Estación de seguimiento de la ESA en Malargüe / ESA/D. Pazos


La ESA utiliza una red de antenas de 35 metros de diámetro para comunicarse con sus misiones en el espacio profundo. Estas instalaciones utilizan las tecnologías de seguimiento más avanzadas del mundo, pero están a punto de recibir una mejora.

Las tres Estaciones de Espacio Profundo de la ESA en Nueva Norcia (Australia), Cebreros (España) y Malargüe (Argentina) envían comandos y reciben los datos de los satélites que se adentran cientos de millones de kilómetros en nuestro Sistema Solar.

Este trío forma parte de la red Estrack de la ESA, un sistema global de estaciones de seguimiento que pone en contacto los satélites en órbita con el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) en Darmstadt, Alemania. El núcleo de esta red está formado por 10 instalaciones repartidas por siete países.

Estas enormes antenas – cuyas estructuras móviles pesan unas 620 toneladas – se pueden girar, elevar y apuntar con una precisión extraordinaria, incluso cuando hay fuertes vientos o temperaturas extremas, y son capaces de transmitir señales de radio con una potencia de hasta 20 kW – lo suficiente como para utilizar unas 10.000 cafeteras domésticas.

Las prestaciones de estas estaciones no dependen únicamente del movimiento de sus partes mecánicas: las antenas utilizan avanzados sistemas electrónicos desarrollados en Europa, entre los que destacan los amplificadores criogénicos de bajo ruido, y unos espejos metálicos elaborados con una precisión exquisita.

 

Los espejos metálicos

Basándose en las propiedades geométricas y en los fundamentos físicos que gobiernan la propagación de las ondas de radio, las estaciones utilizan una serie de ‘espejos dicroicos’ hechos de metal para reflejar y separar las señales transmitidas de las recibidas.

Estos espejos son una celosía metálica formada por miles de figuras más pequeñas – normalmente rectángulos o cruces – que hacen posible separar las señales de radio cuyas frecuencias oscilan entre los 2 GHz y los 40 GHz.

Gracias a estos espejos, las estaciones originales, que entraron en servicio en los años 2001 (Australia), 2006 (España) y 2013 (Argentina), han proporcionado excelentes enlaces con un gran número de misiones de la ESA, entre las que destacan Gaia, Mars Express y Rosetta, así como con misiones de agencias colaboradoras como la NASA.

Estas estaciones fueron diseñadas para poder ser actualizadas en el futuro y, a la vista de los nuevos planes de la ESA para la exploración del Sistema Solar, ha llegado el momento de modernizarlas.

 

Más datos para poder llegar más lejos

“Las futuras misiones de exploración de destinos como Júpiter, Ganimedes o Mercurio enviarán muchos más datos científicos desde mucho más lejos, lo que requiere mejorar la capacidad de transmitir y de recibir de nuestras estaciones”, explica Pier Mario Besso, ingeniero de telecomunicaciones de la ESA.

Por otra parte, los observatorios espaciales como Herschel, Planck o Gaia utilizan la banda de los 8 GHz para enviar sus datos a la Tierra. Las nuevas misiones como Euclides usarán los 26 GHz, que ofrecen cuatro veces más ancho de banda.

Para adaptar las antenas a estos nuevos requisitos es necesario cambiar los espejos fijos actuales por nuevos elementos que se puedan mover entre varias posiciones mecánicas, y enfriar criogénicamente varios componentes para aumentar su sensibilidad.

Para apreciar cuánto mejorarán las prestaciones de estas antenas, se pueden tomar como referencia las velocidades actuales de descarga de 228 kbit/s para Mars Express, en órbita al Planeta Rojo, y de 7,6 Mbit/s para Gaia, situado a 1.500 millones de kilómetros de nuestro planeta.

Cuando se complete la actualización de las estaciones, estas velocidades se dispararán a unos 2,2 Mbit/s para ExoMars, y a unos increíbles 74 Mbit/s para Euclides, que operará desde la misma distancia que Gaia – es decir, unas cuatro veces más rápidas que una conexión de banda ancha doméstica.

Gaia – es decir, unas cuatro veces más rápidas que una conexión de banda ancha doméstica.

 

Estaciones a prueba del futuro

La ESA está implementando estas mejoras en sus tres estaciones de espacio profundo, lo que les permitirá trabajar en estas nuevas bandas de frecuencia.

“El trabajo que estamos realizando para actualizar el diseño y las prestaciones de las estaciones también nos permitirá incorporar nuevas mejoras a medida que madure la tecnología”, aclara Pier Mario.

Los planes actuales contemplan la posibilidad de incorporar nuevos sistemas criogénicos en los mecanismos de alimentación de las microondas, y amplificadores de 80 kW, que darían a la ESA la capacidad de hacer frente a situaciones de emergencia a distancias interplanetarias – algo que en la actualidad sólo se puede hacer con las antenas de 70 metros de diámetro de la NASA.

La ESA también está estudiando cómo aumentar el retorno de datos en un futuro un poco más lejano, lo que podría pasar por la construcción de matrices de antenas de espacio profundo.

“La demanda de datos en las misiones de espacio profundo sólo va en aumento”, reflexiona Pier Mario. “La ESA opera satélites que exploran distancias cada vez mayores, y que envían más y más datos”.

“Nuestros satélites están viajando a las fronteras del conocimiento humano, y Estrack proporciona los medios para enviar sus datos a casa”.

(ESA)