Puente entre la Tierra y el otro lado de la Luna

El lado opuesto de la Luna siempre está de espaldas a la Tierra, lo que dificulta la comunicación con el equipo lunar allí. Afortunadamente, los satélites de comunicación por retransmisión pueden actuar como un puente o puente entre las transmisiones desde el otro lado hacia las estaciones terrenas. Fuente: Espacio: Ciencia y Tecnología

La nave espacial china Chang’e-4 ha marcado el primer aterrizaje suave de una nave espacial en el lado lejano de la Luna, que siempre está de espaldas a la Tierra. Para comunicarse con las estaciones terrestres, Chang’e-4 se basa en Queqiao, un satélite de comunicaciones que orbita un punto después de la Luna y conecta la Tierra con Chang’e-4. En una revisión reciente, los científicos explican la estructura de Queqiao y describen el futuro de los sistemas de comunicación lunares.

Debido a un fenómeno llamado bloqueo de la gravedad, la Luna siempre mira a la Tierra desde el mismo lado. Esto resultó útil en las primeras misiones de aterrizaje lunar en el siglo XX, ya que siempre hubo una línea de visión directa para la comunicación por radio ininterrumpida entre las estaciones terrestres en la Tierra y los equipos en la Luna. Sin embargo, el bloqueo gravitacional hace que explorar la superficie oculta de la Luna, el lado lejano, sea mucho más difícil porque las señales no se pueden enviar directamente a través de la Luna hacia la Tierra.

Sin embargo, en enero de 2019, la sonda lunar china Chang’e-4 aterrizó por primera vez en el lado opuesto de la luna. Tanto el módulo de aterrizaje como el vehículo lunar que transportaba recopilaron y enviaron imágenes y datos de áreas previamente inexploradas. Pero, ¿cómo se comunica Chang’e-4 con la Tierra? La respuesta es Queqiao, un satélite de comunicaciones por retransmisión, explica el Dr. Lihua Zhang de DFH Satellite Co., Ltd., China.

Como explicó el Dr. Zhang en un artículo de revisión publicado recientemente en Espacio: ciencia y tecnologíaQueqiao es un satélite sin precedentes diseñado específicamente para un propósito: actuar como un puente entre Chang’e-4 y la Tierra. Queqiao se lanzó en 2018 y se colocó en órbita alrededor de un punto «detrás» de la Luna. Este punto se conoce como el punto de libración Tierra-Luna 2, donde el caso especial de equilibrio de la gravedad permite que Queqiao mantenga una órbita tal que tenga una línea de visión directa casi constante tanto al lado lejano de la Luna como a la Tierra. Colocar el satélite en esta órbita en particular requirió una planificación cuidadosa y una gestión de mantenimiento, y el éxito de esta operación sentó un precedente para futuros intentos de colocar satélites en órbita alrededor de otros puntos de libación Tierra-Luna.

Desde su posición estable en el espacio, Queqiao ayudó a dirigir el aterrizaje suave y las operaciones de superficie de Chang’e-4, y ha sido nuestro intermediario desde entonces. El satélite está equipado con dos tipos diferentes de antenas: una antena parabólica y varias antenas espirales. El primero, que tiene un gran diámetro de 4,2 metros, fue diseñado para enviar y recibir señales de banda X (7-8 GHz) hacia y desde un rover y un módulo de aterrizaje en la superficie lunar. Su gran tamaño está relacionado con los niveles de ruido esperados y la baja intensidad de transmisión que transmiten los dispositivos terrestres.

Por otro lado, las antenas espirales operan en la banda S (2-4 GHz) y se comunican con estaciones terrenas terrestres, comunicando comandos a dispositivos en la superficie lunar e intercambiando datos de telemetría y seguimiento. Lo más importante es que todos estos enlaces diferentes pueden transmitir y recibir simultáneamente, lo que hace que Queqiao sea muy versátil. El artículo de revisión aborda otras consideraciones de diseño importantes para Queqiao y los satélites de retransmisión futuros, como el uso de retransmisiones regenerativas, diferentes velocidades de enlace de datos y sistemas de almacenamiento de datos cuando no hay una estación terrestre disponible.

Durante los dos años de exploración, se obtuvo una gran cantidad de datos del rover y el módulo de aterrizaje a través de Queqiao. “Científicos de China y otros países han realizado análisis e investigaciones sobre los datos obtenidos, obteniendo valiosos resultados científicos. Cuanto más larga sea la vida útil de Queqiao, más resultados científicos se obtendrán », señala el Dr. Zhang. Según los pronósticos actuales, Queqiao debería operar en órbita de misión durante al menos cinco años.

El Dr. Zhang también discutió las perspectivas de futuras misiones lunares y cómo los sistemas de comunicación de retransmisión deberían evolucionar para apoyarlas. Muchas áreas inexploradas de la Luna, como el cráter más grande en el Polo Sur, requieren múltiples satélites de retransmisión para mantener enlaces de comunicación constantes, lo que es un desafío costoso y que requiere mucho tiempo. Pero, ¿y si los satélites de retransmisión fueran adecuados para más de una misión? «Se debe desarrollar una infraestructura de comunicación y navegación sostenible que beneficie a todas las misiones lunares, en lugar de tener que lidiar con cada misión de forma independiente», comenta el Dr. Zhang. «Esta infraestructura debe adoptar una arquitectura abierta y extensible y proporcionar servicios de comunicación flexibles, interoperables, mutuamente compatibles y compatibles que son fundamentales para el éxito de la futura exploración lunar». Es probable que futuras aventuras en el otro lado de la luna sean una prueba de lo bien que podemos trabajar juntos para descubrir los secretos de nuestro satélite natural.

Entregado por el espacio: ciencia y tecnología

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