La UPM participa en la misión espacial BepiColombo

El próximo sábado 20 de octubre, a las 01:45 GMT (03:45 CEST), tendrá lugar el lanzamiento, desde la lanzadera espacial europea en Kourou, Guayana Francesa, de la misión BepiColombo, a bordo del cohete Ariane 5.

18.10.18

Estudiar el planeta Mercurio, su forma, estructura interior, geología, composición, atmósfera vestigial, su magnetosfera, su origen de campo magnético, etc, son algunos de los objetivos de la misión BepiColombo.

BepiColombo es una misión conjunta entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) al planeta Mercurio, formada por dos sondas lanzadas conjuntamente: la Mercury Planetary Orbiter (MPO) y la Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), en la que ha participado la Universidad Politécnica de Madrid.

Esta misión recibe su nombre en honor a Giuseppe "Bepi" Colombo (1920–1984), científico, matemático e ingeniero de la Universidad de Padua, Italia, que implementó por primera vez la maniobra interplanetaria de asistencia gravitacional durante la misión Mariner-10 de la NASA en 1974, una técnica ahora comúnmente utilizada por sondas planetarias. Además, descubrió una insospechada resonancia que es la responsable del comportamiento de Mercurio que gira sobre su eje tres veces por cada dos revoluciones que realiza alrededor del Sol.

BepiColombo

La sonda BepiColombo empleará un sistema de propulsión eléctrico solar, y nueve asistencias gravitacionales; Tierra, Venus (dos veces) y Mercurio (seis veces) para alcanzar Mercurio con una velocidad relativa baja en 2025, tras siete años de viaje interplanetario. Está previsto que esté operativa un año orbitando alrededor del planeta con una posible extensión a otro año más.

La sonda Mercury Planetary Orbiter (MPO) transportará una sofisticada carga útil formada por once instrumentos, que incluyen cámaras, espectrómetros (IR, UV, rayos X, rayos γ, neutrones), radiómetro, altímetro láser, magnetómetro, analizadores de partículas, transpondedor de banda Ka y acelerómetro. La sonda Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) transportará una carga útil formada por cinco experimentos científicos avanzados, que incluyen un magnetómetro, un espectrómetro de iones, un analizador de energía de electrones, detectores de plasma frío y energético, un analizador de ondas de plasma y un generador de imágenes.

BepiColombo

Mercury Planetary Orbiter (MPO) de la ESA  que forma parte de la misión BepiColombo

Colaboración público-privada

Los profesores Jesús María Rebollar Machain y José Ramón Montejo Garai del departamento de Señales Sistemas y Radiocomunicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid y el profesor Jorge Alfonso Ruiz Cruz de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Autónoma de Madrid han diseñado el triplexor (encargado por la empresa Thales-Alenia-Space España, que fabricó y testeó el dispositivo) del transpondedor en banda Ka de la sonda  Mercury Planetary Orbiter (MPO) que permite enviar a la Tierra todos los datos obtenidos por sus once instrumentos científicos. Un triplexor es un dispositivo que separa los canales de transmisión y recepción de un sistema de comunicación, permitiendo el uso de una sola antena, con el consiguiente ahorro de masa y volumen, tan crucial en una sonda espacial. 

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Triplexor del transpondedor de banda Ka de la sonda Mercury Planetary Orbiter (MPO) de la ESA  que forma parte de la misión BepiColombo diseñado por UPM-UAM.

Debido a que la sonda soportará temperaturas desde +450 hasta -170 grados centígrados el triplexor ha sido mecanizado en invar, una aleación de hierro y níquel con muy bajo coeficiente de dilatación térmica y posteriormente se ha plateado su interior para mejor la conductividad eléctrica.

Por otro lado,  en diciembre de 2012,  se comenzó, en las instalaciones del Laboratorio de Ensayos y Homologación de Antenas de la Universidad Politécnica de Madrid (LEHA-UPM), la medida de la antena de ganancia media (MGA) de la misión BepiColombo de la Agencia Espacial Europea. Esta medida había sido desarrollada por Rymsa Espacio (ahora TRYO), y SENER era la empresa responsable de la entrega del ensamblaje de RF.  

La complejidad de esta medida radica en que tenía que simular un entorno realista, con lo que se realizaron medidas con una temperatura controlada a 100ºC, 120ºC y 150ºC, con el objetivo de comprobar que los elementos seguían funcionando a dichas temperaturas.  El control de la temperatura se realizó introduciendo la antena en un sarcófago (horno), cuya temperatura se podía controlar mediante Argon. El exterior de la cámara anecoica no podía calentarse porque el material anecoico es inflamable, por lo que el sarcófago estaba completamente aislado del exterior mediante el uso de titanio y otros materiales que fueran transparentes a la radiofrecuencia. La antena se midió en el sistema plano del LEHA-UPM, sistema que ya había sido utilizado para la medida de las antenas de Solar Orbiter, Mars Express, Venus Express, entre otras.

Esta medida ha sido un ejemplo de colaboración público-privada, donde la UPM presta servicio a las empresas españolas que trabajan en el sector de espacio, complementando con nuestras instalaciones la capacidad de los ingenieros españoles.

El LEHA-UPM es uno de los pocos laboratorios europeos acreditado según la norma ISO17025 para el ensayo de antenas.