Las estaciones de espacio profundo de la ESA reciben una mejora tecnológica

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.