Rescate espacial: Astroingenieros chinos comparten una misión para salvar un satélite que dura 123 días y cubre 8,5 millones de kilómetros

Diagrama de la primera constelación de tres satélites del mundo en órbita retrógrada distante (ORD) en la región Tierra-Luna, establecida por China. Foto: Cortesía del Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial, Academia China de Ciencias.

China ha establecido con éxito la primera constelación de tres satélites del mundo en órbita retrógrada distante (ORD) en la región Tierra-Luna. La constelación ha operado de forma estable durante más de 200 días, según un seminario académico impartido recientemente por el desarrollador del proyecto, el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial (CSU) de la Academia China de Ciencias (CAS).

Además de compartir este logro revolucionario, un detalle particular que se trató en el seminario atrajo gran atención: durante el lanzamiento de dos satélites de la constelación de tres satélites (ORD-A y ORD-B) en marzo de 2024, la misión experimentó anomalías. Sin embargo, la situación se superó con éxito gracias a la dedicación de 123 días del equipo del proyecto en el centro, con una edad promedio inferior a 34 años.

¿Qué emocionantes acontecimientos se produjeron durante el rescate de los satélites averiados, que se encontraban a decenas de miles de kilómetros de distancia? ¿Qué desafíos enfrentó y superó el equipo del programa? ¿Qué importancia tiene este lanzamiento para los proyectos espaciales de China y el desarrollo de la humanidad? Conversamos recientemente con dos participantes del proyecto, quienes relataron cómo este joven equipo convirtió un posible desastre espacial en un éxito.

Anomalía en el lanzamiento del satélite

A mediados de abril, la CSU publicó imágenes de un satélite DRO-A con su panel solar gravemente dañado.

El satélite, aún operativo, evoca los recuerdos de Zhang Hao del 13 de marzo de 2024. Esa tarde, a las 20:51, China lanzó los satélites DRO-A/B utilizando el cohete portador Gran Marcha-2C con una etapa superior Yuanzheng-1S (Expedición-1S) acoplada, desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang. Fue un momento histórico, que marcó la primera incursión de China en la exploración profunda del DRO.

La DRO es una familia única de órbitas entre la Tierra y la Luna. Una DRO típica se encuentra a una distancia de entre 310.000 y 450.000 kilómetros de la Tierra, o de entre 70.000 y 100.000 kilómetros de la Luna. En comparación con otras órbitas, la DRO ofrece mayor estabilidad, permitiendo que las naves espaciales permanezcan en su posición durante cientos de años sin ajustes frecuentes. La comunidad aeroespacial la considera un "puerto natural en el espacio Tierra-Luna". Tras el lanzamiento de los satélites DRO-A/B, se espera que trabajen en conjunto con el satélite DRO-L, lanzado previamente, para establecer enlaces de medición y comunicación entre satélites de microondas en banda K.

"Juntos, formarán un faro para nuestra futura exploración del espacio profundo", declaró Zhang, investigador de la CSU.

Sin embargo, poco después del lanzamiento esa noche, la noticia de una "anomalía durante el lanzamiento del satélite DRO-A/B" atrajo la atención del público: mientras la primera y la segunda etapa del cohete volaban con normalidad, la etapa superior, responsable directa de colocar los satélites en su órbita designada, experimentó una anomalía que impidió que estos alcanzaran su trayectoria prevista.

Zhang, responsable del diseño orbital y la planificación de la misión en este proyecto, recordó detalles de ese momento en el centro de control de la misión. Alrededor de las 23:00, lo que indicaba la inminente separación de los satélites del cohete, los parámetros que representaban la altura del apogeo en la pantalla grande fluctuaron repentinamente de forma violenta: la altura del apogeo, que se suponía que aumentaría de forma constante hasta los 292.000 kilómetros, osciló como una montaña rusa a tan solo 150.000 kilómetros.

Yin Yongchen, estudiante de doctorado de tercer año de la Universidad de la Academia China de Ciencias (UCAS), es uno de los miembros de la Generación Z del equipo del proyecto. Esa noche, el joven de 24 años, quien estaba ocupado con el Sistema Terrestre pertinente y no estaba al tanto de la situación in situ, recordó que habían transcurrido varias decenas de minutos más de la hora prevista para la separación [de los satélites del cohete] sin ninguna actualización.

"Sentí una vaga sensación de inquietud", dijo. Al acercarse la medianoche, Yin recibió un mensaje de Zhang informándole de que efectivamente había un problema con el lanzamiento. "En ese momento me sentí abrumado".

En este proyecto, la función de Yin consistía principalmente en ayudar a Zhang con la planificación de contingencias antes del lanzamiento del satélite. Ahora que realmente había surgido una emergencia, se dio cuenta de que sus próximas tareas serían aún más desafiantes.

Finalmente, tras aproximadamente 40 minutos de perder contacto, el sistema de Telemetría, Seguimiento y Comando (TT&C) captó una señal parpadeante. El equipo descubrió que el dúo de satélites DRO-A/B había sido lanzado a una órbita con un apogeo de tan solo 134.000 kilómetros, muy por debajo de los 292.000 kilómetros previstos.

Peor aún, en ese momento giraba a más de 200 grados por segundo.

"Si estos satélites no recuperaban su estado en pocas horas, su energía podría agotarse, o si continuaban girando a velocidades tan altas, se desintegrarían y se convertirían en múltiples fragmentos de basura espacial", declaró Zhang.

"Necesitábamos encontrar una solución rápida y eficientemente e implementarla antes de que eso sucediera", concluyó Zhang.

Ingenieros aeronáuticos trabajan en el Centro de Tecnología e Ingeniería para la Utilización Espacial (CSU) de la Academia China de Ciencias (CAS), el 18 de enero de 2024. Fotos en esta página: Cortesía de la CSU.

El poder de la juventud

El equipo del proyecto realizó múltiples ajustes en la trayectoria de la constelación de satélites DRO-A/B durante los meses siguientes. Este "rescate espacial" se declaró oficialmente un éxito el 15 de julio de 2024, con una duración de 123 días. Posteriormente, el 28 de agosto, DRO-A y DRO-B se separaron con éxito.

El equipo del proyecto logró esta notable hazaña, recorriendo aproximadamente 8,5 millones de kilómetros, consumiendo solo una quinta parte del combustible que normalmente se requiere para este tipo de misiones. El rescate espacial no solo salvó satélites, sino que también validó varias "primicias mundiales", como la transferencia de baja energía para la nave espacial DRO, la comunicación entre satélites a una distancia de 1,17 millones de kilómetros y un nuevo sistema para la determinación de la órbita desde el espacio.

Zhang, quien participó por primera vez en el proceso de control de lanzamiento del satélite, reflexionó sobre la valiosa experiencia adquirida durante la misión. "En este rescate, colaboramos estrechamente con personas de diferentes instituciones y acumulé una amplia experiencia práctica", declaró. "Más importante aún, la exitosa inserción orbital del satélite es solo el comienzo; nos esperan avances técnicos y descubrimientos científicos en órbita".

Según Zhang, se espera que la constelación de tres satélites, que incluye DRO-A, DRO-B y el DRO-L, lanzado anteriormente, sirva como faro guía y centro de comunicaciones para la futura navegación espacial. También puede funcionar como laboratorio espacial gracias a su singular campo gravitacional. Además, en el futuro, la constelación podría servir como infraestructura para el desarrollo de recursos lunares e incluso sentar las bases para las autopistas de la información para la exploración de Marte.

A pesar de la importancia de la misión, el equipo que la ejecuta es notablemente joven. Siendo él mismo millennial, Zhang señaló que la mayoría de los miembros del equipo son millennials. Elogió a los estudiantes de la Generación Z que participaron en el proyecto por sus sólidas habilidades técnicas, su sentido de la responsabilidad y su pasión por la investigación aeroespacial. «El sistema de integración de investigación y educación de UCAS, o más ampliamente, nuestro sistema educativo nacional, ha sentado las bases para que los estudiantes de la Generación Z puedan afrontar estas situaciones».

Yin recordó la inmensa sensación de logro y alegría que sintió cuando el rescate se declaró oficialmente exitoso. "Como estudiante, formar parte de este rescate y presenciar este momento histórico en la historia espacial de China es algo de lo que me siento muy orgulloso", declaró.

El 4 de mayo se celebra el Día de la Juventud de China. Yin afirmó que cada vez hay más jóvenes como él que se enorgullecen de los grandes logros de China en la exploración espacial, con el sueño de embarcarse en un viaje "al mar de estrellas" uniéndose a la industria aeroespacial. "Es un verdadero honor para nuestra generación más joven presenciar, e incluso contribuir, al ascenso de China como potencia espacial", afirmó.

Superar los desafíos

Se organizó un rescate de emergencia en tierra. Los desafíos se sucedieron uno tras otro.

El primer desafío fue detener el dúo de satélites DRO-A/B de 581 kilogramos en rotación. El equipo del proyecto envió repetidamente comandos de contingencia, modificando los umbrales de los parámetros y utilizando alternativamente los motores de cada satélite para eliminar la rotación. Para intentar comunicarse con los satélites, el equipo de control de vuelo tuvo que emitir cada comando varias veces. Alrededor de las 3 de la madrugada del día siguiente, el dúo de satélites detuvo con éxito su giro a alta velocidad.

A continuación, llegó el segundo desafío. Los datos de telemetría indicaron que el panel solar del satélite DRO-A no se podía acoplar, mientras que el panel solar del satélite DRO-B estaba completamente desconectado. Al ser la fuente de energía de los satélites, cualquier anomalía en los paneles solares podría provocar un corte de energía crítico, con el riesgo de agotamiento total.

El equipo implementó urgentemente una serie de operaciones, incluyendo la transmisión de comandos de control de actitud y el ajuste repetido de la orientación solar. Finalmente, lograron recargar el satélite con los paneles solares dañados.

Tras superar estos dos importantes desafíos, la verdadera prueba apenas comenzaba. En ese momento, la altitud de apogeo de los satélites DRO-A/B era menos de la mitad de la esperada, y las reservas de combustible eran extremadamente bajas.

¿Cómo se podría volver a poner en marcha los satélites? Durante 40 horas, los miembros del equipo se enfrascaron en acaloradas discusiones, garabateando fórmulas, codificando y calculando repetidamente un plan para devolver los satélites a su órbita prevista, en medio de la compleja influencia de diversas fuerzas gravitacionales. Durante este período, Zhang y algunos colegas apenas descansaron. «Estaba muy tenso y concentrado, y ni siquiera me sentía cansado», dijo Zhang.

Especializado en Astrodinámica, Yin participó en la revisión de los parámetros de control orbital durante este rescate. La tarea requirió meticulosidad y paciencia. Yin recordó que cada revisión de los parámetros de control orbital era urgente, lo que requería la carga oportuna de comandos a los satélites.

Bajo presión, Yin cometió un pequeño error al configurar los parámetros del motor, lo que retrasó la correcta revisión. "Estaba bastante ansioso en ese momento, preocupado de que mi error obstaculizara la ejecución normal de la misión", declaró. El problema se identificó y resolvió rápidamente con la ayuda de los miembros veteranos del equipo.

El tiempo transcurrió durante la tensa pero ordenada operación de rescate. A las 12:42 p. m. del 18 de marzo de 2024, casi cinco días después del lanzamiento de la primera maniobra de control orbital de contingencia, la altitud de apogeo de los satélites se elevó con éxito a la altura prevista de unos 240.000 kilómetros, lo que supuso un alivio temporal para todo el equipo. Unos días después, el equipo del proyecto realizó una segunda maniobra orbital de perigeo, elevando con éxito la combinación a unos 380.000 kilómetros.

Al reflexionar sobre el proceso de superar cada desafío con sus compañeros, Zhang describió su actitud general como "ocupada pero serena". Mencionó que, antes del lanzamiento del satélite, intercambiaban ideas con antelación sobre posibles fallos y preparaban las contramedidas pertinentes.