Falcon 9 B5 | SWOT

Siguiendo con su impresionante cadencia, SpaceX prepara otro cohete Falcon 9 Block 5, para lanzar la misión SWOT, desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg, SLC-4E, en California, EEUU. Su fecha es el 16 de diciembre de 2022 a las 11:46 UTC.

SWOT

Traduciendo las siglas, el nombre de la misión SWOT es: Agua Superficial y Topografía Oceánica («Surface Water and Ocean Topography»). Tiene por objetivo hacer un relevamiento casi de la totalidad (~90 %) del agua superficial de nuestro planeta, en cuanto a cantidades y desplazamientos. Para ello, NASA y CNES (la agencia espacial francesa) se han unido para trabajar conjuntamente.

Estas agencias no combinan esfuerzos por vez primera, ya que anteriormente han participado de las misiones:

• TOPEX/Poseidon
• Jason-1
• OSTM/Jason-2 (a partir de aquí se sumaron NOAA y EUMETSAT a la colaboración)
• Jason-3
• Jason-CS/Sentinel-6 «Michael Freilich» (aquí se sumó la ESA)

Se prevé que por 2025 se sume la misión Sentinel-6B, que sería una repetición exacta de la ya listada. Previamente a este bis, tendrá lugar SWOT, para la que también han colaborado la Agencia Espacial Canadiense (CSA, por sus siglas en inglés), y la Agencia Espacial del Reino Unido (UKSA, por sus siglas en inglés).

Tareas de SWOT

Comparada con las misiones antes citadas, SWOT incorpora un altímetro de franja (KaRIN), instrumento principal de la nave. Haciendo uso del mismo, realizará mediciones que serán de utilidad para dos comunidades científicas distintas: la de la oceanografía física y la de la hidrología. Este altímetro no sólo observará superficies mayores, sino que con un precisión más grande. Por ejemplo, será capaz de medir la elevación de las aguas con un error de aproximadamente 1 cm.

Corrientes y frentes oceánicos de entre 15 km y 200 km ahora podrán ser estudiados, los que impactan en intercambio de calor y carbono entre agua y aire. Esto es de gran importancia en cuanto al cambio climático. Adicionalmente, el estudio de condiciones costeras, como oleaje y mareas se beneficiará de la precisión de este satélite. De esta forma, representará una ayuda a la navegación y permitirá profundizar el conocimiento del mezclado de aguas marítimas y oceánicas.

Por otro lado, en la superficie continental existe una cantidad de agua acumulada o desplazándose por ríos. En muchos casos, no se conoce con exactitud cuánto de este recurso hay en cada punto en distintas épocas del año. SWOT permitirá detectar reservas, naturales o creadas por el hombre, como así también medir los desplazamientos del líquido. Así no solo se comprenderá mejor el ciclo del agua a nivel global, sino que también se colaborará con la administración del agua potable.

Fases de SWOT

La misión constará de distintas etapas, iniciando por la que incluye el lanzamiento y los cinco primeros días de puesta en marcha de la nave. Posteriormente, seguirá un período de comprobaciones y puesta en marcha, que se extenderá hasta el día 90 de la misión. Continuarán otros 90 días de calibración, durante los cuales las observaciones, luego de un procesamiento en tierra, tendrán suficiente calidad para trabajar en investigaciones. De todos modos, continuará la puesta a punto de todos los instrumentos.

Hasta aquí, la nave habrá trabajado desde una órbita de muestreo rápido (857 km x 77,6°), con la que pasadas 24 h se vuelve al mismo punto sobre la Tierra y volando en la misma dirección. Habrá una semana de transición en los que SWOT se elevará hasta una órbita de trabajo de 891 km x 77,6°. A ésta, en cambio, le toma 21 días volver al mismo punto, y será desde la cual observará el agua durante 36 meses. De ellos, los primeros cinco serán de validación, para verificar que la calibración haya sido exitosa. Las validaciones continuarán en menor medida durante toda la vida del aparato, para asegurarse que mide como corresponde.

Adicionalmente, antes de la misión en sí, se acondicionó un avión Beechcraft B200 con un altímetro muy similar al que usará SWOT. Esta aeronave realizó y continuará realizando su misión, llamada AirSWOT, que contribuyó en la determinación de los parámetros de diseño del satélite. Por otro lado, llevará a cabo futuros vuelos de corroboración cruzada durante la fase de calibración de los instrumentos en órbita.

SWOT, Nave e Instrumentos

Para llevar a cabo este relevamiento sin precedentes, se ha diseñado un satélite de unos 5 m de alto con una envergadura de 14,9 m cuando los paneles solares están desplegados. Estos cuentan con una superficie de 31 m². Tiene una masa de unos 2.200 kg y se encuentra dividido en el módulo de instrumentos y la plataforma (o «bus», en inglés).

Instrumentos

KaRIN

Significando «Ka-band Radar Interferometer» o interferómetro de radar en banda Ka, es el instrumento principal de SWOT. Medirá sobre un ancho de 120 km totales, en dos tramos separados por 20 km. Las ondas de radar surgen de un lado del cuerpo del satélite, rebotan en el arreglo reflectante e iluminan uno de los dos tramos mencionados anteriormente. El reflejo desde el suelo lo captan ambos arreglos, que envían el pulso de regreso a los sensores en el cuerpo de SWOT. La señal hacia cada uno de los tramos está polarizada distinto.

Fue desarrollado por el JPL de la NASA, y la CSA le aportó un Klystron de Interacción Extendida, brindándole potencia pico y eficiencia al instrumento.

Altimetro de perfil, clase Jason

Desarrollado por Thales Alenia, apunta directo hacia la superficie terrestre y tomará mediciones de contraste entre las dos franjas captadas por el KaRIN, determinando altitud orbital.

Radiómetro de Microondas

Mide el vapor atmosférico, ya que éste retrasa las señales de radar, perjudicando la observación satelital. Este instrumento permite compensar dicho efecto. Fue desarrollado por el JPL y hubo similares en las misiones Jason.

Conjuto Reflector de Laser

Un arreglo de espejos desarrollados por JPL hacia los que se dispara láser desde tierra, permitiendo precisar la órbita actual y ayudando en la precisión de las observaciones de SWOT.

Receptor de Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Desarrollado por el JPL, determina la posición de la nave en el espacio.

Antena DORIS

Es decir, Orbitografía Doppler y Radioposicionamiento Integrados por Satélite (o en inglés, Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite). Desarrollada por el CNES, permite detectar señales de unos 50 o 60 radiofaros. Un sistema francés que ayuda en la determinación orbital precisa durante misiones de altimetría.

Plataforma

• Antena de Banda: para comunicaciones nava-tierra.
• Manejador de Comandos y Data: procesador centralizado con capacidad de almacenaje, manejando la conección de comunicaciones de SWOT.
• Potencia Electrica: genera, almacena y distribuye la energía del satélite.
• Control Térmico: maneja el intercambio de calor, manteniendo a toda parte del satélite en su rango operativo de temperaturas.
• Paneles Solares: desplegados a cada lado del satélite, mediante servomotores permanecerán apuntados al Sol.
• Control de Actitud: determinación de la orientación de SWOT usando sensores estelares y corrección por ruedas de reacción y barras magnéticas de par.
• Propulsión: cuenta con ocho propulsores que produce 22 N  de empuje cada uno, y el mayor tanque tipo membrana, donde se almacena la hidracina. Al finalizar la misión, este sistema desorbitará controladamente la nave, para evitar la generación de escombros espaciales o la probabilidad de que estos caigan sobre áreas pobladas.

Perfil de Vuelo

El cohete se lanza desde California, como indicamos anteriormente, rumbo al sudoeste, para luego virar y volar hacia el sudeste. Se trata de un viraje como rara vez se ve en este ámbito. Con el lanzador ya en dirección al plano orbital buscado, las etapas se separan. Aquí, cada subdivisión del cohete perseguirá dos misiones distintas:

1. Primaria: en la que se busca colocar alguna carga en órbita. En resumidas cuentas, es la que «da nombre al lanzamiento.» Es la segunda etapa la que la realizará.
2. Secundaria: que se relaciona con la recuperación tan característica de SpaceX. Aquí es la primera etapa la que la llevará adelante.

Como dijimos, la segunda etapa continúa llevando la carga hacia su punto de despliegue, no sin antes eyectar las cofias. Una vez finalizadas las maniobras para posicionarse correctamente –uno o más encendidos–, se suelta el satélite en una órbita inicial. Posteriormente, la segunda etapa realiza maniobras de desorbitado para reingresar a la atmósfera terrestre, destruyéndose.

Por otro lado, luego de la separación, la primera etapa debe realizar un encendido de retorno, para volver hacia las cercanías del sitio de lanzamiento, y un encendido de reentrada, para evitar daño al «booster». Transcurrido el vuelo atmosférico, controlado en parte por las aletas de rejilla, tiene lugar el encendido de aterrizaje. De este modo, se posa sobre la zona de aterrizaje 4.

Línea Temporal

[h:min:s] [Evento]
-00:38:00 Dir. de lanzamiento de SpaceX, verificación «go»: carga de propelentes.
-00:35:00 Inicio carga de RP-1.
-00:35:00 Inicio carga de LOx, 1.ª etapa.
-00:16:00 Inicio carga de LOx, 2.ª etapa.
-00:07:00 Inicio refrigeración de motores prelanzamiento.
-00:01:00 Comp. de comando de vuelo, inicio chequeos finales prelanzamiento.
-00:01:00 Inicio presurización, tanques de propelente a presión de vuelo.
-00:00:45 Dir. de lanzamiento de SpaceX, verificación «go»: lanzamiento.
-00:00:03 Controlador de motores, inicio secuencia de ignición de motores.
 00:00:00 ¡Despegue del Falcon 9!
+00:01:12 Max Q (momento de tensiones mecánicas pico en el cohete).
+00:02:16 Corte motor principal, 1.ª etapa (MECO, en inglés).
+00:02:20 Separación 1.ª y 2.ª etapas.
+00:02:27 Encendido #1 de motor, 2.ª etapa (SES-1, en inglés).
+00:02:33 Encendido de retorno, 1.ª etapa.
+00:02:58 Eyección cofias.
+00:03:28 Encendido de retorno completo.
+00:06:02 Encendido de entrada, 1.ª etapa.
+00:06:14 Encendido de entrada completo.
+00:07:06 Encendido de aterrizaje, 1.ª etapa.
+00:07:35 Aterrizaje, 1.ª etapa.
+00:08:24 Corte #1 motor, 2.ª etapa (SECO-1, en inglés).
+00:43:22 Encendido #2 de motor, 2.ª etapa (SES-2, en inglés).
+00:43:27 Corte #2 motor, 2.ª etapa (SECO-2, en inglés).
+00:52:28 Despliegue de SWOT.

Falcon 9

Para esta misión, se utilizará la primera etapa denominada B1071. Dado que realizará su sexto vuelo, su número de serie completo es B1071-6. Asimismo, sabemos que la primera etapa descenderá sobre la zona de aterrizaje 4 luego de su vuelo.

B1071-6

Con anterioridad, esta primera etapa fue utilizada en cinco misiones que listamos seguidamente:

1. NROL-87
2. NROL-85
3. SARah-1
4. Starlink 3-2
5. Starlink 4-29

Te dejamos el enlace por si quieres ver un resumen de los vuelos de todos los «boosters» del Falcon 9 V1.2 en su iteración Block 5 que ha utilizado SpaceX para realizar sus misiones: «boosters» V1.2 Block 5 de SpaceX.

Flota de Recuperación

La embarcación GO Quest brindará asistencia y NRC Quest recuperará las cofias, que se posarán sobre el mar.