La apasionante aventura de mantener “con vida” un satélite

1ª Parte: Los principios fundamentales para entender un poco de que va esto…

Segmentos de espejo del telescopio Spacial James Webb son minuciosamente testados en el Marshall Center for Space Flights.

Hará cosa de unos meses, pasando un rato en meneame.com (que en cierta manera funciona como una peculiar red social), encontré una curiosa noticia sobre un satélite norteamericano abandonado en el espacio en 1967 y que aparentemente había comenzado a trasmitir de nuevo, concretamente hacía referencia a un aparato correspondiente a una serie de satélites diseñados en colaboración entre el Lincoln Laboratory y el MIT entre 1965 y 1976 para testear y experimentar con las técnicas de comunicación por satélite (numerados del uno al nueve; LES 1,LES2.. LES9), fue una serie de satélites de los cuales solo una parte llegó a cumplir su objetivo en mayor o menor medida, como ya entraremos en detalle más adelante.
Más concretamente mencionaba a un radio astrónomo aficionado en North Cornwall, (Reino Unido) que en el año 2013 había capturado una señal que determinó procedente del LES1, siendo construido por el MIT en 1965, el cual por un fallo, parece ser, quedó orbitando a 2800 kilómetros en una órbita circular, y que tras 46 años (si, 46 añitos de nada!, sometido a la atmosfera espacial inmisericorde, en una órbita MEO – relativamente bastante baja y sin control, ni corrección de trayectoria, que como explicaré presenta ciertos problemillas.. y con tecnología prehistórica) , había comenzado a trasmitir de nuevo en ciclos de cuatro segundos, según sus paneles entraban en contacto con la luz solar.

Imagen del satélite LES-1, fruto de la colaboración entre el MIT y el Lincoln Laboratory

En un tono bastante distendido, mostré mi extrañeza por tal noticia y lo reflejé en un comentario, cuál fue mi sorpresa cuando comencé a recibir respuestas, algunas incluso un poco airadas, por cuestionar la noticia o su veracidad a causa de los efectos de la atmósfera espacial y otras circunstancias de las que ya hablaré más adelante, por las cuales me resultaba difícil aceptar lo que esta noticia mencionaba sin cuestionármelo.
Con el paso de las horas y tras responder algunos de los comentarios y leer atentamente todos los que se escribieron, comprendí que había un cierto desconocimiento general, sobre la gran complejidad en torno al diseño y construcción de un satélite espacial.
Dar una explicación sobre algo así era muy difícil en unas pocas líneas, pero al ver el interés que generó, incluso y -sobre todo- en mí mismo, decidí comprometerme a escribir en algún lado un artículo extenso, donde explicar de manera accesible lo complejo que era diseñar una máquina semejante y que fuera capaz de cumplir su función de manera efectiva durante un largo periodo de tiempo, y más aún, que se produjera el fenómeno que parece ser, sucedió con este satélite, casi al principio de la carrera espacial.
Antes que nada, quisiera agradecer el interés que todos estos usuarios mostraron por esta materia y que estuvieron comentando durante varias horas, sin los cuales yo jamás probablemente me habría embarcado en semejante trabajo, gracias.
Por último agradecer a NegociosContra... que no dudaron en ofrecerme un espacio y la ayuda necesaria para publicar un trabajo tan extenso como fuera necesario para poder explicar con una mínima profundidad mis ideas al respecto y dar una idea esquemática, al menos del complejo y apasionante mundo de los satélites y los retos que supone para la inteligencia humana poner un ingenio de estos en órbita.
 
Vamos pues…
 
He considerado que lo primero es hacer una breve descripción de los distintos tipos de satélites y sus características, al igual que cómo se diseñan a grandes rasgos y la evolución que ha habido desde el principio de la carrera espacial hasta nuestros días, procuraremos hacerlo de una manera entretenida que ayude a iniciarse a las personas que no estén familiarizadas con esta apasionante disciplina, así que si usted ya es conocedor de esta materia, aunque esta primera sección contiene unas cuantas citas y reflexiones sobre este peculiar satélite, quizás deba ir directamente a la segunda entrega , más centrada en la problemática de la tecnología asociada a ingenios espaciales y olvidar estos  primeros capítulos centrados en explicar someramente artefactos de increíble complejidad.
 
Un poco de historia… de la marina del Káiser.

SMS Hindenburg hundido en las aguas de Scapa Flow, tras la revuelta dirigida por el propio comandante de la flota Ludwig von Reuter

La mayoría de introducciones a la historia de los satélites suele comenzar con el famoso artículo que publicó Arthur C. Clarke en 1945 cuando era Secretario de la Sociedad Interplanetaria Británica, acerca de la posibilidad de transmitir señales de radio y televisión a través de largas distancias trasatlánticas sin la necesidad de cables, proponiendo un satélite artificial situado a una altura de 36000 kilómetros que girara alrededor de la tierra una vez cada 24 horas, de modo que se percibiera como fijo sobre un lugar determinado cubriendo así una parte de la superficie terrestre.
La historia completa es muy interesante pero aquí, y dado el interés en explicar el complejo mundo del que estamos hablando y lo sorprendente que a veces resulta, vamos a retroceder un poco más en el tiempo a un acontecimiento menos conocido, pero mucho más sorprendente y relevante para el tema que nos atañe, que nos ayudará a introducirnos en el tema de una manera más amena,  me refiero al hundimiento el 21 de junio de 1919 de la escuadra germana anclada en Scapa Flow por el propio almirante al mando.
La tristemente llamada Gran Guerra, había finalizado en noviembre de 1918, la escuadra germana compuesta de 74 navíos había quedado confinada en la bahía de Scapa Flow, como garantía del armisticio. Al mando de la flota se encontraba el almirante Ludwig von Reuter, y junto a él un grupo de tripulantes que se encargaban de las labores de mantenimiento, tarea que era vigilada en todo momento por las fuerzas británicas.
A causa de tal hecho pronto comenzaron a llegar turistas que viajaban a las Orcadas, ansiosos de ver la escuadra que había luchado contra la Royal Navy en la batalla de Jutlandia, sin embargo, la situación de los marineros había comenzado a empeorar, dada la desagradable tarea que tenían encomendada, al igual que unas condiciones que les obligaban a permanecer siempre dentro de los barcos, en unas circunstancias y ambiente que desde luego no eran los más adecuados y que poco a poco comenzaron a provocar una indignación insostenible entre los marineros, acrecentada por temor a que los ingleses izaran finalmente la bandera de la Unión Jack en sus mástiles.

Restos navales expuestos en el museo de Scapa Flow . Fotografia: Peter Bond

Ante esta situación, el almirante Ludwig von Reuter, aprovechó unas maniobras de la flota británica el 21 de junio de 1919 para ordenar el hundimiento de sus propios barcos. Los marineros germanos, cansados de tanta humillación abrieron los grifos de fondo para inundar los barcos, consiguiendo mandar al fondo de la bahía 51 buques entre los que se contaban diez acorazados.
En esta extraña actuación, calificada en aquella época por muchos como heroica, acabó también con la vida de varios marineros alemanes abatidos por soldados ingleses que pretendían evitar el sabotaje.
Podríamos considerar a estas víctimas, como las últimas que directamente fallecieron por fuego enemigo en la terrorífica lista que provocó la primera guerra mundial y así lo atestiguan los libros de historia.
 
 
Durante años Scapa Flow ha sido lugar de peregrinaje para submarinistas amantes del espectral escenario que supone los navíos hundidos, acompañando sus relatos muchas veces sobre sus aventuras en estas frías aguas, de la sensación que les suponía la extraña presencia de los espíritus de aquellos marineros…
Bueno, lo que de verdad nos atañe de esta historia, es que a lo largo de las siguientes décadas se pudieron rescatar más de 40 de estos barcos, y aquí es donde llega lo interesante, pues el acero obtenido de estos buques posee un valor incalculable para la industria aeroespacial.
Este acero, ha tenido un uso irremplazable en la construcción de cohetes y satélites, causado por que el acero forjado antes de 1945, no estuvo expuesto a la radiactividad atmosférica, consecuencia de las detonaciones nucleares, esto le ha dado un valor incalculable a la hora de la fabricación de los distintos tipos de instrumentación y sensores usados en el espacio. Por ejemplo podemos hablar del equipamiento que la misión Apolo trasladó a la Luna, de la famosísima sonda Pioneer, rumbo a la inmensidad del espacio, o la Galileo que visitó Júpiter, todos ellos portaron acero del derrotado gran imperio germano.

Foto de la sonda Galileo en 1983 en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA y despliegue de la sonda desde el transbordador Atlantis el 18 de Octubre de 1989

Entre otros usos, donde también es muy apreciado este tipo de acero tan especial, es en la ingeniería biomédica para la construcción de material quirúrgico o  en dispositivos de metrología, usado para patrones de calibración.
 
Siempre he pensado, que este es el mejor ejemplo para que un neófito pueda llegar a entender la increíble precisión y las complejas vicisitudes a las que se enfrenta la construcción de una de las máquinas más difíciles a las que se puede enfrentar un ser humano y donde como pocas queda englobado casi todo el saber técnico y científico, así como uno de los mayores ejemplos de la voluntad humana, cuando muchas mentes se ponen de acuerdo en perfecta armonía para superar un reto.
 
Los principios…
 
Podemos decir que un satélite artificial es una máquina que gira en torno a nuestro planeta o alrededor de cualquier otro objeto en el espacio, (como podría ser la luna), al menos dando una vuelta completa y por medios inerciales, es decir sin ninguna clase de impulso o empuje añadido, tras la llegada a su trayectoria, únicamente recibirá pequeños impulsos con posterioridad, a lo sumo, para poder corregirla en caso de colisión u otras necesidades excepcionales, pudiendo así mantenerla de forma estable o cambiar las directrices de su misión.
Por extensión también podríamos aplicar el término a los distintos ingenios y naves espaciales tripuladas o no, que giren sobre otros planetas o satélites naturales, aunque aquí también disponen de otros términos para ser denominados, como el de sonda.
 
Empecemos a dar vueltas: Los tipos de órbita
Una buena manera (como cualquier otra) de comenzar a clasificar los satélites, sería por su tipo de órbita

Comparación de las distintas órbitas de navegación de los satélites, en la que podemos observar distancias a la tierra, así como sus velocidades.

Los parámetros con los que debemos contar, son la altura orbital, si el planeta sobre el que tiene que orbitar gira sobre su eje, y la inclinación orbital respecto al Ecuador. Los valores que mencionamos determinarán el tiempo que el satélite artificial tardará en dar una órbita, o sea vuelta, a esto lo llamamos periodo. Así, de estos parámetros, tendremos el campo de visión, el área recorrida y la frecuencia de visita del mismo.
 
Comúnmente los planetas y sus satélites naturales giran sobre su eje en un sentido u otro, están ofreciendo siempre su misma cara al cuerpo mayor sobre el que habitan.
Las áreas cubiertas por un satélite son determinadas por la inclinación orbital y son todas las que se comprenden dentro de las latitudes de la inclinación y quedan exentas de su navegación las que estuvieran por encima.
Así un satélite cuya órbita las comprenda todas y cubra todo el planeta ha de ser hacia uno de los polos, y se denomina órbita polar, así su inclinación será de 90 grados, si por el contrario está en cero grados, dicho satélite recorrerá constantemente la línea del Ecuador. De tal manera el movimiento conjunto del satélite y el propio planeta hace que la cadencia al pasar por puntos concretos del planeta sea diferente según la inclinación orbital.
 
Puesto que la tierra gira de oeste a este, un satélite con una órbita baja de 300 kilómetros por ejemplo, la recorrerá en una 1 hora y 30 minutos, esto sería el periodo. La cuestión es que al volver sobre el punto de recorrido inicial se encontrará con que el punto sobrevolado, ya no sería el mismo suponiendo siempre una inclinación cero, pues el giro terrestre lo habrá desplazado, de tal manera que el tiempo pasado según un observador terrestre sería aproximadamente de 1h 30 minutos más, alrededor de 6 minutos a los que habría que sumar sucesivamente 6 minutos más en cada vuelta.
De tal manera deducimos que cuanto mayor sea el ángulo de la inclinación, más altas serán las latitudes norte y sur que alcance.
Podemos decir pues, que hay dos tipos de periodo, el absoluto (periodo orbital) y otro referenciado, sobre el cuerpo en el que gire.
Los distinguimos como orbital y de revolución.

Esquema con los distintos tipos de órbitas satelitales

Así pues el periodo, es el tiempo que tarda un satélite en dar una vuelta completa a la tierra, cuanto más alta sea la órbita mayor será el periodo.
La típica órbita baja, tiene un periodo de 1h 30 minutos, y una geoestacionaria a casi 36000 Km de altura, de 24 horas.
Por tanto a medida que subimos una órbita, esta dura más, a unos 36000 Km coincide aproximadamente con la duración de un día, pero si seguimos ascendiendo, la órbita se tornará retrógrada al girar más rápido el planeta sobre el que orbita.
Durante el tiempo de este periodo, al menos la mitad será sobre un sector de sombra, factor muy importante para el acondicionamiento térmico y el suministro de energía para el satélite.
 
Si hacemos girar nuestro satélite a una altura constante en la órbita, se llamará circular, o si describe una elipse, que es el caso más normal, se llamará órbita elíptica.
En una órbita elíptica, llamaremos perigeo o periapsis al punto de menor altura, y al más alto apogeo o apoapsis.
Cuanta más velocidad final consigamos aplicar a nuestro satélite mayor será el apogeo.
Explicado esto, si la órbita es baja, es decir de menos de 1000 Km, la llamamos LEO, hasta los 10000 Km la llamamos MEO, y si supera esa altura o incluso es excéntrica,  entonces la nombramos HEO.
 
Si el giro de una órbita de nuestro satélite coincide con la del planeta, casi exactamente la denominamos estacionaria o sincrónica, así que este satélite aparentemente parecerá permanecer fijo sobre una misma vertical, si lo observáramos desde la superficie del planeta.
 
Si nuestro ingenio gira en sentido contrario al planeta, entonces diremos que tiene una órbita retrógrada y si no pierde su contacto con el sol la llamaremos heliosincrónica.
 
 
Hay muchas órbitas, pero geoestacionarias solo una: órbita de Clarke
 
Esta es la órbita estacionaria en la tierra, a una altura aproximadamente de 35800 kilómetros, y es así porque su periodo se asimila a un día con 23 horas 56 minutos y cuatro segundos. Como podréis imaginar el nombre de esta órbita hace honor al eminente escritor anteriormente mencionado Arthur C. Clarke.

Simulación 3D de una vista lateral de una órbita geoestacionaria

Para que podamos llegar a esta órbita relativamente fija y estable, utilizamos otra órbita que podríamos llamar de transferencia (GTO) o de Hohmann. Esta órbita a nivel técnico posee mucha importancia para poder alcanzar el destino definitivo de muchos satélites, por lo que he considerado al menos mencionarla.
 
Puntos de Lagrange
 
Si continuamos elevando la altura de una órbita, llega un momento en que la gravedad de la tierra pierde su capacidad de atracción, influenciada por la de otros cuerpos, como por ejemplo el Sol o la Luna, que al entrar en otro campo de atracción irá acelerándose de modo progresivo.  Por lo que hay una frontera o línea de equilibrio, donde un satélite puede navegar establemente, en lo que llamaríamos una aparente posición fija de acompañamiento.
 
A estas fronteras virtuales en el espacio las llamamos puntos de Lagrange
En una progresión del uno al cinco (L1, L2…L5)
L-1 está a 1.496.370 Km de la Tierra en dirección al Sol.
L-2 está a 1.500.000 Km de la Tierra en sentido opuesto al Sol.
L-3 está sobre la misma órbita que la Tierra pero opuesta (en las antípodas, o sea si mirara siempre al Sol, estaría siempre oculto por el este)
L-4 y L-5 están en la órbita de nuestro planeta, por delante y por detrás, formando igual una que otra, un triángulo equilátero con el planeta y el sol con un ángulo 60 grados. Obviamente de los cinco puntos de Lagrange solo L-4 y L-5 resultan apropiados por su estabilidad mientras que L-1 y L-2 necesitarían correcciones orbitales debido a que padecen alteraciones gravitatorias pequeñas pero reseñables.

Esquema de los Puntos de Lagrange, podemos observar la tierra flanqueada a ambos lados por los puntos L1 y L3

Orbitas y trayectorias
 
Cuando se decide el tipo de órbita y la inclinación que tomará un satélite que mandemos al espacio, está decisión, vendrá tomada tras complejos y múltiples análisis, sobre los factores y necesidades objeto de la misión, cotejadas con los innumerables elementos a los que el satélite tendrá que hacer frente, como puedan ser por ejemplo la atmósfera espacial, la basura espacial presente en su órbita, o los costes disponibles para su situación en órbita y todos sus factores asociados que voy a intentar desgranar al menos mínimamente para que más adelante podamos entender al menos esquemáticamente del infierno del cual estamos hablando.
 
Respecto a las trayectorias orbitales, quisiera hacer un inciso, pues suelen ser comúnmente alteradas, a esto lo llamamos corrección de trayectoria cuando son alteraciones leves y maniobras si los vectores alcanzan mayores magnitudes, como podría ser por ejemplo, un cambio brusco de la dirección causado por un impacto o un fallo en la situación final de la misma, tras por ejemplo un lanzamiento en un cohete defectuoso que haya errado a la hora de disponer el satélite en su órbita adecuada.
 
Estos cambios se realizan habitualmente con los motores cohete y otros dispositivos similares, emplazados estratégicamente en la nave, normalmente en los satélites de órbita baja se debe proceder a regulares encendidos de estos dispositivos, para conseguir mantener la posición de los satélites en órbita baja, ya que la constante fricción con la atmósfera aunque sea muy baja los hace precipitarse de manera constante, mas cuanto más baja sea la altura a la que orbiten.
Como apunte diré, que para el mantenimiento en órbita de un satélite, interesa siempre que el perigeo sea lo más alto posible, siempre y cuando no contradiga los parámetros de la misión.
 
Conseguir mantener un satélite en su órbita, es algo realmente complejo y requiere habitualmente del uso de estos dispositivos de corrección de trayectoria, la mayor parte de las veces la vida final que tendrá un satélite vendrá dada por su capacidad para realizar estas correcciones orbitales, sin ellas un satélite perderá fácilmente su vector de trayectoria acabando con pasmosa facilidad muy lejos de donde cabría esperar.

Prueba de los jets de propulsión del vehículo espacial Armadillo, en la que se puede apreciar una característica estela naranja con impactos azules adiamantados en su interior, característica de combustibles ricos en keroseno.

Otra curiosidad que comentaré en este punto, para que se hagan una pequeña idea de la compleja dificultad que posee operar estas maniobras en el espacio
consistente, a diferencia  en la superficie de la tierra o en el aire, si nosotros por ejemplo, a un vehículo que está circulando por una carretera se le inflige un pequeño impacto lateral (incluso grande), como mucho conseguiremos cambiar simplemente su trayectoria en unos grados, mientras que en el espacio, si procedemos a aplicar una corrección de trayectoria por mínima que sea, con la activación de algún tipo de cohete o dispositivo, casi automáticamente deberemos contrarrestar este impulso con uno opuesto, de lo contrario podríamos condenar al satélite a un cambio drástico e irreversible de su ruta o a girar sobre sí mismo indefinidamente. La activación de estos cohetes y mecanismos de propulsión requiere de una precisión absoluta, quirúrgica podríamos decir, que difícilmente veremos en la superficie de la tierra por la naturaleza intrínseca del problema de la maniobrabilidad en el espacio, aparentemente mucho más sencilla visto desde el desconocimiento ya que la ausencia de resistencia o fricción empeora tremendamente las cosas.
 
Los satélites en órbita superior a los mil kilómetros de altura tardarán siglos en caer a la tierra, mientras que los que están por debajo, a lo sumo décadas o años, aunque resulta un poco tranquilizador saber que las órbitas con mayor tráfico son las que están situadas a 2000 kilómetros de altitud, al igual que las geoestacionarias ya muy por encima a 36000 kilómetros de altitud.
 
Un detallito… los costes y los tamaños.
 
Uno de los aspectos más problemáticos de los satélites, es su coste, un fallo en el lanzamiento, su colocación en órbita o a posteriori, que suponga su defunción, significa unas pérdidas multimillonarias para sus desarrolladores, una vez se inicia el proceso de encendido de los motores ya no hay vuelta atrás, las cartas están echadas, un pequeño fallo y millones pueden evaporarse en la nada, no olvidemos que ahí arriba, las probabilidades de mandar un equipo de reparación, son casi nulas y se han dado en contadísimas ocasiones (recordemos el programa Shuttle y la difícil reparación por ejemplo de la óptica del telescopio Hubble ), por tanto es de vital importancia asegurarse un riesgo de error lo más próximo a cero, ya que mas allá de correcciones en trayectoria y cambios en el software, poco más se puede hacer desde aquí.
La mayoría de los satélites tienen un coste entre 15 y 300 millones de dólares, aunque algunos excepcionalmente pueden pasar de los 1000 millones de dólares, así que háganse una idea de lo difícil que resulta tomar decisiones que puedan suponer la pérdida de una de estas prodigiosas máquinas y las funestas consecuencias para quienes deciden invertir las fuertes sumas que necesariamente requieren.
 
Por cierto, su denominación por peso, viene a ser de microsatélites por debajo de los 50 kilos de peso, y nanosatélites entre uno y diez kilos, inferiormente a un kilo ya serán llamados picosatélites (aquí, el valor de construcción puede reducirse a día de hoy a unos 100.000 dólares), no puedo dejar de comentar aquí aunque sólo sea como reseña los famosos CubeSat que vemos de moda tan últimamente.

Esquema 3D de un pequeño satélite del tipo CubeSat ESTCube-1 donde podemos apreciar los distintos componentes
 
Llegamos a la energía
 
En el diseño y concepción de un satélite, se deberá tener muy en cuenta su desgaste por la acción de la atmósfera espacial, al igual que el agotamiento de sus propios recursos energéticos y de maniobrabilidad, sobre los que pesará gran parte de esta vida útil prevista, generando gran parte de los problemas a los que tendrá que hacer frente el cuerpo de ingenieros y científicos de un proyecto, luchando de forma titánica contra los límites del presupuesto y el riesgo a correr, al realizar la inversión en unos procedimientos y dispositivos u otros, que garanticen la viabilidad del proyecto y aseguren una vida útil lo suficientemente extensa como para justificar el desembolso económico.
Llegados a este punto, y como ya hemos comentado, uno de los elementos clave para la vida útil de un satélite es el suministro de energía y su almacenamiento, vamos pues a analizar estos dos factores clave.
 
Esencialmente la energía suele provenir de tres medios: los paneles solares, los generadores radioisotópicos (energía nuclear) y las células o pilas de combustible.

Estación Espacial Internacional (ISS), imagen tomada en Octubre de 2002, donde se puede apreciar el impresionante tamaño de los paneles solares desplegados.

Los paneles solares
 
Están constituidos por miles de células fotovoltaicas interconectadas entre sí, su emplazamiento típico en los satélites suele ser, o bien como paneles que se desplegarán una vez sean puestos en órbita, o bien adheridos a la superficie del satélite según las formas de este. Comúnmente estas células se comenzaron fabricando  de silicio cristalino con pequeñas cantidades de fósforo y arsénico, y posteriormente de arseniuro de galio, además de otros materiales como el teluro y el sulfuro de cadmio o el fosfuro de indio. En esencia, el procedimiento consiste en que la luz del sol al llegar es transformada en electricidad, al liberar en las mismas electrones, la incidencia del fotón absorbido al adquirir el átomo energía, libera un electrón (ionización).
 
Para que nos hagamos una idea de la superficie que se necesita, diremos que alrededor de la órbita terrestre, un metro cuadrado de paneles vendría a suministrar unos 1400 vatios, de operar de forma continua en condiciones óptimas, variaciones en la incidencia o distancia al sol, irán disminuyendo su rendimiento.
Con el paso de los años, el rendimiento de estas células ha mejorado, en los años setenta, éste venía a ser entre el 7% y el 10%, a mediados de los noventa alcanzó entre el 12% y el 15%, con los paneles de arseniuro de galio el rendimiento supera el 21%, la llegada de las llamadas células de separación multibanda, las cuales aprovechan mas frecuencias del espectro lumínico, han permitido el aumento del rendimiento al 30% ,y hoy en día, el trabajo con materiales, como el silicio amorfo hidrogenado y otros, han permitido que ya hablemos de rendimientos superiores efectivos al 40%, aunque en el plano experimental se han logrado rendimientos muy superiores, su aplicación en el espacio supone todavía grandes retos a corto plazo.
Por tanto, los dos factores que definirán la mayor o menor eficacia de un sistema de paneles solares, será el material que hayamos elegido para la construcción de estas células y el grado angular de incidencia de los rayos solares, principalmente.

Disposición del Satélite James Webb, donde se puede ver la colocación plegada de sus componentes en la bodega del Ariane 5.

La exposición al espacio de los paneles solares, genera unos daños increíbles sobre estos, por ejemplo, las células de silicio pierden en torno al 50% de efectividad en tan solo diez años. Pensemos pues, adelantándome un poco al núcleo central de este trabajo, en ese satélite de primera generación LES 1, con unos paneles cuyo rendimiento inicial nunca superó el 7%, y que en la actualidad difícilmente, de ser cierta la noticia,  podrían superar un rendimiento del 0.5%, siendo generosos,  respecto a la suerte que habrían corrido frente a la atmósfera espacial, de la que hablaré más adelante y que fue la primera razón que me hizo dudar un poco de esta noticia.
 
Generadores radioisotópicos
 
Básicamente son dispositivos que portan un reactor atómico que toma la energía aportada por isótopos de un elemento como por ejemplo uranio, que es dispuesto en forma de barras o tubos. El calor resultante de la reacción será transformado en electricidad a través de grupos termopares, (pares de materiales semiconductores como el silicio y el germanio, o el plomo y el telurio, al ser calentados por un extremo y enfriados por otro, producen una corriente eléctrica). Obviamente un sistema energético como este, es necesario para lugares donde no llega suficiente energía solar, como podría ser, distancias superiores a Marte, bastante más lejos, desde luego, de las necesidades del satélite en cuestión, que inició este debate, aunque han sido utilizados en satélites desde casi el principio de la carrera espacial, como por ejemplo en los Cosmos soviéticos. Para que nos hagamos una idea como era un reactor de estos, a mediados de los años 70 del siglo pasado, uno de los más avanzados podía llegar a pesar una tonelada, medir cuatro metros y aportar unos 10 Kw con una barra de Uranio 235, de unos 38 cm de largo.
 
Células o pilas de combustible
 
Este es a mi entender el mejor sistema de acumulación de energía que existe. Tanto en el espacio, como aquí, soy consciente de lo polémico y discutible que es lo que acabo de decir, además de no venir demasiado al caso, mas en unas notas aclaratorias y formativas para discutir la probabilidad del funcionamiento actualmente de un satélite experimental del inicio de la carrera espacial, pero es importante para mí remarcarlo, pues siempre he considerado que podría ser una respuesta técnicamente factible, barata, compacta y segura para la generación y acumulación de energía a través del Hidrógeno si se pusieran los medios y voluntad necesaria.
Curiosamente, su principio, fue enunciado por William Robert Grove en 1.842 o 1.839 según otros y consiste en un sistema químico de producción de electricidad muy parecido a las pilas comunes, dentro de lo que cabe.

Imágenes de las Células de combustible de la planta de energía de la nave Apolo.

Este se basa en el uso de hidrógeno y oxígeno, los cuales combinados en reacción producen agua, calor y aportan electricidad. Por tanto diríamos que es el proceso inverso a la electrólisis, consistente en dos electrodos en los cuales entra hidrógeno en uno y oxígeno en el otro.
 
La manipulación del hidrógeno de forma segura, es uno de los factores que más eleva el coste y el diseño de estas pilas de combustible, al igual que los medios corrosivos en los electrolitos, aun así es una tecnología probada y con fiabilidad, usada de modo común en navegación espacial,  por ejemplo en las naves Apolo y cuyo desarrollo se mantiene a día de hoy.
 
 
Las Baterías
 
Como es de suponer, su misión es el suministro y almacenamiento de la energía captada o generada por otros sistemas, su mayor inconveniente es su gran peso para su limitada capacidad de almacenamiento y el peligro que supone para la integridad de los sistemas y dispositivos que componen un satélite dada la corrosividad y reactividad de los elementos que la forman.
Son comunes en un principio las de plata-cadmio, plata-zinc y níquel-cadmio.
Su uso es vital cuando los satélites atraviesan una zona de sombra, dado que esto ocurrirá cada 12 horas aproximadamente, el suministro eléctrico queda completamente en manos de estas baterías, si el aporte primario de energía procede de paneles solares, (como podría ser el caso del satélite en cuestión LES1), siendo por tanto sometidas a un desgaste continuo. Comúnmente los satélites portan sistemas de baterías primarios, secundarios e incluso terciarios debidamente interconectados, asegurados en caso de cortocircuito o mal función, y a su vez enlazados a los sistemas de estabilización de voltaje necesarios para el correcto funcionamiento de los distintos dispositivos e instrumentos del satélite.
 
Aunque en la segunda parte entraré con más profundidad en este tema, este fue otro de los puntos que más me extrañó acerca de la noticia sobre el satélite LES1, ya no tanto por la certeza del mal funcionamiento del sistema de baterías, cosa obvia después de tantos años, sino que tales baterías no hubiesen provocado daños significativos en la estructura del satélite o sus dispositivos esenciales, mas allá de las extrañas interconexiones que estos complejos sistemas de baterías diseñados para eventuales fallos, sino que hubiesen permitido el funcionamiento temporal durante unos segundos de los sistemas de comunicaciones a través de un, digamos… puenteado directo entre unos muy deteriorados paneles solares y el sistema de estabilización de voltaje, el cual supuestamente y de forma ineludible debería estar conectado al sistema de comunicación a través de la conexión de suministro, evitando así la destrucción del sistema de comunicaciones por la sobretensión.
 
Volveremos la semana que viene… con la 2ª Parte

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