Actividades de España en el Espacio

Introducción

Buscad la belleza…

Soy aficionado a la exploración e investigación espaciales creo que desde siempre y crecientemente en los últimos años, desde que empecé a trabajar y a tener más acceso a contenidos y noticias a través de Internet y las redes sociales en general.

Pese a estar subscrito a varios boletines sobre el tema, hasta hace muy poco, no era consciente de la enorme y meritoria actividad llevada a cabo desde y en España al respecto y además, en gran parte, gestionada por la empresa a la que pertenezco, Isdefe (www.isdefe.es).

En los últimos meses he tenido la suerte de poder asistir a unas charlas formativas y divulgativas organizadas por la empresa y cuyos ponentes han sido responsables que trabajan hace muchos años en la Estación de Villafranca y Cebreros (ESA) y en el Complejo de Comunicaciones de Espacio Lejano de Madrid (NASA). Para mí es importante reseñar que ambos son Ingenieros de Telecomunicación, como el que escribe. No daré nombres propios, por respecto a la privacidad de cada cual.

A continuación voy a exponer una serie de notas y apuntes al respecto, que si bien no constituyen una redacción propia de un informe, si pueden ser una selección de datos para ilustrar la importancia de la contribución de España a la empresa espacial mundial. Todos ellos han sido recogidos en charlas abiertas al público y que pienso están disponibles en la red.

Actividades en el área de Espacio (ESA, Agencia Espacial Europea)

Gerencia ESAC (www.esa.int/esac):

• Villafranca del Castillo (Madrid): Centro de Astronomía Espacial Europeo (ESAC)
• Cebreros (Ávila): Estación de Espacio Profundo de la ESA

Se celebra el 50º aniversario de la ESA (España contribuye en 5º lugar).

Agencia espacial nacional paradigma, en la que podría fijarse España para constituir la suya propia: CNES (Francia).

Aplicaciones

Despegar, lanzadores, España tiene capacidad estratégica a través de la ESA:

• EADS-CASA
• INTA

Vehículos: Satélite SMOS (2009, ESA franco-español), científico (radiómetro), Centro Europeo de Medición.

Segmento terreno:

• Control de lanzamientos hasta órbita
• Centro de Misión, exploración tierra / universo

Satélite XNM: 3 telescopios.

Residuos en órbita y meteoritos constituyen amenazas: Programa SSA (España no contribuye).

Estación Espacial: Investigación científica.

Satélites, aplicaciones:

• Telecomunicaciones
• Comunicaciones aeronáuticas futuras
• Navegación aérea
• Observación de la Tierra
• GPS: Posicionamiento y medio primario de para proporcionar un reloj global, Programa Europeo Galileo

Industria

Europa: 50 empresas, 40.000 empleados, 6.500.000.000 € de facturación.

España: 20 empresas, 4.000 empleados, 750.000.000 € de facturación.

INTA gestiona las actividades espaciales de España:

• Hispasat
• 1964 se hace cargo de actividades de la NASA, posteriormente de las de ESA
• 1992 se crea INSA para transferirle la operación y mantenimiento
• 2012 INSA e ISDEFE se fusionan
• Actualmente: ISDEFE responsable de ingeniería y mantenimiento

3 centros (Complejo de Madrid):

• Cebreros (se puede visitar): Antenas 120º en España, Argentina y Australia (estaciones de seguimiento de satélites)
• Canarias: INTA, 48 empleados Isdefe
• Villafranca del Castillo: Centro de Excelencia para la Ciencia Espacial

Dirección de Estaciones Isdefe: Ingeniería, 50 personas, segmento terreno.

Gerencia ESAC, Centro científico ESA en Cebreros, Astronomía Espacial:

• TT&C (Telemetría, Seguimiento y Mando) actividad tradicional
• Parte administrativa ESA (también gestionada por Isdefe)
• Control para EUMETSAT
• Financiado por ESA
• Personal científico de ISDEFE
• TMT (Telescopio de Treinta Metros): Desde cero, 2 telescopios robóticos para basura espacial

ESA, Red de Espacio Profundo, con antenas en Argentina, Cebreros y Australia:

• Proyectos: Mars Express, ASTRA, Rosetta…
• Procesado in situ
• Cierre de emisiones ilegales, gran limpieza
• Villafranca, Centro de Astronomía Espacial:

o   Recogida de datos de todos los telescopios de la ESA

o   Herschel, Gaia, Mars Express…

o   Gestión de datos

o   Varios proyectos I+D: CESAR, EDUCATV…

En perspectiva

No habrá Agencia Espacial Española a medio plazo, los políticos españoles no están concienciados.

Complejo de Comunicaciones de Espacio Lejano de Madrid (NASA, Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio)

DSCC (Robledo de Chavela), Complejo de Espacio Lejano (NASA), http://www.mdscc.org/.

Celebrando “DSN (Red de Espacio Profundo), 50 años de comunicación y descubrimiento”.

50º Aniversario Red de Espacio Profundo

Red de Espacio Profundo de la NASA, 50 años de WiFi Interplanetario, video: https://www.youtube.com/watch?v=sn4UGJnsTTg.

• Una red única para todas las misiones de Espacio
• Objetivo: Dar cobertura a todos los satélites en el sistema solar, en todo momento, mediante tres estaciones: Goldstone (California), Canberra (Australia) y Madrid
• Sin ella no hay exploración posible
• JPL (Laboratorio de Propulsión de Reactores) coordina en pasarela las tres estaciones, es el centro de control en Los Ángeles
• Tres SPC (Centros de Procesado de Señal)
• En JPL trabajan 5500 personas; depende de la Universidad CALTECH, con gran densidad de Premios Nobel
• En JPL se fabrican las sondas espaciales

Historia

1965, para evitar interferencias se inauguran tres estaciones:

• Primeras antenas en Robledo
• Una antena en Fresnedillas para seguimiento de vuelos tripulados
• Más la estación de Cebreros

Una vez consolidado, se cierra Fresnedillas y se traslada su antena a Robledo.

En la actualidad no se precisan antenas tan grandes.

Cebreros se cede a España en 1981 y esta la cede a su vez a la ESA.

En 1987 llega la antena de 70 m de diámetro “la joya” de Robledo, para seguimiento de sistema solar más sondas “Voyager”.

Antenas, cualificación

50 Hectáreas, 6 antenas, 29 edificios, 104 personas.

Antenas:

• 4 operacionales
• 1 educativa
• 1 en desuso: pasará a ser monumento

Antena de 70 m:

• Gran sensibilidad y prestaciones
• Muy caro el mantenimiento
• No se puede modificar para banda X
• Continuará operativa hasta 2025 para seguimiento de satélites
• Se sustituirá por una de 34 m
• La electrónica está en su foco
• Se guía la señal mediante espejos electromagnéticos, a la base de la antena

Antena de 34m:

• Muy versátil
• Espejos de aluminio configurables

La señal de los satélites puede tardar horas en llegar a la Tierra. La de la sonda Voyager tarda 17 horas.

Se está estudiando fabricar dos antenas más de 34 m.

El diseño de las antenas se hace desde JPL, la licitación es mundial, actualmente ganada por la empresa Schwartz Hautmont de Tarragona (http://www.shcm.es/). En Robledo se hace la el Aseguramiento de la Calidad.

• La banda S (1,5 – 5,2 GHz) ha sido copada por la telefonía móvil
• Actualmente se emplea sobre todo la banda X (7 – 12,5 GHz), en el futuro se va a emplear la banda Ka (27 – 40 GHz)
• A mayor frecuencia, mayor ancho de banda
• La banda Q (33 – 50 GHz es experimental)

En la universidad no existe formación para este tipo de equipamiento, que es propio de JPL:

• Se necesita entrenamiento mínimo de un año
• Para alguien que ya sea ingeniero de telecomunicación, licenciado en ciencias físicas, ingeniero industrial… Con formación en los conceptos de radiofrecuencia, electrónica, digital…
• En la estación se hace de todo

La antena de 70 m pesa unas 3000 t:

• En Goldstone hubo una obra titánica para cambiar la base de hormigón
• En Robledo se ha hecho poco a poco, mediante paradas
• Se rompieron los rodamientos, lo que no se había previsto
• Se recuperaron en dos meses
• Ahora se cuenta con cojinetes de repuesto

Misiones, medio ambiente

Marte: Cinco naves orbitando: 3 de la NASA (Observer, Curiosity), 1 de la ESA (Express), 1 India.

Naves orbitales alrededor del Sol: Dos “STEREO”.

Seguimiento satélite: 70% del trabajo.

Sondas Voyager:

• Señal más baja detectable: -185 dBm
• De las Voyager, restan aún 15 dBm
• Se encuentran en el espacio interestelar, donde no hay atenuación
• Realmente dejarán de funcionar cuando se les acabe el combustible
• La antena (en estación) modifica su apuntamiento a donde mejor se reciba la señal, mediante servomecanismos depurados

Energía de las naves:

• Solar en la cercanía del Sol (Marte)
• Isótopos nucleares (Fuera del Sistema Solar, Plutón)

Medio ambiente:

• La estación de Robledo está dentro de una zona protegida de aves
• Se tiene extremo cuidado en la reducción del impacto ambiental
• Toda la electricidad en la estación funciona a 60 Hz (USA), esto implica contaminación ambiental
• Se ha realizado una conexión a red comercial a 20 KV y 50 Hz, con un convertidor a los 110 V y 60 Hz internos
• Se utilizan energías renovables en la medida de lo posible
• Hay una exclusión de espacio aéreo sobre la estación
• También derecho de veto sobre instalación de equipos de transmisiones en la zona
• Se va a intentar que se retire el repetidor de aviación de Nava del Rey (para evitar dañar la aviónica)

Trabajo

Desarrollos propios de Robledo se exportan a toda la DSN: Reloj mundial, controla qué persona sube a una antena para mantenimiento en cada momento.

Sala de control:

• Muy protegida
• Reloj mundial
• Programa de trabajo enviado desde JPL
• Cada controlador realiza dos seguimientos en paralelo

Las herramientas se distribuyen en la red.

Exploración planetaria:

• 30 misiones activas a la vez
• Cassini-Huygens 10 años estudiando Saturno
• A Marte se puede viajar cada 2 años a causa de las órbitas: Curiosity (Rover), sonda MAVEN, ExoMars (ESA)
• Júpiter: Sonda Juno
• Mercurio
• Plutón
• Voyagers
• …

Existe una gran colaboración con la ESA, en radioastronomía, con la estación de Cerebros.

Curiosity:

• Rover en Marte
• Equipado con el módulo español MSL REMS (Rover Environmental Monitoring Station)
• Más de 2000 eventos consecutivos tuvieron que funcionar perfectamente para que el aterrizaje se realizara con éxito
• “7 minutos de terror”
• El retardo de señal desde Marte es de 17 min
• El aterrizaje se completó mediante propulsión de un módulo grúa contraria a la gravedad y descuelgue del rover con tensores
• Se mueve con 200 W
• Dispone de un brazo mecánico

La labor típica de Robledo es el seguimiento de los medios de comunicación, no la ciencia en sí.

La exploración espacial tiene futuro. Reto: Recorte de personal por acuerdo con la NASA.

Líneas de cable de comunicaciones redundantes entre estaciones:

• NASA gestiona y saca a concurso público
• Actualmente contratado a Telefónica, fibra óptica

Investigación desde Robledo: Radioastronomía.

Proyecto: PARTner: Escolar.

Se puede visitar la estación.

Web del Complejo de Comunicaciones de Espacio Lejano de Madrid: http://www.mdscc.org/.

Conclusiones, apreciaciones políticas

En las secciones anteriores he ofrecido datos objetivos, de dominio público. Ahora voy a exponer mi opinión personal al respecto.

España cuenta con una infraestructura, actividad y participación internacional envidiables en el ámbito de la exploración e investigación espaciales, en cuestión de instalaciones, instrumentación, tecnología (incluyendo empresas proveedoras y públicas gestoras) y personal cualificado, que la convierten en una potencia espacial de primer orden en la sombra.

España ya está participando como socio fundamental de EEUU en la NASA, con su DSCC de Madrid, como se ha expuesto anteriormente. Por otro lado, como es razonable en el siglo XXI, está dotada de capacidad de soberanía nacional estratégica en el Espacio a través de la ESA, la Agencia Espacial Europea, a la que España contribuye económicamente en quinta posición, lo que también parece razonable en el contexto de la UE, no así su contribución neta, que en 2012 cayó a la mitad ¿Por qué? Sirva de ilustración esta cita de Carl Sagan:

“El dinero gastado en la exploración espacial, gracias al empleo técnico y al estímulo que supone para la alta tecnología, tiene un efecto multiplicador sobre la economía. Un estudio sugiere que por cada dólar gastado en los planetas retornan siete dólares a la economía nacional”.

No es importante si en el caso real de España y la ESA, el retorno es de 5 ó 10 € sobre el € invertido, lo importante es el efecto multiplicador sobre la economía nacional, que al final se traduce en puestos de trabajo cualificados, beneficios de las empresas y por tanto mayores contribuciones al tesoro público, con lo que aumenta el tan ansiado disponible para Sanidad, Educación… servicios públicos en definitiva. Y aunque no importe a toda la ciudadanía, pero también proporciona capacidad estratégica de soberanía nacional, por el dominio sobre el Espacio. En todos los clubes de socios (internacionales) tiene mayor voz y voto quien más aporta.

Todas las naciones de nuestro entorno, cuentan con una Agencia Espacial nacional propia (Francia, Alemania, Reino Unido, Italia…) y también otras mucho más humildes. Hace un par de años, justo cuando acababa de formarse el actual Gobierno de España, estuve en una charla coloquio muy interesante en que miembros destacados de la Defensa y la Ingeniería españolas, trataban de convencer a una persona destacada del partido en el gobierno (del cual soy afiliado y en el cual procuro participar activamente), de la necesidad imperiosa de creación de una Agencia Espacial Española. Esta persona, “sola ante el peligro”, contestaba una y otra vez “ustedes tienen razón, pero hay que pagar Sanidad y Educación”. Comprendo perfectamente que esas dos partidas son prioritarias (soy hijo de profesora y médico funcionarios), pero remito a mis párrafos anteriores sobre el retorno de la inversión espacial, una vez dado el mínimo pescado para evitar la muerte por inanición ¿no es hora de empezar a preocuparse de proporcionar la caña de pescar?

Las personas y puestos capaces de gestionar y constituir tal agencia existen ya, es posible que pudieran compatibilizar sus puestos actuales con el de representantes españoles en tal asunto, de hecho sería una agencia puramente burocrática, pues nuestra agencia “física” ya es la ESA. Pero creo firmemente que es necesario que exista un grupo de personas en España, bien conocedoras e interesadas (mejor apasionadas) por el asunto, que se encarguen de dirigir y asesorar al gobierno en la cuestión espacial, velando por la consecución de los intereses nacionales.

Espero que alguien con capacidad de toma de decisión al respecto llegue a leer esto y le haga reflexionar.