REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Ambos satélites pretenden responder a preguntas tan determinantes como cuál es la edad del Universo, cómo se formaron las galaxias, si seguirán creándose mientras exista el Universo, si éste seguirá expandiéndose indefinidamente o se colapsará en algún momento o cuál es la naturaleza de las llamadas 'energía oscura' y 'materia oscura', que suponen un 90% del Universo pero nunca han sido detectadas directamente. Para recabar sus respectivos espectros de radiación cósmica, Herschel y Planck operarán en circunstancias críticas, a una temperatura próxima al cero absoluto (-273,15ºC) y en órbitas y apuntamientos muy especiales, que evitan en todo momento la radiación solar y de otros cuerpos como la Tierra o la Luna.

Dentro del consorcio de empresas que participan en esta misión, SENER es responsable del sistema completo de Control de Actitud y Órbita (AOCS/GNC) del satélite Planck y de parte de los elementos comunes a ambos satélites instalados en el sistema AOCS/GNC de Herschel. Este sistema se encarga de llevar a los satélites a las posiciones deseadas (órbita) y mantenerlos con los perfiles de apuntamiento y estabilización adecuados (actitud), además de corregir cualquier desviación que se produzca. El sistema de estabilización espinada que se usa en el caso de Planck hace que el continuo y lento movimiento del satélite permita obtener información a lo largo de un anillo completo de la esfera celeste en cada espín (en cada giro completo sobre sí mismo) del vehículo, hasta configurar un mapa exhaustivo del Espacio profundo. El apuntamiento del satélite y del telescopio, así como su barrido, están medidos, determinados y controlados por el sistema del que SENER es responsable y que incluye equipos sensores, ordenador, lógica de decisiones, software y equipos actuadores para su control. Cabe resaltar que el sistema AOCS/GNC es uno de los componentes más críticos en cualquier satélite y uno de los mas complejos y delicados, puesto que un fallo final del sistema supondría la pérdida de la misión, por lo que su relevancia técnica es máxima. Por este motivo el sistema está diseñado de forma que resista cualquier tipo de fallo.

El sistema AOCS/GNC, responsable de posicionar y mantener los satélites en su órbita y con su apuntamiento
Herschel y Planck serán lanzados conjuntamente en un Ariane-5, en una configuración de lanzamiento dual. Una media hora después se separarán para situarse en sus respectivas órbitas, ambos a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra (casi 4 veces mas lejos que la Luna), en un punto del espacio llamado 'L2' o segundo punto de libración de Langrange, en la línea que une Sol y Tierra y en dirección al exterior del Sistema Solar. En esta posición se consigue proteger los satélites de la radiación que emiten el Sol, la Tierra y la Luna, para evitar interferencias en las mediciones y permitir que los equipos puedan operar a las temperaturas extremas mencionadas.

El sistema AOCS/GNC realizará las maniobras de apuntamiento necesarias tras la separación de Herschel y Planck para garantizar la orientación de cada satélite respecto del Sol, su velocidad angular, etc., así como las maniobras de corrección de errores requeridas durante el trayecto que ambos satélites recorrerán en paralelo hasta alcanzar el punto 'L2'. Cuando lleguen al punto de libración, el sistema AOCS/GNC llevará a cabo la mayor maniobra orbital de cada satélite, que conseguirá su inyección en órbitas de Lissajous de distinta amplitud, desde las que llevarán a cabo sus diferentes misiones. Posteriormente, el sistema realizará regularmente maniobras de mantenimiento orbital que garantizarán unas trayectorias orbitales estables.

El sistema AOCS/GNC, crítico para obtener información válida de los instrumentos científicos
El sistema AOCS/GNC mantendrá en órbita ambos satélites durante toda su misión: Herschel orbitará por un tiempo mínimo de tres años para completar su estudio. Por su parte, Planck deberá realizar varios barridos completos del Universo - tarda aproximadamente medio año en completar un barrido de la esfera celeste -. En todo este tiempo el sistema AOCS/GNC deberá controlar la dirección y velocidad de giro del satélite, de forma que su orientación garantice en todo momento la protección del telescopio y los detectores frente a la radiación del Sol.

El AOCS/GNC de estos satélites constituye el sistema de mayor complejidad de ambas plataformas. Como responsable del diseño, desarrollo y verificación del AOCS/GNC de Planck, SENER ha afrontado importantes retos y ha introducido varias innovaciones en el sistema: amplia autonomía a bordo, que capacita al satélite para realizar la toma de decisiones y las tareas de determinación y control sin intervención de los centros de control en Tierra (hasta la fecha, los satélites estabilizados en espín, esto es, a través de un movimiento de rotación constante, se controlan en bucle abierto desde tierra). También es relevante la capacidad del sistema para realizar un muy amplio rango de maniobras orbitales en cualquier dirección del espacio sin necesidad de reorientación del satélite. Por otra parte, Planck es el primer satélite europeo "estabilizado en espín" que incorpora sensores de estrellas de tipo cámara (con detección de estrellas muy débiles y en movimiento). Finalmente, el desarrollo conjunto de Herschel y Planck ha permitido el uso de elementos y equipos comunes, parte de ellos suministrados por SENER, que ha optimizado así el trabajo de ingeniería con la consiguiente reducción de costes.

Es importante mencionar que esta misión implica un salto cualitativo para la industria espacial española, pues es la primera vez que una empresa nacional se encarga del sistema completo de Guiado y Control (AOCS/GNC) para un satélite de la ESA, en este caso de Planck, donde SENER ha llevado a cabo desde el diseño inicial hasta su integración y verificación en satélite y en órbita. Conviene recordar que, al ser el sistema AOCS/GNC un elemento de extrema criticidad en el funcionamiento de la misión, conseguir que se realice fuera del entorno del contratista principal es especialmente difícil.

SENER comenzó su trabajo en Herschel y Planck en el año 2001, cuando la ESA lanzó el concurso de ofertas. En 2002, la empresa española se alzó con el contrato, tras una dura competición con empresas de primer nivel en el sector europeo (incluyendo EADS-Astrium) y, desde entonces, SENER ha desarrollado una intensa actividad, que finalizará cuando el satélite entre en operación, tres meses después de su lanzamiento. En cualquier caso, SENER continuará prestando labores de apoyo durante toda la misión.

Recientemente, gracias a las capacidades del sistema AOCS/GNC de Planck, SENER ha conseguido evitar que varias desviaciones en las características de otros equipos del satélite, que habitualmente surgen en este tipo de programas, afecten a la viabilidad de la misión. La flexibilidad y versatilidad del diseño ha permitido la adaptación del mismo con impactos menores. Dicha adaptación se ha verificado con excelentes resultados, lo que ha permitido continuar con los planes de la misión y, de esta forma, obtener la autorización de calificación para vuelo del satélite y enviarlo al lugar de lanzamiento. En paralelo, SENER proporciona soporte al proyecto en el Centro de Tecnología e Investigación de la Agencia Espacial Europea (ESTEC) en Noordwijk, Holanda. Ingenieros de la empresa participan en la gestión técnica del proyecto y en la monitorización del funcionamiento del sistema AOCS/GNC durante el lanzamiento.

Cabe también señalar que, por su complejidad, el sistema AOCS/GNC de Planck ha supuesto un paso importante para SENER, cuya participación en el sector aeroespacial se remonta a los años 60. Desde entonces, la empresa ha suministrado equipos y sistemas a cerca de 50 satélites en vuelo, fundamentalmente de la ESA, así como de otras agencias como la NASA y JAXA, sin registrar ningún fallo. Hoy en día, SENER es una empresa de referencia internacional en Espacio y una compañía líder en España en sistemas espaciales de a bordo. Más información sobre la historia de SENER en misiones espaciales en: http://www.sener.es/SENER/campos_b.aspx