martes. 31.01.2023

Artemis aterriza desde la Luna en Castrillo de los Polvazares

Un compromiso. El ingeniero Arturo Fernández lidera el equipo que dota de potencia a Orion, la nave del programa de la Nasa Artemis, que inicia la nueva fase de exploración de la Luna. El experto de la ESA mantiene su anclaje emocional con León. La ermita de Castrillo será testigo de su experiencia espacial

La historia ‘espacial’ de Arturo Fernández (Oviedo, 1972) es una sucesión de azares de la vida con cuyo ejemplo insiste en animar a estudiantes de todos los niveles en una cultura del esfuerzo y la persecución de sueños que no tiene límites. Porque la profesión de este ingeniero coge vuelo en la Agencia Espacial Europea (ESA) y está durante estas semanas en Houston, en la Nasa, implicado en el desarrollo del proyecto Artemis, que retoma las misiones a la Luna y el objetivo de asentar bases en el satélite, varias décadas después de que el hombre lo pisase por primera vez. Pero comenzó en las escuelas y la Universidad de Oviedo, como la de tantos otros estudiantes. «Ni siquiera sabía que existía la ESA. Ni lo que quería hacer». Decidió afrontar los sucesivos retos que se le presentaron.

Hoy dirige el equipo de ingenieros que desarrolla los sistemas de potencia de la ESA desde Holanda. Y controla el suministro de energía a la nave Orion, mientras se preparan las siguientes fases de un programa espacial histórico que está preparado para avanzar los próximos años.

No se resiste a su vocación pedagógica. «Le he pedido al pedáneo de Castrillo de los Polvazares que me deje este verano la ermita que utilizamos como biblioteca para explicar a los vecinos, a cuantos quieran acercarse, cómo es esta misión. Con fotos y comentarios. Y me ha dicho que sí». Fijada queda la cita en la localidad leonesa de su abuela materna, a la que sigue acudiendo, como siempre, «todas las vacaciones, navidades, puentes,...». Y donde conserva un fuerte anclaje sentimental y familiar.

El ingeniero trabaja desde 2007 en la ESA en conversión de potencia.es jefe de la Sección de Electrónica de potencia

Arturo Fernandez estudió Ingeniería Industrial, en la especialidad de Electrónica y Automática, en la EPI de Gijón, en la Universidad de Oviedo. Se graduó en 1997 y se doctoró en el 2000.Comenzó su carrera como investigador en 1997 en el grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación (SEA), liderado por Javier Sebastián, y fue profesor de diversas asignaturas de electrónica en la EPI entre 1998 y 2007.

León no afloja: Artemis ‘aterriza’ en los Polvazares

Su carrera investigadora en el SEA se centró en la conversión de potencia, y trabajó en numerosos proyectos con empresas como Alcatel, Chloride Power Protection y Behringer.

En 2007 se trasladó a Noordwijk, en los Países Bajos, para trabajar en la Agencia Espacial Europea (ESA) como ingeniero de conversión de potencia. Desde 2015 es el jefe de la Sección de Electrónica de Potencia de la agencia. «Esta sección es la encargada de dar soporte técnico e impulsar el desarrollo de los sistemas de potencia de los satélites de la ESA», explica. Además, trabajan en el desarrollo de actividades de I+D relacionadas con la conversión de energía con las principales empresas europeas del sector. En este momento, la Sección de Electrónica de Potencia supervisa el sistema de conversión de energía en más de 50 satélites y lidera más de 80 actividades de I+D.

Supervisa el sistema de conversión de energía en más de 50 satélites y lidera más de 80 actividades

Desde 2013, Arturo Fernández es el encargado de supervisar el desarrollo del sistema de potencia de la nave Orion, en colaboración con la Nasa. El módulo de servicio (ESM) ha sido desarrollado por la ESA en colaboración con diversas empresas europeas. «El ESM es el encargado de proporcionar la energía eléctrica a Orion, a través de 4 paneles solares y dos unidades independientes de conversión de energía. El sistema tiene una capacidad de proporcionar hasta 13 kW de potencia a la nave».Actualmente Fernández está en Houston, con el equipo de ingeniería que participa en el control de la misión Artemis I. Su labor es monitorizar el funcionamiento del sistema de potencia para garantizar su correcto funcionamiento a lo largo de la toda la misión hasta el retorno a la Tierra en el océano Pacífico, el próximo 11 de diciembre.

La aportación a Artemis I

«El sistema de potencia lo que hace es captar energía a través de paneles solares, porque en el espacio hay muy pocas opciones para coger energía, y la más típica hoy en día es un panel solar. En este caso cuatro. Se realiza toda la conversión de energía desde el sol hasta que la usan los equipos, y además protegida por todo un sistema que hace que pase lo que pase, cualquier problema que haya en cualquier equipo de toda la nave, no se produzca un incidente».

La nave capta con los paneles energía del sol, «pero tal y como la recibe no puede utilizarse, hay que adaptarla. Es como en casa, que recibes la luz a 220 voltios, que es lo que necesitan la lavadora, la televisión,... En este caso son 120 voltios de tensión continua, 28, 5,... son valores distintos. El sistema de potencia lo que hace es coger la energía de los paneles solares y la transforma a valores de tensión que son los que pueden utilizar todos los equipos electrónicos que están dentro del satélite».

Además, el sistema diseñado por el equipo de ingenieros de la ESA que lidera Fernández pasa energía al módulo de mando. «La nave tiene dos partes principales: el módulo de mando, que lo hace la Nasa, y el módulo de servicio que hacemos desde la ESA. Las baterías están en el módulo de mando, y con nuestro sistema de potencia también cargamos esas baterías».

Por otro lado, «un satélite lleva muchísimos sistemas de protección. Es como el mecanismo de fusibles automático en casa, por si salta la luz. Nosotros tenemos un sistema de esos por cada equipo, individual, que es lo que llamamos protecciones. Eso también forma parte del sistema de potencia».

El ingeniero explica cuáles son las novedades que incluye el desarrollo que han realizado para el proyecto espacial. «Algo curioso de los temas espaciales que es la aplicación final, en este caso la nave completa, es muy espectacular. Pero los equipos que van dentro son muy conservadores, en general hay mucho respeto a la hora de instalar equipos novedosos sin que estén muy probadas. Por eso es difícil hablar de tecnología punta en estos equipos. En la misma disciplina, en la Tierra, tienes tecnologías mucho más avanzadas. Lo que vuela aquí es sobre todo muy robusto, esto es una tecnología probada y que está pensada para resistir cualquier cosa».

Sin embargo, el proyecto sí «tiene una parte innovadora en el sentido de que está diseñado de forma que si ocurre un fallo, sigue funcionando de forma completamente normal. Eso tiene gran dificultad, porque hay que analizar todos los fallos que pueden tener todos y cada uno de los sistemas. Imaginar todo lo que puede dar problemas es ya un trabajo enorme, y conseguir un diseño en el que falle lo que falle no se aprecie ni el más mínimo cambio ni problema, mucho más».

El ingeniero explica que «tradicionalmente, cuando hablamos de naves que van tripuladas por personas el estándar habitual era diseñar para dos fallos. Eso es un trabajo enorme, tienes que combinar dos fallos en cualquier parte del satélite, no correlados, y demostrar que con cualquier combinación de dos fallos que ocurra todo seguirá funcionando de forma normal».

Por ejemplo, «dentro del sistema de potencia, sólo dentro de la parte electrónica, puede haber del orden de 12.000 ó 15.000 componentes, y cada uno puede fallar. Y además puede fallar de varias formas distintas. Es decir, hablamos de estudiar del orden de 30.000 posibles fallos. Si ahora empezamos a combinar algo así en dos sitios opuestos del satélite, es una increíble locura hacer los cálculos para los fallos».

La innovación

La nave Orion «tiene una parte innovadora en este sentido, en lugar de diseñar para que dos fallos cuales quiera no tengan efecto, lo que se ha hecho es diseñar con muchísimo margen. Por ejemplo, en el sistema de potencia nuestro requisito era poder generar del orden de 11,5 kw. Y el sistema tenía que poder funcionar sin alternaciones si fallase el 25% de esa potencia, que es muchísimo. En un satélite normal si pierdes un 5% empiezas a pasarlo mal. Aquí puedes perder hasta un 25% y no pasa absolutamente nada, puede seguir adelante la misión totalmente normal. De hecho, si llegas a perder el 50% de la potencia, que en cualquier satélite sería la locura, en este pierdes la misión, ya no puedes ir a la Luna, pero la tripulación está a salvo. Podríamos dar la vuelta a la nave, cerrar y traer a la tripulación a salvo de vuelta. Pero perder el 50% de la potencia supone sumar un montón de fallos».

Así hay una visión mucho más global de todo el sistema desarrollado, que tiene mucho margen para perder cosas pero que otras sigan funcionando. «Eso es algo muy distinto a lo que habíamos hecho hasta ahora».

Artemis y Orion

La misión tiene dos partes: el lanzador, SMS, y la nave, que va dentro del lanzador, es Orion. «En los dos casos es el primer prototipo que se diseña. Orion durante todo este tiempo ha estado conectado al lanzador y funcionando, lo hemos monitorizado de forma permanente y funcionaba sin problemas. Todos los problemas que obligaron a suspender la operación antes fueron en la parte del lanzador, que es el más potente de la historia. Tiene unos tanques inmensos de combustible, cantidad de sistemas dentro,... Trabaja con hidrógeno, que con el oxígeno es una parte del combustible que lleva el lanzador. El hidrógeno es el átomo más pequeño del universo, y eso provoca que se escape por cualquier sitio. Requiere tecnologías muy específicas para controlarlo; pero además está a unas temperaturas muy muy bajas, y cuando se va cargando el estrés térmico hace que los metales se dilaten o contraigan, y eso provoca que las válvulas pierdan un poco. Eso es peligro. Hasta que se consigue el protocolo para cargar estos tanques enormes sin que haya estrés térmico en todo el sistema de carga es complicado. Y ha requerido mucho aprendizaje y pruebas, hasta conseguir una temperatura equilibrada en el lanzador. Ha llevado mucho tiempo, pero es algo que entra dentro de lo normal. Una vez que eso se solucionó, el lanzamiento fue impecable».

A la espera del regreso

Arturo Fernández trabaja en la sede de ingeniería de la ESA en Holanda. Con su equipo, se trasladó a Houston un par de días antes del lanzamiento de Artemis, que fue el 16 de noviembre. La cápsula retorna al Pacífico el próximo domingo, 11 de diciembre. «Estaremos aquí hasta el día después. Cubrimos la misión completa».

Ahora mismo «nuestro trabajo es monitorizar toda la telemetría que manda la nave hacia la Tierra. En nuestra sala estamos casi 40 ingenieros, y cada uno se dedica a una parte de la nave, según su especialidad, desde técnica a potencia, telecomunicaciones, propulsión, software,.. Se trata de ver dos cosas fundamentales: que todo está funcionando bien, y si hay algo que no lo hace detectarlo lo antes posible e investigarlo; y en el caso de tener que realizar una maniobra, evaluamos si está dentro de las capacidades que tiene la nave, si es posible o no».

Durante la misión trabajan en turnos de diez horas, «de forma intensa; la nave se monitoriza 24 horas al día, y los ingenieros de cada turno nos comunicamos en cada cambio para comentar las incidencias».

Artemis aterriza desde la Luna en Castrillo de los Polvazares
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