L’últim ball de Cluster
Què fa que el nostre planeta sigui habitable?
Més enllà de la presència d'aigua líquida a la seva superfície, d’una atmosfera protectora o l'estabilitat que proporciona la Lluna, hi ha un heroi que sovint passa desapercebut: la magnetosfera. Aquest poderós i invisible escut ens protegeix del bombardeig constant de partícules carregades provinents del Sol i l'espai profund. Sense ella, la vida a la Terra seria, bé... bastant complicada.
Tanmateix, per estudiar eficaçment la magnetosfera, cal aventurar-se més enllà de la nostra atmosfera. Aquí és on entra en joc una missió espacial única: Clúster.
Dansa a l'espai
L'Agència Espacial Europea (ESA) va concebre una missió sense precedents: quatre satèl·lits idèntics col·locats als vèrtexs d'un tetràedre, la vora dels quals podia variar d'uns pocs quilòmetres a deu mil. Aquesta configuració permetria l'estudi de fenòmens de la magnetosfera a diverses escales, que van des dels corrents elèctrics, els gradients plasmàtics i la divergència del tensor de pressió d'electrons, fins a estructures tridimensionals com ara límits, ones de xoc i vòrtexs magnètics.
La imatge d'una precisa coreografia al voltant del nostre planeta tenia alguna cosa a veure amb els noms escollits per als satèl·lits: Rumba, Tango, Salsa i Samba.
L'anàlisi de la missió va determinar que l'òrbita de Clúster fos polar i molt excèntrica, amb un apogeu de 4 radis terrestres i un perigeu de 20, i fixa inercialment al Sol, de manera que en els dos anys de durada prevista la missió podia estudiar tota la magnetosfera dues vegades.
Un debut desafortunat
Al juny de 1996, els quatre ballarins van ocupar la badia de càrrega del flamant coet Ariane 5 en el seu vol inaugural. Vaig ser-ne testimoni des d'un emplaçament privilegiat: la sala de control del telescopi infraroig ISO a l'Estació de Monitoratge de Satèl·lits de Villafranca del Castillo (VILSPA) a Villanueva de la Cañada, a uns 30 km de Madrid, convertida ara en el Centre Europeu d'Astronomia Espacial (ESAC).
Bé, el coet va explotar just després d’enlairar-se.
La investigació va revelar que un defecte de programari en va ser el responsable, el “bug” més car de la història fins a la data. Resulta que es va reutilitzar el programari del sistema inercial pertanyent a l’Ariane 4, l'anterior generació de llançadors, les velocitats horitzontals del qual en els primers moments del vol eren significativament inferiors, fet que va provocar un desbordament d'un enter de 16 bits que va inclinar el coet més de 20 graus, i va provocar que comencés a desintegrar-se a causa de les forces aerodinàmiques. En última instància, el sistema de terminació de vol va destruir la llançadora i la seva preuada càrrega.
Anys de treball de centenars d'enginyers, la continuïtat dels controladors ISO que es preparaven per operar el Cluster i el desig científic dels investigadors, tot es va quedar escampat pels pantans propers al port espacial de l'ESA a la Guaiana Francesa.
El renaixement del cos de ball
Però l'esperat retorn científic de la missió Cluster era de tal magnitud que l'ESA va acceptar fer-la aixecar de les seves cendres: les peces d'enginyeria dels anteriors satèl·lits es van integrar en un de nou, i la indústria va rebre l'encàrrec de construir-ne tres més.
Així, l'any 2000, Cluster va ser llançat “per segona vegada”, aquesta vegada a bord de dos coets russos Soyuz.
Incansables, els quatre ballarins van durar més de dos anys de vida del disseny, i gràcies a l'expertesa dels equips de control per conservar combustible i superar dificultats com la degeneració de les bateries (l'última va deixar de funcionar després de nou anys a l'espai), van arribar als 24 anys de missió!
En lloc de les dues òrbites planificades al voltant de la nostra estrella, Cluster ha estudiat la magnetosfera i la seva interacció amb ella durant dos cicles solars complets, treballant en tàndem amb altres missions espacials d'agències com ara l’ESA, NASA, JAXA i CAS, fet que ha produït una riquesa científica d'uns 3.750 treballs científics, incloent-ne poc més de 30 a Nature o Science, i 122 tesis doctorals.
El final d'una era
Malauradament, tot arriba a la seva fi.
El 8 de setembre a les 18:47 UTC, l'ESA “es vaesquitxar de Salsa”, la zona deshabitada del'O ceà Pacífic Sud on va tenir lloc la reentrada controlada de Salsa, el primer satèl·lit Cluster que deixa d'operar.
El destacable és que quan es va llançar Cluster, no hi havia directives desorbitants, de manera que òbviament els satèl·lits no es van fabricar tenint en compte una reentrada. Però tot i així, el final de Salsa va molt més enllà de les directives actuals que no requereixen una reentrada controlada. De fet, la de Salsa és la primera d'un satèl·lit amb una òrbita altament el·líptica.
Al gener, es va dur a terme la maniobra necessària perquè mesos després Salsa passés per sota del llindar dels 80 km, cota en què la fricció fa que comenci a decaure i s’acabi destruint, i que això es produeixi per sobre del punt designat.
La precisió d'aquesta operació era tal que es van enviar avions a observar la reentrada des de sota. Perquè aquesta és una fita més en aquesta operació: la rara oportunitat d'estudiar la reentrada de quatre satèl·lits idèntics en condicions lleugerament diferents, la qual cosa donarà lloc a resultats valuosos per a l'objectiu de l'ESA de construir satèl·lits que produeixin “residu zero” en el futur.
Els altres tres satèl·lits han deixat de recollir dades, estan en el que s'anomena mode manteniment: Rumba tornarà a entrar el 2025, i Samba i Tango ho faran el 2026.
Així, la llarga i extraordinària missió Cluster arriba a la seva fi. No obstant això, les dades recollides pels quatre ballarins donaran lloc a la ciència durant molts, molts anys, i contribuiran al nostre coneixement de la defensa magnètica de la nostra llar.
Autor: Juan Carlos Gil