El mundo no es suficiente

Las 28 válvulas de la sonda espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea (ESA) han tenido una historia muy difícil. Durante más de una década, han viajado más de seis billones de kilómetros. En agosto de 2013, la sonda espacial Rosetta alcanzó finalmente su objetivo: el cometa Tschurjumow-Gerassimenko. Desde entonces, la sonda ha estado orbitando el cometa a una distancia de 30 kilómetros. El cometa dispone de un diámetro de cinco por tres kilómetros. Tanto la sonda como el cometa se desplazan ahora en dirección al sol, según un artículo de la feria Valve Expo.

Vuelo ABB alrededor del mundo.

La sonda espacial está equipada con once instrumentos científicos para examinar la composición química de coma, y determinar la densidad de los gases nobles tales como el helio, el neón, el argón, el criptón y el xenón. En base a las densidades del gas, los científicos son capaces de determinar datos en la temperatura ambiental y los tiempos de formación del cometa. El coma está siendo examinado de forma más profunda en cuanto al contenido de oxígeno atómico o ionizado, hidrógeno, nitrógeno y carbono. Rosetta ha descubierto cómo las moléculas de agua y carbono dióxido se rompen rápidamente, y después se emiten a la atmósfera del cometa.

En el espacio, Rosetta no está sola: la sonda ha transportado el módulo de aterrizaje “Philae”. Este minilaboratorio aterrizó en el cometa en noviembre de 2014, el primer módulo de aterrizaje en la historia de la humanidad. Sin embargo, aterrizó en un punto con muchas sombras. Como consecuencia, Philae se puso a hibernar después de dos días y medio, debido a la falta de potencia. Más de medio año más tarde, el módulo de aterrizaje despertó de la hibernación y se dedica a enviar datos a la tierra. ¡Philae vuelve a transmitir!

Hubo suerte ya que Philae y Rosetta han llevado a cabo una importante misión: los resultados podrían ayudar a explicar el origen de la vida en la tierra. O, en otras palabras: podría explicar cómo llegó la vida del espacio al planeta tierra.

Los cometas son “los fósiles de índice” de nuestro sistema solar. “Fueron creados hace 4,5 billones de años, junto con el sol y los planetas, sin embargo, no han cambiado”, explica Berndt Feuerbacher, director emérito del Instituto de Sistemas Espaciales en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Los cometas están situados en una especie de “refrigerador cósmico” en la parte exterior de nuestro sistema solar, a temperaturas cercanas al cero absoluto, añade Feuerbacher.

Pueden proporcionar pistas de gran importancia. Los resultados de la investigación podrían mostrar cómo llegó la vida desde el espacio a la tierra. Los astrónomos asumen que los cometas contienen compuestos orgánicos complejos que son los elementos básicos para la vida. Podrían haber llegado a la tierra en forma de impactos cometarios.

Philae está equipado con cámaras que documentan lo que sucede a su alrededor. “Una broca toma muestras de debajo de la superficie y las analiza en espectrómetros de masa o cromatógrafos de la fase de gas para describir el material original de nuestro sistema solar”, comenta Feuerbacher del DLR. El interior del núcleo del cometa ha sido examinado con un penetrador, con un tomógrafo de ultrasonido y microondas.

También merece la pena echar un vistazo más de cerca a Philae: dispone de 28 válvulas Hoerbiger para ser utilizadas en condiciones extremas. "Cada una de ellas pesa menos de dos gramos y está diseñada para un rango de temperatura que oscila entre los -60 y los +220 grados Celsius”, comenta el Dr. Jochen Schaible, jefe de proyecto. Se trata de válvulas de silicona de 2/2 vías, monoestables y abiertas sin potencia. Sus dimensiones son de 10 x 16 x 5,4 milímetros. Las válvulas, ubicadas detrás de una carcasa de plástico color cappucino, tienen un volumen muerto de menos de 50 microlitros y un tiempo de circuito de 1 milisegundo. “Las válvulas tienen que ser extremadamente ligeras y compactas, apenas requieren potencia y necesitan estar virtualmente libres de fugas”, añade el Dr. Fred Goesmann del Instituto Max-Planck de Investigación de Sistemas Solares (MPS).

Las válvulas tienen la extremadamente importante función de regular el flujo de gas en el proceso de análisis, donde funcionan como válvulas de control para el cromatógrafo de gas. El inyector introduce las sustancias gaseosas en el flujo del gas portador que fluye a través del sistema de acero inoxidable fino y los tubos de vidrio silicatado, los capilares. “Los capilares están recubiertos de un material especial en la parte interior, que reacciona de forma diferente con las moléculas de alrededor y las ralentiza”, comenta Hoerbiger. Esto crea tiempos de transición para cada tipo de molécula. Una unidad de detección se adapta al extremo del capilar que transporta la información por las moléculas encontradas. Se utiliza un espectrómetro de masa conectado al sistema para un posterior análisis.

Como la tecnología espacial es complicada y compleja, se requiere colaboración: como colega industrial de Hahn-Schickard, Hoerbiger inició una serie de proyectos de investigación y desarrollo en el campo de la tecnología de microsistemas antes que otros, comenta el jefe de proyecto Schaible. Basado en la investigación llevada a cabo en Hahn-Schickard, se desarrolló una válvula de silicona lista para ser producida en 2002. Schaible: “Y este tipo cumplía con los requisitos del Instituto Planck para la Investigación del Sistema Solar”.

A Rosetta y Philae aún les quedan bastantes tareas que realizar. La misión se amplió nueve meses, hasta septiembre de 2016. Si todo va como espera la Agencia Espacial Europea (ESA), la misión tendrá un final espectacular: Se supone que Rosetta va a aterrizar en el cometa, siguiendo los pasos del módulo de aterrizaje Philae, el módulo que ha transportado durante doce años. Un final memorable para una misión histórica, que quizá pueda proporcionar respuesta al origen de la vida en la tierra y al comienzo del sistema solar.

Equipo de control del la misión Rosetta.

El siguiente programa más importante está siendo preparado: ExoMars buscará vida, tanto en el pasado como en el presente. Estudiará el entorno biológico de Marte y su suelo.

La primera misión comenzará en enero de 2016. Un satélite viajará 225 millones de kilómetros hasta que llegue a Marte después de nueve meses de vuelo. Se utiliza un pequeño módulo para poner a prueba tecnologías de aterrizaje, mientras el orbitador analiza la atmósfera del planeta. La segunda misión observa dos todoterrenos aterrizando en Marte, donde examinarán el planeta de forma independiente uno del otro. Como era de esperar, ambas misiones requieren válvulas fabricadas también por el fabricante de válvulas Hoerbiger.

A pesar de los numerosos avances en la tecnología espacial, aún existen numerosos factores desconocidos. Todos los días se realiza la comprobación de la resistencia de los componentes para cohetes, satélites y sondas. Los sistemas de cohetes son un ejemplo: un aspecto importante para las misiones con éxito es el comportamiento de los propulsores en condiciones extremas. La agencia espacial alemana DLR y la Agencia Aeroespacial Europea (ESA) quieren ir directamente por una nueva dirección en el manejo de propulsores para los vehículos de nuevo lanzamiento en Europa, por ejemplo, el cohete Texus 48. Durante una simulación completa de un viaje al espacio se probaron dos nuevos dispositivos de gestión de propulsores para el manejo de propulsores de oxígeno e hidrógeno líquido súper frío.

Válvulas de silicona.

Los dos módulos de prueba que llevaba el cohete Texus 48 fueron desarrollados por Astrium. Ambos módulos de comprobación estaban equipados con tres válvulas de flujo axial de la serie Axius de Stöhr. Durante las pruebas se examinó el comportamiento del hidrógeno y el oxígeno como combustibles líquidos para nuevas igniciones. Las pruebas utilizando las válvulas Stöhr fueron realizadas con éxito. Las válvulas Axius pueden utilizarse a temperaturas de funcionamiento de entre 4K y 323K. La presión nominal es de hasta 420 bar, con una presión de control de 6 a 8 bar, opcionalmente hasta 40 bar, y los diámetros nominales son de entre DN4 y DN40.

Quien solo reflexiona sobre las grandes cuestiones de la humanidad y nuestro sistema solar al escuchar hablar sobre las misiones del espacio subestima el gran potencial económico de la industria, en el que Francia juega un papel líder en Europa. Alemania es la segunda nación espacial más grande de Europa y tiene una gran ambición. El gobierno alemán pone su énfasis sobre la tecnología espacial en la Hightech Strategy 2020: la tecnología espacial es tecnología clave. “Las tecnologías del espacio son instrumentos importantes de la información moderna y la sociedad industrial”, explica el Ministro Federal de Asuntos Económicos y Energía (BMWi). Los medios de comunicación y la TV, o las predicciones del clima y el tiempo dependen directamente de las tecnologías del espacio.

Esto proporciona a la tecnología espacial un gran potencial económico. El año pasado, la facturación de la industria alemana ascendía a los 2,4 billones de euros. “Las perspectivas de crecimiento y empleo continúan siendo positivas de medio a largo plazo”, subraya BMWi. Al contrario que la industria aeroespacial y el mercado comercial al que sirve, la astronáutica está financiada por las estrategias espaciales estatales y el presupuesto nacional.

Alemania puede servir de ejemplo: el gasto en tecnologías espaciales ha aumentado de manera significativa en los últimos años, y se han realizado inversiones importantes en áreas donde las tecnologías espaciales contribuyen a alcanzar objetivos económicos, científicos, estratégicos y sociales. El punto de interés en términos de inversiones para el gobierno alemán es, por ejemplo, la automatización.

Independientemente de la financiación pública de las tecnologías espaciales, la presión competitiva del espacio está en auge. Los calendarios y los marcos de costes son cada vez más importantes en un mercado que se desarrolla más rápido que antes. Las simulaciones previas y durante la producción son absolutamente esenciales. Las altas expectativas son algo natural dentro del sector, ya que las participaciones son altas: si una misión en el espacio falla, los costes son enormes.

Las perspectivas de desarrollo de la tecnología espacial son muy positivas. Un desarrollo del que podrán beneficiarse los fabricantes de válvulas. Sin embargo, uno no podría introducirse en el mercado sin las correspondientes inversiones en investigación y desarrollo. Las válvulas de alta tecnología requeridas son de desarrollo intenso, y en más de una ocasión viajarán donde ningún ingeniero ha estado antes. No solo al espacio, sino también en términos de producción…