Características del Satélite

Características del Satélite:
El SAC-B, primer satélite científico argentino, permite medir la radiación X emitida por
fulguraciones solares, eruptores de radiación gamma y fondo difuso galáctico y
extragaláctico, asi como átomos neutros de alta energía. Con la puesta en órbita del
SAC-B, diseñado y construido íntegramente en el país, la Argentina adquiere la
experiencia y la tecnología necesarias para participar en los desarrollos internacionales
que se llevan a cabo en el área espacial.
Instrumentación Científica
La instrumentación científica del SAC-B comprende: un instrumento argentino, el
Espectrómetro de Rayos X Duros (HXRS), a cargo del Instituto de Astronomía y Física
del Espacio, destinado a medir la evolución temporal de los rayos X emitidos por
fulguraciones solares; una combinación de detectores para medir los rayos X de
fulguraciones solares y de los eruptores de radiación gamma (Experimento de Rayos X
de Goddard - GXRE) bajo responsabilidad de la NASA; un Detector de Radiación X del
Fondo Difuso ( CUBIC ) a cargo de la Universidad Penn State, y un instrumento de la
Agencia Espacial Italiana para medir átomos neutros de alta energía (ISENA).
La Plataforma Satelital
La estructura del satélite, construida en aleación de aluminio, es un paralelepípedo
rectangular de 62 cm por 62 cm de lado por 80 cm de altura. Cuatro paneles solares
desplegables, cubiertos con celdas de AsGa, generan 210 W de potencia eléctrica para
alimentar los diferentes subsistemas -Control de Actitud, Control Térmico, Comando y
Control, Comunicaciones RF- y los instrumentos.
El HXRS y el detector solar del GXRE, junto con el Sensor Solar Fino, están montados
sobre la plataforma orientada permanentemente hacia el Sol. Los dos detectores de
radiación gamma del GXRE también están sobre la misma plataforma, con sus campos
de visión orientados a 90 grados del Sol. El CUBIC y el ISENA están montados sobre la
cara del satélite opuesta al Sol; el primero con su campo de visión perpendicular a la
dirección solar y el segundo opuesto a la misma.
La estabilización en tres ejes del SAC-B se efectúa mediante dos ruedas de inercia,
colocadas en una configuración en "V", que controlan la orientación del satélite
alrededor de la dirección solar y de un eje normal a esta dirección. El control del tercer
eje se realiza mediante una bobina de torque con núcleo de aire. El Sensor Solar Fino y
el magnetómetro de tres ejes permitirán la determinación de la orientación del satélite
con una precisión de 3 grados en tiempo real y de 2 grados mediante un análisis postfacto. La temperatura se mantiene dentro del rango de -10 grados C a +40 grados C con
un sistema de control térmico semipasivo, utilizando radiadores y calefactores
eléctricos. Se transmiten a la estación terrena 100 Mbits por día de datos científicos
mediante un transmisor de 2,5 W en banda S (2255,5 MHz) y a través de dos antenas
helicoidales cuadrifilares, ambas con polarizaciones circulares opuestas, montadas en
las dos caras opuestas del satélite, de manera de tener un diagrama de irradiación
omnidireccional.
Perfil de la Misión:
El Satélite SAC-B fue diseñado para el estudio avanzado de física solar y astrofísica
mediante la observación de fulguraciones solares, erupciones de rayos gamma,
radiación X del fondo difuso y átomos neutros de alta energía.
Las características de la misión eran las siguientes:
Peso del Satélite 191 kg. (50 kg. correspondientes a la carga útil)
Altura Nominal 550 km.
Inclinación 38°
Vida media prevista 3 años
Fecha de lanzamiento 4/11/96 (ver Lanzamiento y Final de la Misión)
Para cumplir con los objetivos de la misión, el satélite contaba con una carga útil
constituida por los siguientes instrumentos:
HXRS Hard X-Ray Spectrometer CONAE (Argentina)
GXRE Goddard X-Ray Experiment NASA (Estados Unidos)
CUBIC Cosmic Unresolved X-Ray Background Instrument NASA (Estados Unidos)
ISENA Imaging Particle Spectrometer for Energetic Neutral Atoms ASI (Italia)
El instrumento argentino provisto por la CONAE, desarrollado por el Instituto de
Astronomía y Física del Espacio, fue el Hard X-Ray Spectrometer (HXRS) que estaba
destinado al estudio de las erupciones de rayos gamma y de las emisiones de rayos X
emitidos en las fulguraciones solares. Dos de los instrumentos fueron provistos por la
NASA: el Goddard X-Ray Experiment (GXRE) para la detección de los rayos gamma
provenientes del Sol y de otras fuentes y el Cosmic Unresolved X-Ray Background
Instrument (CUBIC), instrumento provisto por la Penn State University, que utilizaba
un CCD para el estudio de los rayos X provenientes de ciertas regiones del cielo. La
NASA proveyó también los servicios de lanzamiento dual a bordo de un vehículo
Pegasus XL.
La Agencia Espacial Italiana (ASI) proveyó un instrumento científico para el estudio de
átomos neutros de alta energía que se encuentran a la altura de la órbita del satélite, el
Imaging Particle Spectrometer for Energetic Neutral Atoms (ISENA) y los paneles
solares. Los ensayos ambientales y de calificación del SAC-B fueron realizados en el
Laboratorio de Integración y Ensayos que posee el Instituto Nacional de Investigaciones
Espaciales de Brasil (INPE) en Sao Jose Dos Campos.
Cooperación Internacional:
El SAC-B fue un proyecto de cooperación entre la Comisión Nacional de Actividades
Espaciales (CONAE) de la República Argentina y la Administración Nacional de
Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos de América.
La CONAE tuvo a su cargo la dirección y ejecución del proyecto, el cual involucraba el
diseño, construcción e integración de la plataforma satelital y del satélite, la provisión
por parte del Instituto de Astronomía y Física del Espacio del instrumento argentino
Hard X-Ray Spectrometer (HXRS), la calificación del satélite, la operación de la
estación terrena y la distribución de los datos científicos. La NASA se hizo cargo del
lanzador y de las operaciones de lanzamiento y seguimiento durante la fase inicial de la
misión, además de dos instrumentos científicos: el Goddard X-Ray Experiment (GXRE)
provisto por el Goddard Space Flight Center y el Cosmic Unresolved X-Ray
Background Instrument using CCDs (CUBIC) provisto por la Penn State University.
Por un acuerdo bilateral entre la Argentina e Italia, la Agencia Espacial Italiana (ASI)
proveyó los paneles solares y el Imaging Particle Spectrometer for Energetic Neutral
Atoms (ISENA).
Los ensayos ambientales a nivel de sistema fueron realizados en el Laboratorio de
Integración y Ensayos del Instituto Nacional de Inevestigaciones Espaciales (INPE) de
Brasil. Un investigador brasileño participó en el instrumento argentino.
Lanzamiento y Final de la Misión:
Detalles de la operación de lanzamiento:
El lanzamiento se efectuó desde la base de la NASA en las Islas Wallops el 4 de
noviembre de 1996. El lanzador Pegasus fue desprendido desde un avión L-1011 a
13.000 m. de altura. La hora de lanzamiento se define como el instante en que se
produce la separación entre el Pegasus y el avión. La hora de lanzamiento del SAC-B
cumplió con los requerimientos de la misión, coincidiendo prácticamente con la
nominal: 17:09 hs. GMT (14:09 hs. local de Argentina).
Un informe técnico elaborado por los responsables del proyecto SAC-B, consigna que
luego de alcanzar la órbita esperada (550 Km. de altura y 37.97º de inclinación), la
tercera etapa del Pegasus debía realizar las siguientes operaciones: apuntar el eje
longitudinal del SAC-B hacia el Sol, producir una rotación que colocara al satélite en la
posición adecuada, disparar por lo menos uno de los dos dispositivos pirotécnicos que
permitiesen la separación del SAC-B, luego disminuir la rotación a casi cero, y girar 90º
el eje de apuntamiento. Los pasos siguientes eran disparar los pirotécnicos para la
separación del satélite norteamericano HETE (compañero de lanzamiento), efectuar esa
separación, y por último, realizar la maniobra de alejamiento de la tercera etapa del
lanzador.
Transcurridos 1:50 minutos del momento previsto para la separación del SAC-B, el
piloto del avión L-1011 que seguía por radar al Pegasus, indicó que la separación de los
satélites se había producido. Operación que no fue confirmada por parte de los centros
de apoyo terrestre al lanzamiento. Ochenta y dos minutos después, a través de la
telemetría recibida del SAC-B, se constató la falla en la separación, cuando el satélite
pasó por primera vez sobre el Centro de Control del SAC-B en Wallops, Estados
Unidos (desde donde fuera lanzado).
Operaciones en órbita
Una vez que el satélite entró en contacto radioeléctrico con Wallops, se le ordenó que
encendiera el transmisor e inmediatamente se obtuvo excelente telemetría. Esto quiere
decir que el SAC-B funcionaba perfectamente y respondía a los comandos. Luego de
confirmar que la separación no se había producido, se enviaron órdenes para producir la
apertura de los paneles solares y para provocar el encendido de uno de los transmisores,
durante el siguiente paso sobre la base de seguimiento ubicada en Goldstone (USA). La
apertura de los paneles se realizó correctamente.
Durante los cinco contactos del satélite (dos con la Estación de Wallops Island, USA; y
tres con la Estación Terrena de San Miguel, Argentina), todos los comandos enviados y
la telemetría recibida, mostraron la respuesta nominal esperada de los equipos
encendidos a bordo del SAC-B.
Los centros de control del SAC-B en Wallops y San Miguel se abocaron
inmediatamente, por una parte a analizar los datos de actitud del satélite, y por otra a
definir una estrategia que permitiera optimizar el uso de la potencia generada a bordo.
En ese momento se tenía la certeza de que la posición en que el lanzador colocó al
SAC-B, impedía la renovación de energía en la proporción en que era consumida;
situación generada por la incorrecta orientación del satélite hacia el Sol y por el
consumo adicional que significa corregir la posición de un conjunto de 541 Kg. de peso
(SAC-B+tercera etapa del Pegasus+satélite HETE) que superaba casi tres veces el peso
del SAC-B (191 kg.).
La empresa OSC (Orbital Science Corporation), constructora del lanzador, ha
identificado el origen de la falla en el sistema eléctrico de la tercera etapa, que debía
proporcionar la energía necesaria para la orientación final y el disparo de los
pirotécnicos de separación. La investigación seguida por OSC encontró que una de las
cuatro “barras” de distribución de energía eléctrica de la tercera etapa se deshabilitó
aproximadamente a los ocho minutos de vuelo (instante en que se produjo la separación
entre la segunda y tercera etapa del Pegasus). En consecuencia, los dispositivos
pirotécnicos de separación del SAC-B y el Control de Actitud de la tercera etapa del
Pegasus quedaron sin alimentación eléctrica para cumplir su función.
Desde la pérdida de contacto con el satélite (12 horas después del lanzamiento) y hasta
el lanzamiento del satélite SAC-A (diciembre 1998), la CONAE realizó campañas
destinadas al restablecimiento de contacto con el satélite (realizadas desde San Miguel,
Bs.As. y Córdoba, Argentina y Malindi, Kenia, Africa) sin obtener resultados positivos,
por lo cual se dio por finalizada la fase de recuperación en la fecha, antes mencionada,
del lanzamiento del SAC-A.