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lunes, 8 de diciembre de 2008

Hace 50 Años (30): Pioneer-3

La última oportunidad durante 1958 de viajar hacia nuestro satélite la tendrán los norteamericanos. El US Army, menos ambicioso que su rival directo, la USAF, ha diseñado un plan lunar mucho más modesto: su único propósito es dirigir un par de sondas hacia la Luna, efectuando mediciones de los cinturones de Van Allen y llegando lo bastante cerca del satélite como para que sus instrumentos detecten el medio espacial en sus inmediaciones. Eliminando la etapa final de inyección en órbita lunar, algo que había caracterizado a las anteriores Pioneer, la ABMA tendrá más posibilidades de éxito. El Thor-Able de la USAF puede situar en ruta de escape una masa seis veces superior a la de su competidor, así que las sondas Pioneer enviadas al espacio por el Juno-II tendrán que ser relativamente más pequeñas, y sobre todo, menos pesadas. Durante la fase inicial del viaje, la etapa número uno Jupiter funcionará durante 180 segundos (veinte más que el mismo motor instalado en el Thor), tras lo cual será desprendida y enviada a impactar sobre el océano. En ese mismo momento, el carenado que protegerá a las tres últimas etapas y a la propia Pioneer será abierto y alejado, reentrando también en la atmósfera. Durante apenas 7 segundos, serán encendidos los motores sólidos de la segunda etapa, acelerando un poco más al conjunto. A continuación, funcionarán los tres motores, algo más potentes individualmente, de la tercera. Finalmente, se encenderá el último Baby Sergeant, responsable del impulso final. Con todo ello, el Juno-II apenas podrá colocar 7 kilogramos en órbita de transferencia lunar. Durante el ascenso, el Juno-II deberá girar sobre sí mismo, a una velocidad media de 700 rpm, para mantenerse estabilizado respecto a la Tierra y el sentido de la marcha. Sólo así los diferentes encendidos de los motores sólidos se efectuarán en la dirección oportuna. Por supuesto, una vez finalizada totalmente la fase de propulsión, la Pioneer deberá desacelerar ese veloz movimiento rotatorio; de otra forma no conseguiría realizar adecuadamente sus tareas científicas. Para conseguir este efecto de frenado se extenderán automáticamente sendos cables de 1 metro y medio de largo con pesos en sus extremos. Las sabias leyes de la física harán el resto, reduciendo el movimiento giratorio de la sonda hasta unas escasas 12 rpm. El mecanismo anti-giro se accionará automáticamente diez horas después del despegue, gracias a un cronómetro. Por vez primera empezarán a utilizarse varias estaciones de seguimiento para controlar el largo curso de un cohete en su viaje hacia la Luna. Inicialmente seguido por la estación de Cabo Cañaveral, ésta será relevada por otra situada en Mayaguez, Puerto Rico, compensando así el movimiento combinado de la rotación de la Tierra y la veloz trayectoria de la sonda. Una vez en el exterior de nuestra atmósfera, será la gran antena de Goldstone, en California, quien siga a la Pioneer hasta su llegada a las inmediaciones lunares y, a ser posible, más allá. La Pioneer-3, así denominada por ser la sucesora de la última sonda de esta serie lanzada por la USAF bajo los auspicios de la NASA, queda lista para ser enviada al espacio poco después del desafortunado desenlace en el ascenso de la Pioneer-2. Pesa 5,9 kg y tiene un aspecto cónico. Sus dimensiones son 0,51 metros de altura y 0,23 metros de diámetro. El cono, fabricado en fibra de vidrio, se encuentra rematado por una delgada antena que se prolonga en la propia superficie de la sonda. En su interior se agolpan los distintos instrumentos, un prodigio de miniaturización para la época. La sonda ha sido construida por el Jet Propulsion Laboratory utilizando tecnología usada en el Explorer-1 (que también sus ingenieros han fabricado), bajo un encargo de la agencia ABMA. Los técnicos del JPL han instalado en la Pioneer-3 varias baterías para el funcionamiento de los instrumentos y el transmisor, así como dos contadores de radiación Geiger-Muller, un sensor fotoeléctrico, y el sistema antes descrito utilizado para reducir el ritmo giratorio de la sonda tras su inyección en trayectoria translunar. La escasa capacidad de las baterías sólo permitirá el uso del transmisor durante 75 horas, apenas la duración del viaje hasta la Luna. El sensor fotoeléctrico actuará en el momento en que un rayo de luz reflejado por la superficie lunar excite un sistema de células fotosensibles. Con la detección de los flujos de luz y su traducción eléctrica, se elaborarán imágenes de la cara oculta de la Luna que, aunque primitivas, supondrán una verdadera primicia. En estos momentos nadie conoce exactamente el aspecto de la Luna en su parte más alejada de nosotros, y el experimento ha levantado una fuerte y natural expectación. Por otro lado, el sistema sensorial demostrará la capacidad innata del instrumento para detectar la luz reflejada por la superficie lunar, método que en el futuro será empleado para accionar interruptores conectados a cámaras más evolucionadas u otro tipo de aparatos que podrán viajar en vuelos posteriores, evitando el uso de cronómetros o programadores, siempre más pesados. Durante los vuelos iniciales de las sondas Pioneer, los científicos demostraron un creciente interés por medir el entorno terrestre, y sobre todo, la cantidad de radiación acumulada en los instrumentos de las naves. Con el uso de contadores Geiger en sucesivas misiones se está elaborando un mapa de las bandas de radiación circundantes, algo que será muy útil cuando sea necesario elegir el tipo de blindaje que deberá proteger a las futuras naves tripuladas. La Pioneer-3 tendrá que soportar durante su viaje numerosos cambios bruscos de temperatura, lo cual se adivina potencialmente perjudicial para la vida útil de los instrumentos que alberga en su interior. Para paliar en lo posible los efectos de dichas variaciones de temperatura, la superficie de la sonda se halla recubierta por varias bandas blancas y negras, longitudinales, dibujadas sobre el fondo dorado de las paredes inclinadas de la Pioneer. Esta configuración pictográfica permitirá estabilizar la temperatura interna de la sonda sobre los 35 grados centígrados, suficiente como para que los instrumentos funcionen adecuadamente. Cuando por fin el primer Juno-II despega desde la rampa de lanzamiento número 5 de Cabo Cañaveral, el 6 de diciembre de 1958, los técnicos han decidido lanzar la sonda lo más cerca posible de la Luna de forma que, en función del rendimiento del cohete, impacte contra ella (un hito, sin duda alguna) o simplemente pase junto a su lado. Todo va bien durante el funcionamiento de la etapa inicial hasta que, por algún tipo de fallo eléctrico o por el agotamiento prematuro de uno de los propergoles, se apaga el motor 4 segundos antes de lo previsto. El S-3D ha estado quemando ingentes cantidades de combustible durante 2 minutos y 58 segundos, pero la velocidad final obtenida tras la separación de la primera etapa resulta ser un poco inferior a la prevista. Asimismo, el ángulo de inclinación del cohete durante el ascenso es 1 grado inferior a lo esperado, con lo que la Luna empieza a quedar desalineada respecto a la sonda. Completado el encendido de las tres siguientes etapas, las cuales funcionan según el plan de vuelo, la velocidad final obtenida por la Pioneer-3 es inferior a la necesaria para alcanzar la velocidad de escape (unos 610 km/h menos de lo debido). La desviación acumulada deja además a la sonda 3 grados por debajo de la ruta trazada. De esta forma, tras alcanzar unos 100.000 kilómetros de altitud, inicia de nuevo el descenso, cayendo sobre Africa unas 38 horas y 6 minutos después del lanzamiento. A pesar del nuevo fracaso, los contadores Geiger que la Pioneer-3 transporta a bordo han conseguido obtener importantes lecturas que son transmitidas a la Tierra para ser usadas en el estudio de los cinturones de Van Allen. Esto permitirá identificar dos anillos principales alrededor de la Tierra, situados uno cerca de la superficie de ésta (a unos 3.000 km) y otro mucho más alejado (a unos 16.000 km). El estudio demuestra que por encima de este último el nivel de radiación disminuye de forma notable y constante, y que a partir de un cuarto de radio de la órbita lunar, estos mismos niveles de radiación pueden considerarse como normales. El resto de experimentos albergados en el compartimiento del instrumental funcionan también perfectamente, excepto el sensor fotoeléctrico que no se encuentra lo bastante cerca de la Luna como para resultar excitado por la luz reflejada desde la superficie selenita.
-Número de Lanzamiento COSPAR: 1958-Theta
-Número SSC: 00111
-Hora de Lanzamiento: 05:44:52 UTC
-Zona de Lanzamiento: Cabo Cañaveral LC5
-Nombre de la Carga Util: Pioneer-3
-Masa al despegue: 5,9 kg.
-Organización Responsable: ABMA/NASA (EEUU)
-Lanzador: Juno-II (AM-11)
El US Army decidió sustituir la primera fase Redstone del lanzador Juno-I por un misil IRBM Jupiter modificado (el equivalente al Thor de la USAF) para lograr una mayor capacidad de carga útil. Las etapas superiores siguen siendo las mismas que en el Juno-I, con mínimas adaptaciones. El Jupiter duplica el empuje al despegue con su motor S-3D, en comparación al A-7 del Redstone, alcanzando 667.200 newtons. La etapa ha sido además extendida 0,9 metros para transportar una mayor cantidad de propergoles y así prolongar el tiempo de encendido. El Jupiter consume oxígeno líquido y RP-1. El cohete, en total, pesa 50.111 kg al despegue y mide 23,5 metros de altura, con un diámetro máximo de 2,7 metros. La empresa Chrysler se encarga de la fabricación e integración del Juno-II. La configuración permitirá colocar cargas en órbita baja (555 km) de hasta 45 kg, o unos 7 u 8 kg en ruta de escape. El Juno-II será una solución de compromiso para lanzar los satélites Explorer hasta la llegada de un vehículo más barato y adecuado (el Scout). Debido al bajo rendimiento de sus etapas superiores, el Juno-II no tiene futuro ante vehículos más avanzados, como el Thor-Able. (Fotos: NASA)
-Orbita Inicial: No completa, apogeo de 102.333 km, inclinación 31,7 grados.
-Reentrada: 7 de Diciembre de 1958.