El pasado mes de abril, la misión JUICE partió con rumbo a Júpiter. Es la primera vez que una misión de la Agencia Espacial Europea viaja al quinto planeta del sistema solar. Además, incluye muchas novedades que no tienen otras misiones anteriores. Es un momento excelente para conocer mejor el sistema joviano, compuesto por Júpiter y sus lunas. Por eso, es muy emocionante saber que ha habido científicos españoles que también han formado parte de la misión.
En Hipertextual hemos tenido la oportunidad de hablar con Pablo López Cenamor, jefe de programa en Airbus CRISA (Tres Cantos). Desde Airbus Tres Cantos y Getafe se han encargado respectivamente de la construcción del Subsistema Eléctrico de Potencia (EPS) y el apantallamiento frente a la radiación. Además, desde las instalaciones de Madrid-Barajas, han intervenido en el diseño y la construcción de la estructura y el control térmico del satélite.
Por lo tanto, un buen pedazo de ciencia española va de camino a Júpiter. Lo hace con la base de lo aprendido por misiones anteriores, pero con mucha innovación, que nos traerá aún más información sobre este planeta que casi tiene su propio sistema solar.
La contribución española de Airbus España a JUICE
La misión JUICE está compuesta por muchas piezas. Por un lado está el propio satélite, pero por otro están todos los instrumentos, con los que obtendrá diferentes datos sobre el planeta Júpiter. Además, necesita un sistema de energía que permita el funcionamiento de todos esos instrumentos, y es aquí donde entra en juego Airbus.
No es la primera vez que trabajan con la ESA. De hecho, según cuenta López Cenamor, la mayoría de sus trabajos han sido con ella. “Desde que empezó todo el proceso de democratización del espacio empezamos a trabajar también con algunas compañías privadas”, señala el directivo de Airbus. Pero la mayor parte de su labor sigue siendo junto a la Agencia Espacial Europea.
Aun así, como cualquier otra compañía, tuvieron que rellenar un pliego técnico para ofrecer su labor en las piezas en las que se consideraron más válidos. En Airbus Getafe para el satélite y en Tres Cantos para el subsistema eléctrico de potencia. “No tenemos conocimientos sobre el diseño de paneles solares, pero sí de operar con esos paneles”.
Eso es lo que les llevó a presentarse como candidatos y, finalmente, a ser elegidos para la puesta en marcha de este sistema. ¿Pero en qué consiste exactamente?
Energía para que JUICE no deje de volar
Se calcula que Júpiter es el último planeta al que se puede llegar aprovechando la energía solar. Las misiones que han ido más allá, como las Voyager, han aprovechado pequeños reactores nucleares. Esto hace que tengan una energía finita, hasta que se gasta su combustible. Pero también muy duradera. Al fin y al cabo, las dos sondas Voyager llevan ya más de 50 años en el espacio y siguen funcionando perfectamente, a pesar de algunas incidencias lógicas.
El problema de que Júpiter sea el último planeta al que se puede llegar con energía solar es que se debe optimizar muy bien. En palabras de López Cenamor, “cada vatio cuenta”.
Por eso es tan importante el Subsistema Eléctrico de Potencia (EPS). Este consta de la Unidad de Condicionamiento y Distribución de Potencia (PCDU) y las cinco baterías del satélite. La primera ha sido diseñada totalmente por Airbus Tres Cantos, mientras que para las baterías se ha subcontratado a la compañía británica ABSL.
¿Cómo funciona ese EPS?
“La PCDU es como un sistema eléctrico en miniatura”, relata López Cenamor. “Imagina que tienes una casa en medio del campo sin acceso a la red eléctrica y quieres alimentar la televisión. Pondríamos en el tejado unos paneles solares y tendríamos unas baterías para dar energía cuando no tenemos sol”.
Este tipo de sistemas contienen automáticos que controlan la corriente que deriva para los distintos elementos eléctricos de la casa. El equivalente a este ejemplo sería la PCDU, que se encarga de gestionar la energía disponible en el panel solar y los distintos instrumentos de forma controlada a través de unos interruptores. Así, si se da un fallo en uno de los instrumentos, este no se propaga al resto de ellos, ni a la batería ni al panel solar.
Además, en el caso concreto del viaje de JUICE a Júpiter, el ambiente es muy extremo, por lo que se usan unos reguladores muy eficientes. Estos, para aprovechar al máximo la energía, contienen un sistema capaz de transformar la energía cinética en energía eléctrica. Esa energía cinética, que es la que procede del movimiento, se obtiene a través de las ruedas de inercia que ayudan a orientar el satélite.
En definitiva, para aprovechar al máximo la energía solar y no desperdiciarla, el EPS contiene un sistema que aísla la energía que se distribuye a cada instrumento, de manera que los fallos no se propaguen. Y, además, se aprovecha la energía propia de la orientación del satélite.
Finalmente, una de las principales particularidades de este EPS es su limpieza electromagnética. Y es que este es un gran emisor de radiaciones electromagnéticas dentro del satélite. Es importante apantallarlo de manera que esas emisiones internas no irradien hacia los instrumentos, pues son muy sensibles y se podrían alterar sus mediciones. Para ello han usado un sistema de arandelas, junto a materiales como una espumilla aislante, cuyo resultado final ha sido el EPS más silencioso con el que ha tratado la ESA. “Estamos muy orgullosos de ello”, reconoce el jefe de programa de Airbus CRISA.
La importancia de proteger a los instrumentos
Como ya hemos visto, es la primera vez que la ESA viaja a Júpiter, pero la NASA ya lo ha hecho antes, con misiones como JUNO. La información obtenida de todas esas misiones ha aportado a los responsables de JUICE información muy importante sobre los niveles de radiación a los que tendrán que enfrentarse tanto el satélite como los instrumentos. Por eso, partiendo de esa base, desde Airbus Getafe han logrado desarrollar un sistema de protección muy eficiente.
Con la información, tanto de los tipos de partículas como de la energía que llevan, se han realizado varias capas de apantallamiento. La primera va hacia la estructura del satélite, mientras que la segunda se dirige a proteger los instrumentos.
Una de las novedades que tiene este sistema de apantallamiento frente a otros usados anteriormente es que emplea elementos como el plomo y el aluminio. Para el sistema eléctrico también se han usado capas de apantallamiento, compuestas principalmente de aluminio.
“Los equipos eléctricos, por su propia naturaleza, deben tener una carrocería, que les da rigidez para aguantar las vibraciones, choques y demás eventos mecánicos durante el lanzamiento. Pero en este caso, a nivel del EPS, tuvimos que aumentar el nivel de apantallamiento y engrosar las capas de aluminio. Trabajamos con este metal porque nuestra unidad disipa calor y el plomo no es tan buen conductor térmicamente. El mejor material con balance precio, masa y efectividad en cuanto a conducción térmica es el aluminio. Ese apantallamiento engrosado actúa a nivel de componentes electrónicos, de modo que, cuando choca con eso una partícula de alta energía, se baja la energía y no afecta”.
Pablo López Cenamor, jefe de programa en Airbus Tres Cantos.
Trabajo en equipo
En realidad, la humanidad tiene el objetivo de conocer mejor las entrañas de Júpiter. Suele decirse que el planeta y sus lunas constituyen una especie de sistema solar en miniatura, conocido como sistema joviano. Por eso, cada satélite ha ido acercándose a nuevos datos sobre este sistema, que pueden ayudarnos también a comprender mejor nuestro propio sistema solar.
Cada misión ha ido aprendiendo un poco más, de manera que la siguiente ha partido de lo aprendido con las interiores. Eso es lo bonito de la carrera espacial. Más que como una competición, debería verse como una carrera de relevos, en la que la meta es el conocimiento de toda la humanidad. Ahora ha llegado el turno de JUICE de recoger el testigo. En unos años tendremos los resultados, que servirán para dar el relevo a otros.