123 días de rescate en el espacio cislunar: la aventura de las sondas chinas DRO-A y DRO-B

La historia lo tiene todo: una misión espacial dada por perdida y un rescate imposible más allá de la Luna gracias a la creatividad de los ingenieros a cargo del proyecto. Podría ser el Apolo 13 chino, aunque ciertamente la historia pierde dramatismo al ser una misión no tripulada. La odisea de la pareja de las sondas lunares chinas DRO-A y DRO-B ya la contamos por aquí el pasado enero, pero hace un par de días se publicaron nuevos detalles de la gesta y, por primera vez, imágenes detalladas de ambas sondas. Recapitulemos, porque la historia lo merece.

El 13 de marzo de 2024 a las 12:51 UTC las dos sondas DRO-A/B (DRO-A/B双星) fueron lanzadas mediante el cohete CZ-2C Y67 desde el centro espacial de Xichang con destino la Luna. El conjunto tenía una masa de 585 kg (308 kg del DRO-A y 277 kg del DRO-B). Las dos etapas principales del cohete funcionaron correctamente, pero la etapa superior YZ-1S (Yuanzheng-1S o 远征一号S) sufrió un fallo. Hasta ahora se pensaba que la etapa simplemente se había apagado antes de lo previsto, insertando la carga alrededor de las 15:00 UTC en una órbita elíptica de 524 x 132 577 kilómetros y 27,72º de inclinación, muy lejos de la órbita de la Luna (380 000 kilómetros de media). No obstante, ahora sabemos que el fallo de la etapa indujo en los dos satélites un giro descontrolado de 200º por segundo. Con semejante velocidad angular, los paneles solares de ambas sondas se dislocaron, rompiéndose los soportes de los mismos y quedando con un ángulo impredecible.

El control de la misión no podía conocer el estado de los satélites directamente, pero era imperativo realizar un encendido de corrección orbital en las primeras 120 horas de la misión o los dos satélites no podrían alcanzar la órbita DRO (Distant Retrograde Orbit) alrededor de la Luna, un tipo de órbitas que da nombre a la misión. Evidentemente, la prioridad era parar el giro descontrolado y, como resultado, el 14 de marzo a las 11:00 UTC aproximadamente, el sistema de propulsión del satélite DRO-B se encendió durante unos 20 minutos para frenar el conjunto. Pasado lo peor y tras un análisis de emergencia, el equipo de la misión concibió en menos de 40 horas un plan alternativo para llegar a la Luna. Las dos naves no se separarían la una de la otra, sino que seguirían unidas de tal forma que podrían emplear el sistema de propulsión alternativamente para las correcciones orbitales. De esta forma, se podría llegar a la Luna ahorrando combustible, aunque ciertamente se gastaría más del previsto inicialmente (hasta la fecha se creía que los satélites permanecieron unidos porque ese era el plan original).

Los ingenieros no podían ver los paneles solares, pero sabían que algo pasaba y que la posición de los mismos no era la prevista. En realidad, los paneles del DRO-A estaban doblados casi 90º y los del DRO-B estaban completamente dislocados. Sin embargo, funcionaban, así que el control de la misión usó los datos de la telemetría y de la producción de electricidad para tener en cuenta la posición óptima del conjunto en cada momento con respecto al Sol con el fin de maximizar el suministro de energía. En los primeros momentos, el miedo era que las baterías se agotasen, pero las medidas adoptadas surtieron efecto. Diez días después del despegue, el 18 de marzo a las 04:42 UTC, se llevó a cabo un encendido de 1200 segundos de duración, elevando el apogeo hasta los 240 000 kilómetros. Un segundo encendido el 23 de marzo situó al conjunto en una trayectoria con un apogeo de 380 000 kilómetros, suficiente para llegar a la Luna.

Pero las DRO-A/B no se limitarían a realizar un encendido orbital directo, sino que seguirían una trayectoria de muy baja energía para ahorrar combustible —prevista desde el inicio de la misión—. Paradójicamente, esto significaba que primero debían alejarse de la Luna para luego volver. Tras una corrección orbital el 27 de marzo, el 2 de abril se llevó a cabo un encendido que situó a los dos satélites hacia la Luna con un apogeo situado mucho más lejos de la órbita lunar. Al día siguiente se realizó una nueva corrección y el 5 de abril sobrevolaron la Luna para realizar una maniobra de asistencia gravitatoria que los situase en la trayectoria de aproximación correcta, una órbita de baja energía. El 9 de abril el satélite DRO-A captó un eclipse de Sol, o mejor dicho, la sombra de la Luna sobre la Tierra. Tras realizar una corrección orbital el 28 de abril, el 24 de mayo el conjunto efectuó una maniobra de espacio profundo para ajustar su trayectoria, seguida de otra corrección el 12 de junio. Ese mismo día los dos satélites entraron en la esfera de influencia gravitatoria lunar y el 14 de junio quedaron situados en una órbita de baja energía alrededor de nuestro satélite. No obstante, no sería hasta el 15 de julio —la fecha precisa la conocemos ahora— que los DRO-A/B se colocaron en una órbita DRO alrededor de la Luna, una vez recorridos casi 8,5 millones de kilómetros y tras 123 días en el espacio.

Finalmente, el 28 de agosto de 2024 el DRO-A se separó del DRO-B en órbita lunar y los dos satélites tomaron fotos el uno del otro. Por primera vez el equipo de la misión pudo comprobar el mal estado de los paneles solares. Dos días más tarde los dos satélites se conectaron con el DRO-L, de 152 kg, lanzado previamente el 3 de febrero de 2024 mediante un cohete Jielong 3 (SD-3) y que se hallaba en una órbita heliosíncrona (SSO) alrededor de la Tierra. La red de tres satélites se comunican entre sí en el espacio cislunar y su objetivo es experimentar la operatividad de sistemas de comunicaciones y navegación en el espacio cislunar. Para ello, los tres DRO cuentan con una carga útil formada por un sistema de comunicación en banda K y un sistema de comunicación por láser, además de receptores de la señal de menor potencia emitida desde los satélites de posicionamiento Beidou para comprobar la efectividad de usar los sistemas de posicionamiento terrestres en tareas de navegación en el espacio cislunar (durante la reciente misión del módulo lunar Blue Ghost la NASA llevó a cabo una prueba similar, pero con satélites GPS; desde la Luna no se puede emplear directamente la señal de los satélites de posicionamiento para tareas de navegación, pero sí es posible emplear la señal más débil emitida por dichos satélites). Al establecer un enlace de comunicaciones de microondas en banda K a 1,17 millones de kilómetros, los satélites DRO-A/B han batido un récord mundial de distancia en el empleo de esta frecuencia.

Como complemento a las tareas de navegación, el DRO-A lleva relojes atómicos de hidrógeno y rubidio y el DRO-B uno de rubidio. Por su parte, el DRO-L también lleva receptores del sistema Beidou para ayudar a las tareas de navegación (al estar en órbita terrestre puede determinar su órbita con precisión y servir de referencia para satélites cislunares). El DRO-A lleva también el satélite cinco sensores GTM (Gamma-ray Transient Monitor) para detectar explosiones de rayos gamma en el rango de energía de 20 kiloelectronvoltios a 1 megaelectronvoltio. El DRO-A trabaja en conjunción con el satélite chino GECAM de detección de explosiones de rayos gamma. Las órbitas DRO son interesantes porque se trata de órbitas lunares ecuatoriales de baja energía situadas entre 70 000 y 100 000 kilómetros de la superficie lunar que permiten una buena cobertura de la superficie lunar, salvo los polos, y requieren muy poca energía (Delta-V) para cambiar a otra órbita lejana alrededor de la Tierra o a una órbita de halo alrededor de los puntos de Lagrange L1 o L2 del sistema Tierra-Luna.

Por este motivo, la órbita DRO fue elegida para la nave Orión de la misión Artemisa I de diciembre de 2022, entre otros motivos porque las limitaciones propulsivas del módulo de servicio de esta nave impiden una inserción directa en una órbita lunar baja (en cualquier caso, la primera nave que se colocó en esta órbita fue el módulo orbital de la misión china Chang’e 5). Para demostrar la poca energía que hace falta para cambiar de una órbita DRO a otra, a finales de marzo de 2025 el satélite DRO-B abandonó la órbita DRO y actualmente se encuentra en una órbita terrestre muy amplia alrededor de los puntos de Lagrange L3, L4 y L5 del sistema Tierra-Luna (es la primera nave que se ha movido entre todos estos puntos de Lagrange). De esta forma, la red DRO-L/A/B cubre un mayor volumen del espacio cislunar, permitiendo llevar al límite los sistemas de comunicación y navegación.

La misión DRO es un proyecto relativamente modesto a cargo de la Academia de las Ciencias de China (CAS), de ahí que los satélites hayan sido construidos por Microsat (IAMCAS), una subsidiaria de CAS. El proyecto DRO nació en 2017 y en 2022 fue aprobado. La red DRO servirá para poner a punto las tecnologías asociadas con la futura red de comunicaciones y navegación Queqiao 3.0, que cubrirá la superficie lunar y el espacio cislunar. Recordemos que NASA, ESA y JAXA quieren crear una red paralela similar, denominada LunaNet. Lo ideal es que todas las naciones involucradas colaborasen para que ambas redes fuesen totalmente compatibles, aunque teniendo en cuenta cómo está el panorama internacional es poco probable que así sea. Pero mientras llega ese momento, hay que aplaudir que las autoridades chinas hayan dado detalles sobre una misión muy interesante a pesar del fallo inicial. El programa espacial chino nunca ha destacado por su transparencia, pero cada vez se anuncian menos detales antes de que una misión tenga lugar y, a veces, como es este caso, se silencian muchos aspectos si no es un éxito rotundo. Cualquier proceso de aprendizaje incluye algún que otro fracaso y comprender dónde se ha cometido un error es esencial para evitar volver a repetirlo. Afortunadamente, al final hemos podido conocer la aventura de las sondas DRO en detalle.

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