La nave espacial Occulter (Ocultador) de Proba-3 volará a unos 150 m de distancia de la segunda nave espacial Coronagraph (Coronógrafo), presentada a los medios de comunicación en las instalaciones de Redwire Space en Kruibeke, Bélgica, esta semana, donde se están sometiendo a pruebas previas al vuelo. La pareja se alineará con el Sol con tanta precisión que el ocultador proyecta una sombra sobre la cara del coronógrafo, ocultando el Sol para que la corona sea visible.

«Las dos naves espaciales actuarán como si fueran un enorme instrumento de 150 m de largo», explica Dietmar Pilz, director de Tecnología, Ingeniería y Calidad de la ESA. «Sin embargo, lograrlo será un reto técnico extremo, porque si se produce el más mínimo desajuste, no funcionará. El proceso de desarrollo ha sido igualmente largo, llevado a cabo por un consorcio de Estados miembros más pequeños de la ESA liderado por España y Bélgica, por lo que estoy muy satisfecho de ver hoy aquí a Proba-3, preparándose para el lanzamiento».

Crear eclipses solares artificiales en órbita

La idea subyacente no es nueva: una cápsula cilíndrica Apolo intentó hacer lo mismo con una nave espacial soviética Soyuz durante el proyecto de prueba Apolo-Soyuz en 1975. Pero el objetivo con Proba-3 es producir estos eclipses artificiales de forma rutinaria a través de una formación en vuelo precisa, hasta seis horas seguidas por cada órbita de 19 horas y 36 minutos.

Los eclipses solares se producen debido a una notable coincidencia cósmica: el Sol es 400 veces más grande que la Luna de la Tierra, pero también está exactamente 400 veces más lejos. Esto significa que cuando los dos cuerpos están exactamente alineados en el espacio, la Luna cubre la cara ardiente del Sol, revelando la corona solar, que se extiende a millones de kilómetros de nuestra estrella madre.

El objetivo con Proba-3 es producir estos eclipses artificiales de forma rutinaria a través de una formación en vuelo precisa. Imagen: ESA.

Esta región de nuestro sistema solar que tan poco se ha observado es de interés tanto científico como práctico: un millón de grados más caliente que la superficie del Sol que se encuentra debajo de ella, la corona da lugar al viento solar y a la meteorología espacial, junto con violentas eyecciones conocidas como «eyecciones de masa coronal» que originan la meteorología espacial y las tormentas solares, pudiendo afectar tanto a los satélites en órbita como a las redes de energía y comunicaciones terrestres.

Para observar la corona, los telescopios especializados en tierra y en órbita llamados «coronógrafos» pueden incorporar «discos de ocultación», escudos cuidadosamente diseñados para cubrir el Sol dentro de su campo de visión, imitando un eclipse solar. Pero su eficacia se ve limitada por un fenómeno llamado «difracción», en el que la luz dispersa se filtra por los bordes de los coronógrafos. La forma de minimizar este efecto es alejar mucho el disco de ocultación del coronógrafo de observación, pero los límites prácticos en el tamaño de las naves espaciales hacían que esa solución fuera poco práctica para el espacio.

Actuar como una única nave espacial rígida

Hasta ahora…  Al volar las dos naves espaciales en formación precisa y con una exactitud milimétrica, el instrumento principal ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun, Asociación de naves espaciales para la investigación polarimétrica y con imágenes de la corona solar) de Proba-3 proporcionará datos como si estuviera a bordo de una sola nave espacial rígida, abriendo una región de estudio hasta ahora esquiva entre 3 y 1,1 radios solares alrededor del Sol.

Esta precisión se obtendrá combinando un conjunto de tecnologías de posicionamiento cada vez más precisas: navegación por satélite; enlaces por radio entre satélites, cámaras de luz visible centradas en LED y, por último, un rayo láser reflejado entre las naves espaciales. El segundo instrumento de Proba-3 es un radiómetro que mide la producción total de energía del Sol, importante para la modelización meteorológica.

El vuelo en formación se efectuará de forma totalmente autónoma, hacia la parte superior de cada órbita de 60 000 km de altitud, donde se minimizan las perturbaciones gravitatorias, atmosféricas y magnéticas. El resto del tiempo, la pareja pasará el resto de su órbita en una deriva pasiva segura. Al igual que con todas las misiones de demostración tecnológica de la familia Proba de la ESA, la prueba del éxito radica en la calidad de los datos científicos obtenidos.

Nuevos tipos de misiones espaciales

Lograr con éxito un vuelo en formación de gran precisión abriría una nueva era para la ciencia y las aplicaciones. Se podrían lanzar misiones mucho más grandes que una sola nave espacial, como gigantescos sistemas de interferometría óptica y de radio en órbita, mientras que la precisión de los encuentros orbitales haría factible el mantenimiento de los satélites en órbita, prolongando la vida útil de la infraestructura espacial.

Mientras tanto, los miembros del equipo científico de Proba-3 están aprovechando el eclipse total de Sol en Norteamérica para probar los equipos diseñados para la misión: ruedas de filtros polarizadores utilizados en ASPIICS, así como una tecnología LED alternativa.

Equipo industrial liderado desde España

El grupo tecnológico Sener lidera, como contratista principal, el desarrollo del diseño del sistema de la misión Proba-3, tanto el segmento espacial como el segmento terrestre, en estrecha colaboración con un equipo industrial formado por Airbus Defence and Space en España, GMV, Redwire y Spacebel, y que engloba un amplio consorcio industrial de más de 29 empresas de 17 países diferentes.

Proba-3 forma parte del Programa General de Tecnología de Apoyo (GSTP) de la ESA, y la participación de España ha sido posible gracias al apoyo del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial).

Sener también es responsable del diseño, fabricación y pruebas de algunas de las unidades de los satélites:

• Los ensamblajes de Banco Óptico de Alta Estabilidad (OBA) para las dos naves espaciales. Estos bancos aseguran que el apuntamiento de los diferentes instrumentos ópticos y cargas útiles de los satélites sea controlado y muy estable durante los períodos de observación de la misión.
• El mecanismo utilizado para el despliegue del panel solar de la Nave Espacial Coronógrafo después del lanzamiento.
• La Antena de Baja Ganancia en banda S utilizada por el subsistema de Telemetría, Seguimiento y Comando de Proba-3.