Mark Ward

La carrera espacial se inició en Octubre de 1957, cuando la Unión Soviética lanzó el Sputnik 1, pasando a ser el primer satélite artificial de la Tierra. Ya entonces se realizó con unos pocos experimentos científicos orbitando a una altura de 224 kilómetros.

En las primeras etapas, la carrera fue dominada por la Unión Soviética. Después del Sputnik, los soviéticos fueron capaces de colocar un hombre en el espacio. En 1961, Yuri Gagarin, tripulando la cápsula Vostok 1, orbitó la Tierra y luego descendió.

Los americanos estaban atrasados, pero luego recuperaron terreno cuando el 20 de Julio de 1969, fueron capaces de colocar un hombre en la Luna, en la misión que se llamó Apolo 11. Hasta ahora, ha sido el único país que completó esta hazaña (fig. 1).

Desde entonces el progreso ha sido muy rápido. Los primeros esfuerzos americanos estuvieron destinados a colocar un hombre en el espacio y más tarde en la Luna. Desde allí el desarrollo se orientó hacia fines militares. Más tarde fueron las empresas comerciales las que construyeron y lanzaron satélites, orientados mas a satisfacer las demandas y necesidades de los usuarios, que a inscribirse en la historia.


Gran competencia y grandes desafíos

En el devenir de la carrera espacial, ARIANESPACE, una compañía europea patrocinada por 12 países, invirtieron 35.000 millones de dólares y lograron conquistar el mercado. Cerca del 60% de los satélites que se pusieron en órbita durante el año 1996, fueron lanzados usando el cohete ARIANE. El fue desarrollado por la Agencia europea del espacio(ESA). Durante el año 1996, ARIANESPACE lanzó 15 satélites utilizando 10 cohetes.

ARIANESPACE lanzaba los satélites y ESA los utilizaba para desarrollar diversas misiones científicas. Desgraciadamente, el 4 de julio de 1996, un error de computación, hizo que un cohete ARIANE explotara a los 40 segundos después de iniciar el despegue.

En la actualidad la competencia por los clientes está viniendo de China y Japón, cada uno de los cuales está aumentando el número de cohetes que lanzan cada año. Japón, a partir de 1997, ha planeado colocar 10 satélites por año, y para ello ha firmado contratos multimillonarios con la agencia americana Huges. Además este país piensa también ir a la Luna.

Los chinos han intentado emular a Japón, pero la falla de lanzamientos en 1995 y 1996, le ha hecho perder contratos que tenían con INTELSAL. Otras naciones como Brasil, India e Israel, han desarrollado ya sus propios cohetes, del mismo modo que lo han hecho otras numerosas firmas privadas. El número de pequeños satélites colocados en órbitas bajas, ha aumentado en un 75% durante los últimos años.

Uno de los pocos que han estado en el negocio desde los primeros días, ha sido la agencia americana "National Aeonautics and Space Administration". Después de su primer éxito con la misión Apolo, la NASA desarrolló el "Transbordador Espacial", un avión reusable que puede colocar satélites y astronautas en órbita en el espacio.

El desarrollo de este y otros transbordadores, sufrió un serio revés en 1986, cuando el modelo Chalenger estalló en el aire, matando a los siete astronautas que iban a bordo. En la actualidad el transbordador se usa fundamentalmente para misiones científicas. En cambio la NASA ha dejado en manos de otras firmas aeroespaciales (como Lockheed Martín y McDonnel Douglas), el lanzamiento de satélites para la transmisión de televisión y las compañías telefónicas.

Mientras que la NASA ha prosperado, Rusia se ha ido quedando atrás. El colapso de la Unión Soviética ha dejado el país prácticamente en la bancarrota, dejando casi sin financiamiento los costosos cohetes científicos. La respuesta de Rusia al Transbordador americano, había sido un avión también reusable, llamado Buran, que ahora ha pasado a la historia, convirtiéndose en un café, instalado en el parque Gorby de Moscú.

Es así como la estación espacial rusa MIR, ahora depende de la ayuda americana para poder transportar allí los astronautas, como para abastecerla de repuestos y combustibles. Esta estación fue puesta en órbita en el año 1986, a una altura de 300.000 metros.

Con todo, Rusia se ha comprometido en un programa de lanzamiento con ARIANESPACE y con un consorcio de firmas americanas llamado International Launch Service. Para cumplir, pretende usar su carta de triunfo, el "Satélite Protón", que es realmente uno de los más confiables del mundo. Como el número de satélites que se están necesitando, está creciendo en forma explosiva, este contrato puede ayudar a los rusos a recuperar su alicaído programa espacial.

Ya que Rusia tiene problemas para financiar un programa por si solo, está colaborando también a través de acuerdo con NASA y ESA en varias misiones científicas. Si todo anda bien, puede resultar en un proyecto conjunto para llegar a Marte el año 2010.

En la actualidad ya hay más de 300 satélites que orbitan la Tierra. Algunos de ellos están desarrollando experimentos científicos, pero la mayoría se usan sólo para comunicación. Muchos se usan para la transmisión de televisión, otros para radio y comunicaciones telefónicas y otros en fin, son espías militares para ver que está sucediendo en la superficie de la Tierra.


La comunicación de los satélites

Para la comunicación con la Tierra, los satélites usan microondas. Los primeros satélites utilizaban una sección del espectro electromagnético, conocido como la Banda-C, utilizando frecuencias entre 4 y 6 gigahertz o mil millones de ciclos. Para recibir estas señales se requerían satélites con un disco de 3 a 5 metros, que desgraciadamente podían ser bloqueados por la lluvia o las tormentas.

Para resolver este problema, pronto se comenzará a utilizar nuevas secciones del espectro. Ellas son las microondas llamadas Banda- Ku, que tienen una frecuencia entre 18 y 31 gigahertz. Ellas porque frecuencias más altas significan longitudes de hondas más cortas y también discos de recepción más pequeños. Estas se pueden captar con discos de 18 pulgadas.

Los satélites usan antenas para recibir y mandar las señales de microondas. Como las microondas se atenúan en la medida que van y vuelven, los satélites disponen de "transponderadores", que intensifican las señales, de modo que ellas se pueden recibir claramente de vuelta en la Tierra.

El trabajo específico que realiza un satélite, es el que determina en qué órbita debe colocarse (fig. 2). Una de las más frecuentes es la llamada órbita "geoestacionaria" que gira junto con la Tierra, a una altura de 35.900 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Esta idea fue primero propuesta por el escritor de Ciencia-Ficción, Arthur C. Clarke en el año 1945, en un artículo publicado en la revista Wireless World en ese año. Una compañía o un país que coloque tres satélites geoestacionarios orbitando a 120 grados de distancia, puede lanzar señales a cualquier parte de la Tierra.

Para impedir el atochamiento en la órbita geoestacionaria, la International Telecomunication Union (ITU), decide quien tiene cada ventana de comunicación. La órbita está dividida en cortes de dos o tres grados. Si están más cerca, las señales de un satélite interfiere con la de otro. Como resultado de esto, sólo existen unos pocos cientos de posibles ventanas y el procesamiento de ellas es agriamente disputada por los diferentes países.

El creciente interés en la comunicación satelital ha llevado a que muchas compañías pidan ventanas en esta órbita, aun cuando no tienen intenciones ni de construir ni de colocar satélites propios. Se llega así a rematar la ventana a alguien que la necesite y el procedimiento permite hacer importantes utilidades.

Así por ejemplo, la pequeña isla Nación de Tonga, posee siete ventanas, sin embargo no tienen industria aeroespacial. Se espera que en un futuro próximo, las ventanas sobre el Océano Pacífico, entre Japón y los Estados Unidos, estarán muy densamente usadas. Tonga aprovecha esto para ganar dinero, arrendando las ventanas a firmas de comunicación, para que las aprovechen con sus satélites.

Otras ventanas en la zona del borde del Pacífico, ya están sobrecargadas, y ya hay siete veces más solicitudes para ventanas en esta región que los espacios disponibles. La ITU organizó una reunión a mediados del año 1997, para tratar de resolver este enredo. Se exigió que cualquiera firma que desee reservar una ubicación satelital en esta órbita, pruebe que tienen el dinero y la capacidad técnica para construir y lanzar un satélite.


Satélites en órbitas bajas y sus problemas

Otra órbita que también se va a sobrepoblar en el futuro, es la órbita baja (Low Earth Orbit o LEO). Aquí los satélites orbitan la Tierra a una altura que varía entre 200 a 3.000 kilómetros, demorándose una hora y media para completar un circuito (fig. 2). Los satélites vuelan a baja altitud, de modo que se necesitan entre 50 y 70 satélites en LEO en órbita alrededor de la Tierra, para cubrirla enteramente como una red interconectada. Existe así el plan de construir una red global para las comunicaciones telefónicas utilizando LEO. Cuando esto se consiga, será posible hacer una llamada telefónica desde el medio del Sahara a Nueva York. Recientemente se están concediendo los permisos para colocar satélites en LEO, como también la frecuencia de microondas que van a necesitar usar. Como los costos de construir satélites están bajando muy rápidamente, es perfectamente posible colocar muchos satélites en esta órbita.

Ya actualmente 11 firmas están considerando colocar satélites en estas órbitas bajas, aunque algunas tienen previamente que conseguir el financiamiento necesario para lanzar sus satélites. Hoy en día, sólo Motorola con sus 66 satélites "Iridium" y "Golbalstar" con su red de 48, disponen del financiamiento.

Colocar un satélite en LEO, no es algo fácil. El arrastre atmosférico y la gravedad, van haciendo que gradualmente se pierda la órbita, por lo que hay que ajustarla continuamente. El satélite que se coloca en LEO para comunicaciones telefónicas, tendrá que ser reemplazado periódicamente, ya que se les agotará el combustible que le permite ajustar la órbita.

En el caso de Rusia, por su posición en el globo, para cubrir todo el país, va a tener que colocar sus satélites en otra órbita. Esta tendrá que ser la órbita Molniya, inclinada en 65 grados con relación al plano del ecuatorial. En este caso la órbita será elíptica con relación a la Tierra (figura 2) y su perigeo (punto más cercano a la Tierra), corresponde a una altura de 500 kilómetros, mientras que su apogeo (punto más lejano), será de 40.000 kilómetros. Un satélite que tome esta ruta, va a demorar ocho horas en dar vuelta alrededor del planeta.

En la medida que el número de satélites circulando la Tierra aumenta, también necesariamente va a aumentar la basura cósmica. Ella se genera tanto por los cohetes transportadores que se desprenden en la órbita o cuando estos se deshacen de los estanques en la ruta a su destino.

En el año 1996, el satélite francés llamado Cerise, chocó con una pieza de un antiguo cohete Ariane, lo que significó que lo sacara de su curso. La NASA está constantemente rastreando la posición de unos 6.000 grandes restos, de lo que se ha llamado "basura espacial" por el peligro que involucran posibles choques. Pero como algunos de ellos siguen órbitas escentricas, es difícil predecir por donde va a pasar en la próxima vuelta (Choques en el espacio, la basura cósmica) .


Disminuyendo los costos

El transbordador espacial ya tiene más de 15 años y está quedando fuera de competencia por los altos costos que significan el salir de la Tierra. Actualmente utilizar el transbordador para colocar un satélite, es el servicio más caro. Por eso que la NASA desea reemplazar este charter para el año 2.000, por uno más moderno y económico. Para ello ya ha firmado un contrato con Lockheed por 941 millones de dólares, para desarrollar un avión llamado X-33.

La superestructura del X-33, es conocido como "el cuerpo deslizante". Este significa que no tendrá alas, ya que la forma es lo suficientemente aerodinámica, como para tener su propio sustentamiento.

Mientras la NASA prepara su nueva generación de vehículo transportador, ARIANESPACE está tratando de corregir los problemas que tuvo durante el vuelo de su cohete pesado Ariane 5, cuando por un error de computación estalló a los 40 segundos de haber sido lanzado. El mismo programa de computación había funcionado muy bien con el cohete Ariane 4, que era más pequeño, pero Ariane 5 era más pesado y tenía un sistema de vuelo diferente. Desgraciadamente nadie se detuvo a analizar si esta diferencia podía provocar un problema computacional.

Pero estos grandes competidores (Arianespace, Lockheed y McDonell Douglas), están enfrentando también una gran competencia con nuevos lanzamientos realizados por otras compañías privadas. Una de las más grandes es el sistema Sea Launch. Esta es una empresa multiasociada, entre Boing (la firma Noruega armadora de barcos), Kvaerner (la firma aéreo espacial rusa y ucraniana, RSC-Energía) y NPO-Yuzhnoye. La firma está reacondicionando una antigua plataforma Noruega, usada para extraer petróleo del océano, para transformarla en una plataforma de lanzamiento. Un barco traerá cada vez el cohete ruso Zenit para ser lanzado desde allí (fig. 5).

Un conglomerado de pequeñas firmas de lanzamiento en Estados Unidos, están tratando de conquistar también una parte del atractivo y emergente mercado para satélites LEO. Así por ejemplo, Kelly Space está planeando lanzar satélites desde el aeropuerto San Bernardino, usando para ello aviones de guerra jet F-106 reconvertidos. Estos antiguos aviones sin tripulación, serían transportados debajo de un 747, hasta llevarlo a una altura de 14.000 metros. Desde allí el avión continuaría por sus propios medios de propulsión, hasta colocar el satélite en LEO, y posteriormente volver a la Tierra.

Kelly Space ya ha firmado un acuerdo con Motorola, para lanzar satélites que sean necesarios para reemplazar los del programa Iridium cuando sea necesario. El costo, por 500 gramos de satélite, sería de menos de 300 dólares, lo cual resulta ridículo si se compara con el transbordador que cuesta 10.000 dólares por el mismo peso.

Scorpius, es otra firma que también esta planeando su primer lanzamiento. Este usa varios cohetes pequeños con combustible líquido, con lo que generaría suficiente potencia como para colocar un LEO. Los vuelos de este cohete ya se están ensayando y los costos serían de $1.000 dólares por 500 gramos.

Por otra parte Kistler Aeroespace y el avión-Pioneer Rochet están también desarrollando nuevos lanzamientos, pero no quieren dar detalles de una proyección de sus costos. Pioneer esta todavía tratando de conseguir el financiamiento que necesita para desarrollar el concepto de un avión espacial llamado Pathfinder. Por otra parte, en Mayo de 1996 un grupo de astronautas y entusiastas del espacio, han anunciado un "Premio-X", cuyo objetivo es estimular el interés por la investigación humana espacial. Este consiste en 10 millones de dólares que se darán a la primera compañía que sea capaz de construir una nave espacial reusable, que sin lanzamiento transporte tres personas (no necesariamente astronautas), en un vuelo suborbital. Nadie aun ha hecho proposiciones serias como para pretender el premio.

En todo caso, el negocio parece estar recién comenzando, ya que las proyecciones señalan que en los próximos 10 años se colocaran 900 nuevos satélites.


Construyendo en el espacio

Pero sin duda que el mayor proyecto para esta década, es la creación de una Estación Espacial Internacional. Una vez que esta esté terminada, va a permitir a los seres humanos tener una presencia permanente en el espacio. Esta estación va disponer de siete laboratorios, en los cuales los científicos estudiaran los efectos de la formación de cristales de proteínas en condiciones de "gravedad cero". Esto permitirá avanzar en el mejor conocimiento de los procesos biológicos.

El crecimiento de los cristales de proteína, como también el crecimiento de las plantas en condiciones de gravedad cero, es muy diferente a lo que sucede en la Tierra. Estudiando estos últimos aspectos, los investigadores piensan llegar a entender mas de cerca de las importantes fuerzas que controlan el desarrollo de las plantas. Cuando ya conozcan que es lo que condiciona la forma en que algo se desarrolla, van a poder manipular el proceso, de acuerdo a lo que ellos deseen.

Muchas de las proteínas que se van a estudiar en el espacio, tienen relación con enfermedades metabólicas, como la Fibrosis Quística y de allí probablemente se van a derivar nuevos tratamientos. También muchos procesos industriales pueden beneficiarse de la gravedad cero. NASA esta pensando en la posibilidad de construir en el espacio, semiconductores, ya que el crecimiento de los cristales en estas condiciones, es muy puro.

Desgraciadamente, la NASA anunció un retraso de 11 meses en el programa de lanzamiento de los primeros módulos de la estación, ya que ha habido problemas en Rusia para financiar su parte comprometida. Cuando el programa recomience, está planificado hacer 35 viajes para transportar y armar la estación. Para ello se usará tanto el transbordador, como también los cohetes europeos y rusos. La idea es que todo esté en operación en el año 2002. Para ese entonces, seis fuertes tripulantes deberán comenzar a trabajar en este nuevo hogar, a 320 kilómetros de altura sobre la Tierra.

Europa utilizará el cohete Ariane-5 para llevar piezas de la estación a la órbita. Para ello los europeos, como precaución, están desarrollando el vehículo de reentrada a la Tierra, que es una cápsula que puede caer al mar, que se podría utilizar si es necesario una evacuación de emergencia. Por otra parte ESA, está desarrollando un transbordador espacial que transportaría carga de abastecimiento a la Estación cuando esta lo necesite. También eventualmente podría llevar a las tripulaciones de recambio a la misma.