El viaje de una nave espacial a través de los cielos, ha sido comparado con el viaje de un barco por alta mar o el conducir un vehículo en un largo viaje a través de un país. Las analogías resultan necesarias, ya que la navegación espacial es realizada por un reducido número de personas y el trabajo, por lo general, implica hacer cosas que nunca se habían hecho con anterioridad. Todos los que tenemos problemas para interpretar una hoja de ruta, aquí en la Tierra, podemos percibir el estrés que estos navegantes estelares pueden experimentar.
Montaje del Sistema Solar
Literalmente hablando, esto es la ciencia de los cohetes espaciales.
En términos sencillos, controlar las naves espaciales, implica la determinación de donde se encuentran y mantenerlas en la ruta correcta hacia el destino deseado. Pero, no resulta tan sencillo como el ir del punto A (la Tierra) al punto B (un planeta u otro cuerpo celeste de nuestro Sistema Solar). No se trata de posiciones fijas en el espacio. Los navegantes deben responder a los retos que implica, el cálculo de la velocidad exacta y la orientación de la nave respecto a una Tierra en rotación, un destino que también gira, así como, una nave espacial en continuo movimiento, mientras que todos al mismo tiempo, se desplazan en su propia órbita alrededor del Sol.
Chris Potts apuntando al cráter Gusev
Chris Potts, que ayudó a dirigir los equipos de navegación del Mars Exploration Rovers (MER), comparó la puntería requerida, para hacer aterrizar el vehículo Spirit en el interior de un determinado cráter marciano con lanzar una pelota de baloncesto a través de un aro a 14500 km de distancia, y afirmó, No solo tienes que realizar perfectamente el lanzamiento sin que el balón toque el aro, sino que además, el tiempo que dure debe ser exacto, por lo que debes realizarlo en el mismo instante en que suena el timbre.
Ken Williams, era el Jefe del Equipo de Navegación, para hacer regresar a la Tierra la misión Stardust con las primeras muestras de un cometa. Para que su reentrada tuviera éxito y aterrizara en el lugar concreto en UTA, el equipo de navegación tuvo que dirigir la entrada de la cápsula de retorno a un punto específico de la atmósfera de la Tierra, con ocho centésimas de grado de precisión, hazaña que ha sido comparada con golpear el ojo de una aguja de coser con un hilo, desde un lado a otro de una habitación.
La navegación es esencial para cualquier misión robótica, y para que ésta tenga éxito, depende de lo correcto con que lo realice el equipo de navegación y los navegadores, normalmente, no se encuentran en primera línea sentados en el escenario para una conferencia de prensa. En general, esto queda reservado para los científicos de la misión y los diseñadores de la misma. Su trabajo permanece detrás de los escenarios, trabajando en las trincheras en relativo anonimato.
Pero he tenido la oportunidad de conversar con algunos navegadores de naves espaciales, aprender más acerca de su labor y descubrir las cualidades innatas de aquellos, que conducen nuestras naves espaciales a lugares más allá de nuestras fronteras.
Neil Mottinger
Neil Mottinger, ha formado parte de numerosas misiones desde que comenzó a trabajar en el Jet Propulsion Laboratory en 1976. Colaboró en varias de las primeras lunares y planetarias, y desarrolló algunos de los programas de navegación que continúan utilizándose hoy día.
Hay varias subdisciplinas diferentes de la navegación espacial, y una de las especialidades de Mottinger es, la determinación de la órbita. Esto, consiste en saber donde se encuentra la nave espacial y por donde va afirmó Mottinger, que trabaja actualmente en la misión de la Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y en la próxima misión a la Luna, denominada Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). La labor comienza con predecir la trayectoria de la nave espacial inmediatamente después del lanzamiento, de tal manera que, la Deep Space Network (DSN) sepa donde dirigir exactamente su antena y la frecuencia con que emite la nave espacial. La DSN es una red de antenas de comunicaciones espaciales extremadamente sensibles, y se encuentran situadas en tres lugares: Goldstone en California, Madrid en España y Canberra en Australia. Su estratégica separación de unos 120 grados entre sí sobre la superficie terrestre, permite la permanente observación de la nave espacial conforme gira la Tierra.
Dado que no hay GPS en el espacio exterior, los pilotos han de procesar los datos radiométricos de seguimiento recibidos por la DSN, para determinar la posición y la velocidad de la nave espacial. También se utiliza información óptica, cuando se toma una imagen de la nave espacial contra el fondo de estrellas, para ayudar a afinar la trayectoria de la nave espacial.
Durante muchos años, Mottinger trabajó con un grupo de apoyo a la navegación durante el lanzamiento de más de 100 naves espaciales. Nunca estuve asignado a ninguna misión, inmediatamente después de un lanzamiento, nos preparábamos para el siguiente afirmó. Pero ahora, estoy en misiones de más duración y me encuentro trabajado estos tres últimos años con la misión MRO, la mayor parte del tiempo. Mottinger está encantado con la información científica que aportará esta misión a su regreso, y añadió, tenemos que proporcionar las predicciones exactas acerca de donde se encuentra la nave espacial. En base a ello, los ingenieros sabrán como orientarla para que los científicos puedan realizar sus observaciones. Si hacemos bien nuestra labor, los científicos podrán observar regiones específicas del planeta. Si por contrario son erróneas, las cámaras apuntarán en la dirección equivocada. La navegación es parte esencial de todo el proceso para asegurar el éxito de la misión.
Imagen de actividad volcánica de Ío
Mottinger afirma que, normalmente no se piensa en los navegadores como científicos, sino solo como el medio para lograr el fin: que los científicos obtengan sus resultados, aunque a veces, estos lleguen durante el viaje. El ejemplo más famoso tuvo lugar durante la misión Voyager, cuando la navegadora Linda Morabito, descubrió un volcán en Io, luna de Júpiter, observando las imágenes ópticas transmitidas durante el vuelo. En las misiones Lunar Orbiter, los navegadores se dieron cuenta de que, había grandes concentraciones de masas (ahora denominadas mascons) bajo la superficie de la Luna, que aceleraban en órbita la nave espacial.
Además, en los últimos años, la ciencia de la navegación espacial ha mejorado notablemente. Cuando observamos la cantidad de cosas que no entendíamos cuando comencé, frente a lo que sabemos ahora, resulta abrumador, añadió Mottinger. Por ejemplo, actualmente los navegadores pueden generar modelos muy exactos de la presión solar, (el impulso que ejercen contra la nave espacial las partículas procedentes del Sol que alteran su trayectoria) que incluye, no solo la forma en que la luz solar es reflejada en las diferentes superficies de la nave espacial, sino también, la radiación absorbida por los paneles solares y que es irradiada hacia la parte posterior.
Además, con los calendarios astronómicos, las tablas de navegación utilizadas para obtener las posiciones de objetos celestes, han mejorado en exactitud en los últimos años. La navegación se está convirtiendo en un juego increíblemente exacto.
Al igual que muchos que trabajan en el JPL, Mottinger disfruta impartiendo charlas a escuelas y grupos, compartiendo la emoción de los descubrimientos recientes de la exploración espacial y añade, es importante salir para transmitirle a la gente nuestro mensaje de lo que estamos haciendo, y el público tiene derecho a sentirse entusiasmado puesto que ellos pagan nuestros gastos.
Hace varios años, Mottinger regresó a su ciudad natal de Oswego en Illinois, para charlar con los estudiantes acerca de su trabajo como navegador de las naves espaciales. Sentado en el aula, se sentía como el joven Chris Potts, quien decidió que, la carrera que quería seguir, era ser navegador de una nave espacial. Potts, que ha estado en el JPL desde 1984, fue Jefe Adjunto del Equipo de Navegación para la MER, y actualmente trabaja para la misión Dawn, que se encuentra en ruta hacia la órbita de dos asteroides, Ceres y Vesta.
Chris Potts y Neil Mottinger con una maqueta del Mars Exploration Rover, en el JPL
La especialidad de Potts, es el control de la trayectoria de vuelo. Esto implica actuar sobre el sistema de propulsión para modificar la velocidad o la trayectoria de la nave espacial, hecho que se conoce como Maniobra de Corrección de la Trayectoria (TCM por sus siglas en inglés), quien añade, esto incluye la comprensión de las capacidades de control de la nave espacial, así como determinar sus limitaciones. Tengo que definir cuando se va a disparar el Sistema de Propulsión, con que frecuencia y la finalidad de cada maniobra. También hay que evaluar las variables para asegurarse de que se pueda aterrizar en el interior de un cráter marciano por ejemplo, y minimizar los riegos durante su trayectoria.
La forma de diseñarlo constituye la parte favorita de Potts, y éste añade, se trata de desarrollar la estrategia para que todas las piezas encajen. Se tiene que hablar con los científicos de la misión y comprender cuales son sus necesidades, y posteriormente evaluar lo que la nave espacial es capaz de hacer. Es como quien tiene un coche viejo y lo conoce tanto que, sabe perfectamente como sacarle el máximo partido. Aprovecha lo que la nave espacial es capaz de hacer y trabaja sobre sus limitaciones, elabora una estrategia para que, en conjunto, realice su labor.
Gran parte del trabajo de Potts, implica simulaciones y ensayos. Observamos como se comporta la nave espacial y ensayamos diferentes estrategias para mejorar su situación conforme a nuestras necesidades. La sección de navegación posee una extensa caja de herramientas que podemos utilizar.
Concepción artística de la sonda Dawn
La nave espacial Dawn, utiliza un motor de iones, y ésta es la primera vez que Potts ha trabajado en un Sistema de Propulsión de bajo empuje, y añade Esta es una misión muy diferente, hay preocupaciones distintas a las de otras misiones debido a que el impulso es muy eficiente. Una de las cosas que me preocupan es, no disponer del tiempo suficiente para realizar todas las correcciones que se necesitan. Aunque el impulso es bajo, con el tiempo se acumula e incrementa la velocidad y constantemente hay que estar diseñando trayectorias y modificando comandos para cerciorarse de que el motor de iones está actuando en la dirección correcta, y si aparece algún pequeño problema durante el viaje, hay que actuar rápidamente y posiblemente algunos de los futuros acontecimientos tendrían que ser modificados. Dawn llegará a Vesta en el 2011.
Pottds, disfruta de formar parte de las distintas misiones del JPL y gozar de ellas. Realmente me encanta trabajar con personas enormemente inteligentes y con talento, que puedan experimentar pasión con el trabajo que realizan. A veces, eso puede ser acomplejante, pero te das cuenta de que cada uno ofrece su propio ingenio y colabora para conseguir los resultados óptimos. Llegamos a realizar una gran variedad de trabajos interesantes que constituyen grandes desafíos. No hay dos días iguales.
Potts añade que, una de las recompensas de éste trabajo es, ver como el fruto de tu trabajo sale a la luz de los descubrimientos científicos. Resultó muy gratificante, observar el retorno de las muestras del Stardust y verlas aterrizar en su cápsula en Utah, y ver a los científicos tener en sus manos la información conseguida e iniciar sus investigaciones, se percibe lo emocionados que están y como por fin se ponen a trabajar en la ambición de toda la vida.
Recientemente, los científicos de la misión Stardust anunciaron, que habían encontrado un aminoácido, uno de los ladrillos que sustentan la vida en una muestra que la nave retornó a la Tierra.
Potes y Mottinger trabajaron juntos en la misión Stardust bajo la dirección de Ken Williams. Williams, trabajó en el JPL durante varios años, pero actualmente lo hace en KinetX, una empresa privada de ingeniería especializada en tecnología aeroespacial y de desarrollo de software. En la actualidad KinetX proporciona apoyo de navegación a la misión New Horizons con destino a Plutón, así como a la misión MESSENGER (Mercury Surface Space Environment Geochemistry and Ranking) con destino a Mercurio, en la que Williams es Jefe del Equipo de Navegación de la misión. A diferencia de Mottinger y Plotts, Williams siempre ha estado involucrado en misiones espaciales y su carrera en la navegación ha evolucionado a partir de un trasfondo de la Física. Trabajó en el Applied Physics Lab at Johns Hopkins University antes de incorporarse al JPL en 1994.
Ken Williams de KinetX
La parte de navegador que mas le agrada a Williams, es encontrar un problema técnico y resolverlo, y añade, esto es lo que despierta mi interés. La misión Messenger ciertamente presenta un gran número de ellos. Sobrevolamos la Tierra una vez, Venus dos veces, y Mercurio dos veces, y aún tendremos que volver a sobrevolar Mercurio otra vez más antes de que finalmente entremos en órbita en su cuarto encuentro. Encontrar la trayectoria que realice con éxito todas estas cosas, es un problema técnico muy interesante del que estoy muy contento de estar involucrado. Tenemos que considerar toda clase de restricciones, como que la nave siempre apunte en dirección opuesta al Sol para evitar que se caliente demasiado.
Williams, como Jefe del Equipo de Navegación, coordina todas las subdisciplinas de la determinación de la órbita, control de la trayectoria de vuelo y la navegación óptica, además de las necesidades de los científicos de la misión en términos de observación, como cuando se encuentren con un planeta o un cometa.
Asimismo, Williams, disfruta de la emoción de estar en el centro de acción de las misiones espaciales importantes, y afirma, supongo que es como estar en una batalla, un juego de baloncesto o de fútbol, sientes la emoción de ver los acontecimientos y responder a las anomalías o sorpresas que se presenten. Y cuando están resueltas, experimentas una gran satisfacción.
Sus experiencias con el retorno a la Tierra del Stardust destacan como supunto culminante, y afirmó, Realizar todo el esfuerzo coordinadamente y lograr con éxito que la nave espacial aterrizara satisfactoriamente, fue probablemente la única experiencia más gratificante de todo el tiempo que estuve en el JPL. En casi todas las misiones en que he participado, siempre ha habido un momento en el que he tenido una sensación de euforia por tener la nave espacial en el lugar correcto y en el momento adecuado. Esto es una sensación muy agradable.
Equipo de navegación de la misión Stardust. De izquierda a derecha: fila delantera, Tung-Han You, Ken Williams y Prem Menon. 2 ª fila: Roby Wilson, Katherine Nakazono y Julie Kangas. 3 ª fila: Daniel Lyons, Ram Ramachand, Bhat Shyam Bhaskaran, Cliff Helfrich, Jeff Tooley, David Jefferson, Dimitri Gerasimatos, Paul Thompson y Neil Mottinger. Última fila: Darren Baird, Jae Lee, Chris Potts, Tim McElrath y Brian Kennedy.
Aunque dejar el JPL fue una decisión difícil, Williams disfruta de sus experiencias en una expresa privada. Habría sido fácil continuar en el JPL y allí, lo denominan una barba blanca en términos de experiencia, pero después del Stardust, me gustó el desafío de liderar un equipo de navegación que crece en áreas técnicas. Pensé que, sería una excelente oportunidad de hacerlo con un pequeño equipo en una empresa pequeña y pensé que, KinetX era una buen sitio para lograrlo.
Totalmente opuesto a una barba blanca es la navegadora Emily Gist. Ella ha estado en el JPL durante 4 años y forma parte del equipo de navegación para la misión Cassini a Saturno. Al igual que Potts, ella trabaja en el Control de la Trayectoria de Vuelo, ayudando a establecer la trayectoria y estimar la posición futura de la nave espacial y la realización de los controles necesarios para lograr los objetivos de la misma.
Concepción artística de la sonda Cassini
Experimenta una gran satisfacción sabiendo que está ayudando a realizar la exploración espacial, y afirmó, El Sistema Saturniano es más hermoso de lo que me había imaginado y más diverso de lo que se aprecia. La información que nos ha proporcionado la Cassini nos ha encandilado a todos. Y más concretamente, me encanta lo mucho que se aprende y se trabaja cada día en el JPL con la misión Cassini.
Como parte de la próxima generación de navegantes, Gist disfruta del difícil desafío que representa el JPL. Hemos tenido una prueba de fuego con la Cassini, donde el equipo se puso a prueba para ver, como se iba a reaccionar ante un fallo o error en la nave espacial en un entorno operativo. Los ingenieros superiores no estaban a punto, por lo que la nueva generación tenía que descubrirlos por si mismos y hemos realizado una labor excelente. Me llena de orgullo toda la gente con la que trabajo. Son realmente inteligentes.
Gist dijo que, ser mujer nunca ha sido un problema en su trabajo de navegador, y añade, el JPL tiene personal maravillosamente diversificado y aunque no hay muchas navegantes femeninas, no somos tratadas de forma diferente. Estoy muy predispuesta, pero creo que, lo que nos falta en cantidad lo aportamos en calidad. Yo trabajo con algunas mujeres increíbles.
Además, me siento afortunada de vivir en una época y una sociedad donde la independencia de sexos, uno puede encontrar lo que desea hacer y lo hace de la mejor manera posible. Me encanta ser ingeniero y lo que intento transmitir a las mujeres jóvenes es, que pueden desear lo que quieran, aunque sean matemáticas o ciencias, sin temor de que se trate de un trabajo menos femenino.
La pregunta más difícil de responder para todos los navegantes de naves espaciales es si hay alguna parte de su trabajo que les guste menos. Ellos han citado los problemas habituales de cualquier tipo de trabajo: no tienen tiempo suficiente y demasiados papeleos. Y el estrés siempre acompaña al trabajo. Los plazos, especialmente en el JPL son muy reales, afirma Potes. Si no estás preparado para un acontecimiento crítico en la misión, por lo general, no dispones de una segunda oportunidad. Hay mucho en juego por lo que hay que realizar el trabajo adecuadamente.
Pero todos los navegantes hacen hincapié en la importancia del trabajo en equipo. Se busca la calidad intrínseca del mismo, añade Mottinger. Yo tenía un Director de Proyectos que decía que cada equipo descubre los errores de los otros y que el total es mayor que la suma de las partes. Todo se realiza con espíritu de camaradería y no hay nada como una pregunta estúpida.
Sonda Galileo
Pero el afán de protagonismo no encaja en la labor de un navegante.
Potes añade, estoy más cómodo trabajando detrás de las escenas que haciendo una entrevista. Es suficiente para mi saber que, he hecho mi trabajo y que ha tenido éxito la misión, y Gist añade, cuando valoro el trabajo de los ingenieros frente al mío o los de mi alrededor, a veces pienso que debería obtener un mayor reconocimiento.
Williams siente en general que, el campo de la navegación debería tener más reconocimiento, y añade, creo que los científicos y las personas que realizan exclusivamente sistemas de hardware subestiman la dificultad de la labor que realizan los navegadores. Sería bueno si consiguiéramos un mayor reconocimiento por parte de nuestros colegas aunque solo fuera, en principio, desde el punto de vista de poder influir en la planificación y diseño de las misiones, de manera que, los problemas de navegación puedan ser abordados antes de su lanzamiento y no tener que hacer frente a ellos después de él. Me siento más fortalecido tras el reconocimiento de cualquiera de mis propios logros.
Williams dijo que, la navegación es algo más que una forma de arte. No se reduce a un conjunto de algoritmos que puedan ser almacenados a bordo de un Sistema de Vuelo, como la energía o la propulsión por ejemplo, y los navegantes, no se incomodan por las a veces largas horas esporádicas que a veces, requiere su trabajo, afirma Mottinger, yo no lo cambiaría por nada del mundo. No hay nada que se le parezca.
Fuente: Universe Today