Lanzamiento de los satélites científicos MMS de la NASA (Atlas V 421)

Ya tenemos en órbita una nueva misión para estudiar el campo magnético de la Tierra. La empresa United Launch Alliance (ULA) lanzó el viernes 13 de marzo de 2015 a las 02:44 UTC los cuatro satélites MMS (Magnetospheric MultiScale) de la NASA para el estudio de la magnetosfera terrestre. El lanzamiento se produjo mediante un cohete Atlas V 421 desde la rampa SLC-41 de la Base Aérea de Cabo Cañaveral. Esta ha sido la misión AV-053 de un Atlas V y la segunda de este lanzador en 2015. En el futuro se espera que la NASA le cambie el nombre a la misión MMS en honor de algún físico relacionado con el electromagnetismo (se rumorea que podría llamarse James Maxwell).

Misión MMS de la NASA (NASA).

MMS (Magnetospheric MultiScale)

Los MMS (Magnetospheric MultiScale) está formada por cuatro satélites idénticos construidos por el centro Goddard de la NASA para el estudio de la magnetosfera terrestre. En concreto, el objetivo prioritario de la misión es estudiar las regiones de difusión durante los fenómenos de reconexión del campo magnético. Cada satélite tiene una masa de 1368 kg, de los cuales unos 400 kg corresponden al combustible. Tienen forma octogonal, con un diámetro de 3,6 metros y 1,2 metros de altura, alrededor de un núcleo cilíndrico donde está el sistema de propulsión. Una vez en órbita los cuatro desplegarán seis antenas (dos radiales y dos axiales), además de dos magnetómetros hasta alcanzar los 112,5 metros de diámetro. Los cuatro satélites han recibido de forma oficial los nombres MMS Observatory 1-4, pero individualmente se les conoce también de forma oficiosa según los cuatro miembros más famosos de los Beatles: John, Paul, George y Ringo.

Dimensiones de los MMS (NASA).

Partes de las MMS (NASA).

Estructura de los satélites (NASA).

Zonas de interés del campo magnético que estudiará la misión MMS (NASA).

Regiones de interés del campo magnético terrestre y los dos tipos de órbita de las MMS (NASA).

La misión primaria de durará dos años y los MMS trazarán dos tipos de órbita altamente elípticas. Durante el primer año y medio la órbita será de 2550 x 70 080 kilómetros y el perigeo de los MMS estará situado sobre el lado diurno de la Tierra para estudiar la interacción directa entre el viento solar y la magnetosfera. En los últimos seis meses de la misión primaria los cuatro satélites trazarán una órbita de 2550 x 152 900 kilómetros y sobrevolarán el lado nocturno para estudiar los episodios de reconexión de la cola del campo magnético de nuestro planeta, fenómenos asociados con las tormentas geomagnéticas.

Distintas órbitas de la misión MMS (NASA).

Vuelo en formación de la misión MMS (NASA).

Las MMS están estabilizadas mediante un giro de tres revoluciones por minuto. Tienen ocho paneles solares y 12 propulsores de hidrazina (cuatro propulsores axiales y ocho radiales) alimentados por un tanque central. Para medir su posición con precisión los cuatro llevan un novedoso sistema de navegación mediante GPS que permitirá recibir las señales de navegación de este sistema a pesar de orbitar por encima de la altura a la que se encuentra esta constelación. Los satélites volarán en formación tetraédrica a distancias variables de entre 10 a 400 kilómetros.

MMS de la NASA (NASA).

Instrumentos de los MMS (NASA).

Cada MMS lleva 11 instrumentos científicos con una enorme precisión temporal y espacial divididos en tres grupos distintos:

• El conjunto de experimentos HPM (Hot Plasma Suite) se encargará de analizar el plasma de la magnetosfera. Incluye los instrumentos FPI (Fast Plasma Investigation) y el HPCA (Hot Plasma Composition Analyzer) para medir las características del plasma durante los sucesos de reconexión. El FPI incluye ocho sensores formados por dos espectrómetros con un campo de visión de 45º. Cuatro sensores medirán el plasma de electrones cada 30 milisegundos y otros cuatro el plasma de iones cada 150 milisegundos. El HPCA es un espectrómetro de masas para analizar la composición del mismo cada 10 segundos (el periodo de rotación del satélite), centrándose especialmente en el estudio del oxígeno del plasma magnetosférico, que podrá medir con una precisión de entre diez y cien veces superior a las actuales.
• El conjunto de instrumentos EPDS (Energetic Particles Detector Suite) estudiará las partículas energéticas. Está formado por los instrumentos FEEPS (Fly’s Eye Energetic Particle Sensor) y EIS (Energetic Ion Spectrometer). Cada satélite tiene dos FEEPS que medirán el espectro de energías de los electrones e iones en 18 direcciones diferentes, mientras que EIS medirá la velocidad de los iones.
• Por último tenemos el conjunto de instrumentos destinados a medir los campos magnéticos y eléctricos de la magnetosfera. Este conjunto lo forman los magnetómetros AFG (Analog Fluxgate) y DFG (Digital Fluxgate), el instrumento EDI (Electron Drift Instrument) -que genera un haz de electrones para medir los campos electromagnéticos que afectan su trayectoria-, los instrumentos para medir el campo eléctrico SDP (Spin-plane Double Probe) y ADP (Axial Double Probe) y el magnetómetro de inducción francés SCM (Search Coil Magnetometer). SDP incorpora dos antenas de 60 metros de largo, mientras que ADP lleva otras dos antenas de 14,75 metros de longitud. Por su parte, los magnetómetros alcanzan los 12,5 metros.

Detalles de los instrumentos (NASA).

MMS es la última de una larga serie de misiones de naves idénticas destinadas a estudiar el campo magnético terrestre y su relación con el viento solar, de las que destacan los satélites soviéticos de la serie Elektron, las sondas ISEE, RBSP y Themis de la NASA o las sondas Cluster II de la ESA. Las Cluster II, lanzadas en 2000 y todavía en funcionamiento, también están formadas por cuatro satélites idénticos que vuelan en formación tetraédrica, como las MMS. El coste total de la misión MMS ha sido de 1100 millones de dólares.

Emblema de la misión (NASA).

Cohete Atlas V

El Atlas V es un cohete de dos etapas que puede incorporar aceleradores de combustible sólido. La primera fase es un CCB (Common Core Booster) de 3,81 m de diámetro y 32,48 m de longitud. El CCB está fabricado en aluminio y tiene una masa inerte de 21277 kg. Emplea oxígeno líquido y queroseno (RP-1) con un motor de dos cámaras de combustión RD-180 construido en Rusia por NPO Energomash. El RD-180 tiene una masa en seco de 5400 kg, un impulso específico de 311,3 (nivel del mar) – 337,8 s (vacío) y un empuje de 390,2 toneladas (nivel del mar) – 423,4 toneladas (vacío).

Atlas V 421 (ULA).

La primera etapa puede incorporar entre cero y cinco cohetes de combustible sólido (SRB) de 1,55 m x 19,5 m, con 1361 kN de empuje cada uno (y un Isp de 275 s). Las toberas de cada SRB están inclinadas 3º. La segunda etapa es la última versión de la clásica etapa criogénica Centaur (oxígeno e hidrógeno líquidos). Tiene 3,05 m x 12,68 m y hace uso de uno o dos motores RL 10-A-4-2 (Isp de 450,5 s) que proporcionan 99,2 kN de empuje en la versión con un sólo motor (SEC) o 198,4 kN en la de dos (DEC). Tiene una masa inerte de 2,086 toneladas y está fabricada en acero. Posee además 8 propulsores de hidracina de 40 N y cuatro de 27 N para el control de actitud de la etapa.

Características de los Atlas V 500 (ULA).

Versiones del Atlas V según su capacidad (ULA).

Las versiones de los Atlas V se identifican mediante un número de tres dígitos: el primero (4 ó 5), indica el tamaño de la cofia (4 ó 5 metros de diámetro respectivamente). El segundo dígito señala la cantidad de cohetes de combustible sólido empleados (entre cero y tres para el Atlas V 400 y entre cero y cinco para el Atlas V 500). El último dígito indica la cantidad de motores que lleva la etapa Centaur, uno o dos (actualmente no existan Centaur de dos motores). En el caso de este lanzamiento, se trataba de un Atlas V 521, es decir, incluye una cofia de 5 metros, 2 cohetes sólidos SRB y un sólo motor en la etapa Centaur.

Sistema de nomenclatura del Atlas V (ULA).

Mapa de Cabo Cañaveral (ULA).

Complejo de lanzamiento SLC-41 (ULA).

Secuencia de integración de los elementos del lanzamiento (ULA).

Fases del lanzamiento de los MMS (ULA).

Trayectoria de lanzamiento de los MMS (ULA).

Montaje de los MMS (NASA).

Montando los MMS (NASA).

Pruebas de giro de los MMS (NASA).

Los MMS en configuración de lanzamiento (NASA).

Inserción en la cofia (los satélites llevan cubiertas para los paneles solares) (NASA).

Traslado a la rampa (NASA).

El cohete en la rampa (NASA).

El cohete en la rampa (NASA).

Lanzamiento (ULA).

Vídeo de la misión MMS:

Vídeo sobre el curioso vuelo en formación del MMS:

Vídeo del traslado a la rampa:

Animaciones del lanzamiento:

Vídeos del lanzamiento:

Vídeo de la separación de los MMS: