierra. En la segunda fase, MMS pasará por el lado de la noche, donde la reconexión se cree que provocar auroras.

Además de ayudar a nosotros entender nuestro propio entorno espacio, aprendiendo sobre las causas de la reconexión magnética arroja luz sobre cómo este fenómeno se produce en todo el universo, de auroras en la Tierra, las llamaradas en la superficie del Sol e incluso áreas que rodean a los agujeros negros.

Mientras que MMS no mantendrá su formación tetraédrica, como se mueve a su nueva órbita, seguirá tomando datos en los entornos de vuela a través de. El equipo de operaciones espera MMS para llegar a su nueva órbita en 04 de mayo de 2017, momento en el que será de nuevo en formación y listos para recoger nuevos datos de la ciencia 3-d, como su órbita elíptica que lo lleva a través de áreas específicas, que se cree que estàn los sitios de reconexión magnética.

By Mara Johnson-Groh
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Last Updated: Feb. 9, 2017

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador