El módulo europeo de la Estación Espacial Internacional (ISS) completó más de 60.000 órbitas alrededor de la Tierra donde se realizaron alrededor de 1.800 experimentos. Airbus celebra el décimo aniversario del módulo en la ISS con una detallada nota sobre el laboratorio Columbus.
El 7 de febrero de 2008 se lanzó el transbordador espacial estadounidense Atlantis desde el Centro Espacial Kennedy en Florida (EE.UU.) para llevar a cabo su histórica misión STS-122. Su carga: el laboratorio espacial europeo Columbus desarrollado y construido por Airbus por encargo de la Agencia Espacial Europea (ESA). Columbus entró en funcionamiento el 11 de febrero de 2008. Desde entonces, Europa ha tenido su propio puesto avanzado en el espacio, que ha ofrecido a científicos de todo el mundo uno de los puntos de investigación más fascinantes que existen. Hace ya 10 años que el laboratorio espacial europeo Columbus, construido por Airbus, forma parte de la Estación Espacial Internacional como un módulo permanente desde donde ha ofrecido un entorno de investigación fiable a unos 1.800 experimentos científicos hasta la fecha. Airbus también construyó el sistema de soporte vital del módulo Columbus y continúa suministrando numerosos experimentos y estantes asociados.
El laboratorio espacial Columbus es la mayor contribución individual europea a la Estación Espacial Internacional. El módulo tiene 6,90 metros de largo, 4,5 metros de ancho y una masa de lanzamiento de 12,8 toneladas, incluyendo las 2,5 toneladas de carga útil. También está equipado con 16 estantes flexibles de alto rendimiento para experimentos. En Columbus pueden trabajar hasta tres astronautas simultáneamente. Los estantes para experimentos se utilizan habitualmente en proyectos multidisciplinares en áreas como la fisiología humana, las ciencias de la vida, la medicina espacial, las ciencias de los materiales, la física de los estados líquido y sólido, y la investigación del plasma. Así mismo, cuenta con una plataforma o “balcón” fijado al exterior del módulo del laboratorio que también aloja equipos y experimentos relacionados con la observación de la Tierra, ensayos de tecnología espacial e investigación sobre la radiación cósmica.
Airbus, como contratista principal de la ESA, supervisó un gran consorcio de empresas procedentes de 10 países europeos para el desarrollo y construcción de Columbus. En el transcurso del desarrollo del programa se invirtieron 880 millones de euros. El centro de control de Columbus está situado en Oberpfaffenhofen (Alemania) y lo opera el Centro de Investigación Aeroespacial Alemán (DLR).
“Columbus es un brillante ejemplo de la tecnología europea de investigación y es una contribución clave de los estados miembros de la ESA a la historia de éxito de la Estación Espacial Internacional”, afirmó Nicolas Chamussy, responsable de Space Systems en Airbus. “Airbus es el líder europeo en vuelos espaciales tripulados, servicios en órbita y robótica espacial, y nos sentimos tremendamente orgullosos de haber contribuido con nuestro conocimiento a 10 años de operación sin problemas del laboratorio Columbus. Queremos felicitar a la ESA y a todos los socios de la ISS por este logro.”
El diseño del módulo Columbus se basa en la experiencia que Airbus acumuló en el desarrollo y la construcción del laboratorio espacial Spacelab a finales de los años 70 del pasado siglo. En total, hasta 1998 se lanzaron 22 misiones Spacelab a bordo de transbordadores espaciales.
La ISS, con Columbus, orbita alrededor de la Tierra a una altitud media de 340 kilómetros aproximadamente una vez cada 90 minutos, unas 16 veces al día. Desde la puesta en servicio de Columbus el 11 de febrero de 2008 hasta el 11 de febrero de 2018, la ISS ha estado en órbita 3.654 días, lo que supone que ha orbitado 58.464 veces alrededor de nuestro planeta.
Airbus ha llevado a cabo las actividades operativas industriales relacionadas con los componentes europeos de la ISS durante casi 10 años en nombre de la ESA. Entre estos servicios se encuentran el mantenimiento, la compra de repuestos y la logística que requiere el elemento europeo de la estación espacial, y que son necesarios para que el laboratorio espacial Columbus siga en funcionamiento. También figuran entre estas actividades los desarrollos para mejorar la funcionalidad del laboratorio y para apoyar a los científicos en el desarrollo de nuevos estantes de experimentos. El contrato también recoge las transferencias de datos, los sistemas de comunicación y el mantenimiento de las estaciones terrenas.
Cronología
En 1985, el Consejo Ministerial de la ESA reunido en Roma aprobó la participación europea en la Estación Espacial Internacional. En la siguiente reunión del Consejo Ministerial de la ESA celebrada en 1987 en La Haya se aprobó el programa Columbus. La contribución europea a la estación espacial iba a consistir en un módulo permanentemente conectado a la sección central de la estación. Tras múltiples cambios se produjo la reorientación del programa, que condujeron al módulo Columbus tal y como lo conocemos hoy.
- 1996: Contrato entre la ESA y MBB-ERNO (actualmente Airbus)
- 2003: Catástrofe del transbordador espacial. El programa queda temporalmente en suspenso
- 2006: Se entrega el módulo a la NASA desde Airbus en Bremen
- 07/02/2008: Lanzamiento a bordo del transbordador espacial Atlantis (pospuestos los lanzamientos de diciembre de 2007 y enero de 2008 por problemas técnicos)
- 11/02/2008: Puesta en marcha del laboratorio en el espacio
Astronautas
Hasta la fecha han visitado el laboratorio espacial Columbus 13 astronautas europeos, entre los que se encuentran los alemanes Hans Schlegel y Alexander Gerst. El italiano Paolo Nespoli es el único astronauta de la ESA que ha visitado Columbus en dos ocasiones. En 2018 Alexander Gerst viajará por segunda vez a la ISS y será el primer alemán que desempeñe el cargo de comandante de la estación espacial. Durante la misión STS-122 viajaron a bordo del transbordador espacial Atlantis seis astronautas entre los que figuraban dos astronautas de la ESA: el alemán Hans Schlegel y el astronauta francés Leopold Eyharts.
Aportaciones científicas de Columbus / ISS
Columbus puede acomodar un total de 16 estantes, 10 de los cuales pueden acoger los equipos científicos necesarios para diferentes experimentos. Tres se utilizan como espacio de almacenamiento y en los otros tres restantes se aloja la instalación de infraestructuras, principalmente el suministro de energía, agua y aire acondicionado. Los estantes para experimentos de la ESA los desarrolló y construyó principalmente la industria espacial alemana, en la mayoría de los casos bajo el liderazgo del equipo de Airbus en Friedrichshafen (Alemania).
Los estantes para experimentos del laboratorio Columbus funcionan en gran parte de modo automático o controlado remotamente desde la Tierra. En Europa existen ocho centros de operaciones para el apoyo a usuarios (USOC, por sus siglas en inglés) que permiten a los científicos supervisar directamente sus experimentos o actuar sobre ellos de manera interactiva por teleoperación. Cada uno de estos centros está especializado en un área concreta de investigación y está emplazado en un estado miembro de la ESA diferente. Estos USOC forman el vínculo entre los estantes para experimentos en el espacio y los científicos e ingenieros en tierra. La comunicación es rápida gracias a las redes de alta velocidad. Todos los USOC están enlazados con centros internacionales de misión en EE.UU., Rusia y Japón por medio de una red ISS europea terrena.
Ejemplos de experimentos
Geoflow – información sobre el funcionamiento interno de nuestro planeta
En su interior, la Tierra está formada por capas al igual que una cebolla. Pero, ¿exactamente, qué ocurre dentro? Por ejemplo, ¿cuáles son los flujos principales de los fluidos del núcleo terrestre?, ¿y los del manto fluido de la Tierra? ¿De qué manera influyen estos flujos en la distribución de las temperaturas? Hasta el momento, los científicos dedicados a investigar estos flujos en laboratorios terrestres se han enfrentado a un obstáculo insalvable: la gravedad, que se manifiesta como una fuerza virtualmente homogénea que actúa perpendicularmente hacia abajo. Sin embargo, en la realidad, las condiciones son bastante diferentes y no se pueden simular bajo la influencia de la gravedad terrestre. El experimento de la ISS consiste en una “Tierra en miniatura” donde se pueden simular y medir los flujos del fluido que se encuentra en el núcleo terrestre.
SOLO – ¿Contribuye la sal a debilitar más los huesos de los astronautas?
Este experimento de la ISS estudia la relación entre la sal, la nutrición, el equilibrio hídrico, la circulación y la degeneración ósea. Su potencial aplicación: nuevos métodos para tratar la hipertensión arterial variando el contenido en sal de los alimentos. Durante dos periodos de cinco días a lo largo de su estancia en la ISS, los astronautas siguen una dieta predeterminada que tiene un contenido alto o bajo en sal. Las muestras de orina determinan la eliminación de la sal y aportan información sobre una serie de marcadores del metabolismo óseo.
MFX (Experimento del campo magnético)
Los conductores y los sensores eléctricos se ven influidos por el campo magnético terrestre. Este experimento analiza la interacción entre el campo magnético de la Tierra y, por ejemplo, otros planetas del sistema solar. La ISS viaja a través de la magnetosfera terrestre a una velocidad orbital de 7,5 kilómetros por segundo y supone un entorno experimental único para investigar un escudo magnético eficaz.
Immuno
Los sistemas inmunitarios de los astronautas se debilitan durante sus misiones, pero no se conocen bien las razones y los mecanismos que intervienen en este efecto. Este completo programa experimental, que incluye el control de factores hormonales y proteicos en sangre y orina y el análisis de los gases espirados, se propone averiguarlo. Aplicación potencial: un método nuevo y no invasivo para el análisis de los gases espirados, que podrían complementar, o incluso sustituir, a los análisis de sangre en el futuro. El proyecto Immuno cuenta con científicos del hospital de la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich (Klinikum der Universität München) para la investigación de los cambios en el sistema inmunitario que se producen en tripulaciones de larga estancia en la ISS. El equipo realiza completos análisis bioquímicos así como pruebas psicológicas.
E-Nose
La contaminación microbiana por hongos, gérmenes y esporas amenaza tanto a la tripulación como a los equipos en el espacio. Estos minúsculos organismos se convierten en importantes problemas de salud y seguridad tanto en la Estación Espacial Internacional (ISS) como en otras misiones de larga duración. E-Nose analiza los gases. El objetivo a largo plazo es “olfatear” marcadores biológicos del estrés o de las enfermedades, por ejemplo, en el aire espirado.
ColAIS y sistema de identificación de barcos – mejora de la seguridad marítima desde el espacio
ColAIS y el sistema de identificación de barcos son ejemplos de cómo puede utilizarse la ISS para la observación de la Tierra. Los barcos son las mayores estructuras móviles de la humanidad. Son capaces de transportar grandes volúmenes de bienes con poco personal y a un coste bajo. Según el DLR, en la actualidad unos 45.000 buques mercantes surcan los océanos transportando miles de millones de toneladas cada año.
ColAIS es un sensor experimental de la ISS que registra los movimientos de los barcos mediante la recepción de señales de los transpondedores AIS (Sistema de identificación automática, por sus siglas en inglés) que emiten estos barcos. Los transpondedores son obligatorios para los barcos internacionales de más de 300 toneladas y para barcos de transporte de mercancías de más de 500 toneladas.
EMCS – biología botánica en un entorno sin gravedad
En la Tierra, las plantas se orientan según la gravedad y la luz, pero ¿qué ocurre en el espacio? ¿Qué efectos tienen el espectro luminoso y la radiación cósmica? La investigación en el “invernadero” EMCS pretende exactamente dar respuesta a estas preguntas. EMCS lleva 12 años a bordo de la estación espacial (10 de ellos en Columbus) y ofrece unas posibilidades de estimulación y diagnóstico únicas. Hasta la fecha se han germinado y se ha observado el crecimiento de cerca de 20.000 semillas.
EML
El levitador electromagnético (EML, por sus siglas en inglés) es un horno de fusión sin crisol que, en un entorno de micro gravedad, permite dejar en suspensión muestras de aleaciones metálicas en una bobina por medio de campos electromagnéticos, Los metales pueden ser fundidos y después enfriados de una manera que no es posible en Tierra para ver la viscosidad y la tensión superficial, la capacidad calorífica específica, la dilatación térmica, y la conductividad eléctrica. Esto permite analizar las fases tempranas de la formación de la estructura de un material (nucleación). Los resultados tienen un enorme potencial y servirán, por ejemplo, para optimizar los procesos industriales de fundición y para fines de investigación básica, así como para entender mejor las aleaciones de alta tecnología y los materiales semiconductores y sus propiedades cuando están fundidos.
MSG – Guantera científica de microgravedad
El MSG se encuentra a bordo de la ISS desde julio de 2002 y durante un periodo de tiempo se reubicó en el módulo Columbus. Su diseño exclusivo convierte a esta guantera en un “laboratorio dentro de un laboratorio” extremadamente versátil y apropiado para muy diferentes tipos de experimentos científicos en condiciones de microgravedad. La guantera dispone de dos barreras físicas independientes para realizar experimentos con sustancias o partículas críticas.
Dispone de múltiples conexiones para el suministro de energía, datos, gas/vacío, refrigeración y para sistemas de vídeo que permiten la observación y el control, por lo que el MSG es el estante científico más utilizado de la estación espacial. Hasta el momento se han llevado a cabo con el MSG más de 25.000 horas de experimentos. El MSG desempeña un papel auténticamente esencial para las investigaciones de la ESA y la NASA en condiciones de microgravedad y para futuras misiones a la Luna y a Marte
Fuente
Airbus
