El 9 de febrero de 2017, la misión multiescala Magnetosférica de la NASA, conocida como MMS, comenzó un viaje de tres meses a una nueva órbita. MMS vuela en una órbita altamente elíptica alrededor de la Tierra y la nueva órbita llevará a MMS el doble de distanciacomo ha volado anteriormente. En la nueva órbita, que comienza la segunda fase de su misión, MMS continuará trazando las características fundamentales del espacio alrededor de la Tierra, ayudándonos a comprender esta región clave a través de la cual viajan nuestros satélites y astronautas.vuela directamente a través de regiones, donde ocurren explosiones gigantes llamadas reconexión magnética, nunca antes observadas en alta resolución.
Lanzado en marzo de 2015, MMS utiliza cuatro naves espaciales idénticas para mapear la reconexión magnética, un proceso que ocurre cuando los campos magnéticos chocan y se alinean explosivamente en nuevas posiciones. Los científicos e ingenieros de la NASA vuelan MMS en una formación cercana sin precedentes que permite la misiónviajar a través de regiones donde los campos magnéticos del sol interactúan con los campos magnéticos de la Tierra, pero mantener cuatro naves espaciales en formación está lejos de ser fácil.
"Esta es una de las misiones más complicadas que Goddard ha realizado en términos de dinámica de vuelo y maniobras", dijo Mark Woodard, director de misión de MMS en el Centro Espacial de Vuelo Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Nadie en ningún lugar ha hecho volar en formación"así antes "
Para formar una imagen tridimensional de reconexión, la misión vuela cuatro satélites individuales en una formación piramidal llamada tetraedro. Mientras que una misión conjunta anterior de la ESA Agencia Espacial Europea / NASA voló en una formación similar, MMS es el primero envolar en una formación tan extremadamente apretada, a solo cuatro millas de distancia en promedio. Mantener esta separación cercana permite el mapeo de alta resolución pero agrega una dimensión adicional de desafío para volar MMS, que ya es una tarea compleja.
Volar en una nave espacial, como uno sospecharía, no es nada como conducir un automóvil. En lugar de enfocarse en solo dos dimensiones, izquierda y derecha, adelante y atrás, también debe considerar hacia arriba y hacia abajo. Agregue a eso, manteniendolas cuatro naves espaciales MMS en la formación tetraédrica específica necesaria para el mapeo tridimensional, y tienes un gran desafío. Y no olvides evitar los desechos espaciales y otras naves espaciales que puedan cruzarse en tu camino. Ah, y cada nave espacial esgirando como una tapa, agregando otra capa a la vertiginosa complejidad.
"Típicamente, toma alrededor de dos semanas completar todo el procedimiento de diseño de maniobras", dijo Trevor Williams, líder de dinámica de vuelo MMS en NASA Goddard.
Williams lidera un equipo de aproximadamente una docena de ingenieros para asegurarse de que la órbita de MMS se mantenga en el camino. Durante una semana normal de operaciones, las maniobras, cuidadosamente elaboradas y calculadas de antemano, se finalizan en una reunión al comienzo de la semana.
Para calcular su ubicación, MMS usa GPS, al igual que un teléfono inteligente. La única diferencia es que este receptor GPS está muy por encima de la Tierra, más alto que los satélites GPS que envían las señales.
"Estamos usando el GPS para hacer algo para lo que no fue diseñado, pero funciona", dijo Woodard.
Dado que el GPS se diseñó teniendo en cuenta a los usuarios con destino a la Tierra, las señales se transmiten hacia abajo, lo que dificulta su uso desde arriba. Afortunadamente, las señales de los satélites GPS se envían ampliamente para cubrir todo el planeta y, en consecuencia, algunas del otro lado delEl planeta se desliza alrededor de la Tierra y continúa hacia el espacio, donde MMS puede observarlos. Usando un receptor especial que puede captar señales débiles, MMS puede permanecer en contacto constante con GPS. La nave espacial usa las señales de GPS para calcular automáticamente su ubicación, lo queenvían a la sede de control de vuelo en Goddard. Los ingenieros utilizan ese posicionamiento para diseñar las maniobras para las órbitas de la nave espacial.
Si bien la órbita de cada nave espacial MMS es casi idéntica, deben hacerse pequeños ajustes para mantener la nave espacial en una formación apretada. Los ingenieros también confían en los informes del Análisis de Riesgo de Evaluación Conjunta de la NASA, que identifica las ubicaciones de los desechos espaciales y proporcionanotificación cuando los objetos, como un viejo satélite de comunicaciones, pueden cruzarse en el camino de MMS. Si bien aún no ha habido ningún riesgo de colisionar con MMS, la tripulación tiene un plan de respaldo preparado, una maniobra de esquivar, si surge la necesidad.
Los miércoles programados, uno o dos por mes, los comandos se envían a la nave espacial para ajustar la formación tetraédrica y hacer los ajustes necesarios en la órbita. Estos comandos le dicen a MMS que dispare sus propulsores en ráfagas cortas, impulsando la nave espacial a su destinoubicación.
Mover MMS es un proceso lento. Cada nave espacial está equipada con propulsores que proporcionan cuatro libras de empuje, pero también pesan casi una tonelada cada uno. La nave espacial gira como la parte superior, por lo que la sincronización de cada ráfaga debe sincronizarse con precisión paraempujar la nave espacial en la dirección correcta.
Al día siguiente, una vez que la nave espacial esté en su ubicación correcta, se da una segunda ronda de comandos para disparar los propulsores en la dirección opuesta, para fijar la nave espacial en formación. Sin este comando, la nave espacial sobrepasaría sus posiciones previstas ysepararse sin fuerzas resistentes para detenerlos.
A diferencia de los aviones, que constantemente encienden sus motores para mantenerse en movimiento, las naves espaciales confían en su impulso para llevarlos alrededor de su órbita. Solo se requieren pequeñas ráfagas de sus propulsores, que duran solo unos minutos, para mantener su formación y hacer pequeñosajustes a la órbita.
"Pasamos el 99.9 por ciento del tiempo navegando porque necesitamos ahorrar con el combustible", dijo Williams.
Lanzada con 904 libras de combustible, la nave espacial solo ha usado alrededor de 140 libras en sus primeros dos años de operación. Sin embargo, enviar MMS a una órbita más amplia para su segunda fase consumirá aproximadamente la mitad del combustible restante, y no hayestaciones de servicio en el espacio para reabastecimiento de combustible. La tripulación de operaciones planifica cuidadosamente cada maniobra para minimizar el consumo de combustible. Las maniobras típicas requieren menos de media libra de combustible y la tripulación espera que sus esfuerzos de conservación de combustible ahorren suficiente combustible a MMS para permitir estudios extendidos más allá del final dela misión principal
La nueva órbita elíptica llevará el MMS a 600 millas por encima de la superficie de la Tierra en su aproximación más cercana, y aproximadamente al 40 por ciento de la distancia a la luna. Anteriormente, la nave espacial salía solo un quinto 20 por cientode la distancia a la luna.
En la primera fase de la misión, MMS investigó el lado del sol de la magnetosfera de la Tierra, donde las líneas del campo magnético del sol se conectan con las líneas del campo magnético de la Tierra, permitiendo que el material y la energía del sol se canalicen hacia el espacio cercano a la Tierra.segunda fase, MMS pasará por el lado nocturno, donde se cree que la reconexión desencadena auroras.
Además de ayudarnos a comprender nuestro propio entorno espacial, aprender sobre las causas de la reconexión magnética arroja luz sobre cómo se produce este fenómeno en todo el universo, desde las auroras en la Tierra, hasta las erupciones en la superficie del sol e incluso en las áreas circundantesagujeros negros.
Si bien MMS no mantendrá su formación tetraédrica a medida que se mueve a su nueva órbita, continuará tomando datos sobre los entornos por los que vuela. El equipo de operaciones espera que MMS alcance su nueva órbita el 4 de mayo de 2017, momento en el queestará de nuevo en formación y listo para recopilar nuevos datos científicos en 3-D, ya que su órbita elíptica lo transporta a través de áreas específicas que se consideran sitios para la reconexión magnética.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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