1. Introducción.

Estamos viviendo actualmente un periodo de transición en el esquema de utilización de los laboratorios orbitales tripulados orientados a la experimentación en microgravedad. Tras la experiencia del laboratorio orbital europeo Spacelab y la estación rusa Mir, se sigue haciendo experimentos de microgravedad en órbita en los módulos de uso científico en la Estación Espacial Internacional (International Space Station -ISS-). .

Con todo, cuando la ISS esté totalmente ensamblada, la Estación contará con el citado módulo presurizado de la ESA (Columbus Orbital Facility –COF-), al que España contribuye con un porcentaje del orden del 5 % del total del presupuesto (tanto de los costes de desarrollo como de los de operación). Columbus brindará a los científicos europeos, al igual que a los del resto de la comunidad internacional, la oportunidad de utilizar para el desarrollo de sus experimentos nuevas y avanzadas instalaciones orbitales, siempre que sus propuestas de experimentación posean el grado de originalidad y excelencia requerida. Las propuestas de la comunidad científica española, como país miembro de la ESA, habrán de ser canalizadas lógicamente a través de esta Agencia, para que sean ejecutadas en algunA?

Como se indica en la tabla 1, en el interior del módulo Columbus están alojados cuatro laboratorios especializados desarrollados por la ESA, dedicados a la experimentación en condiciones de gravedad reducida en diferentes disciplinas científicas; existe también un quinto laboratorio donde se almacenan otras instalaciones experimentales autónomas de menor tamaño, por ejemplo, para el estudio del crecimiento de cristales de proteínas, (una descripción mucho más detallada de estas instalaciones experimentales se puede encontrar en las Refs. 1, 2 y 3). El complejo de instalaciones de la ESA en la Estación Espacial se completa con una plataforma no presurizada, de modo que se pueden tener en el exterior de Columbus otros instrumentos dedicados, por ejemplo, a la observación solar y al estudio del comportamiento de materiales en condiciones espaciales. Nótese que, como se indica en la tabla 1, el Laboratorio de Ciencias de Materiales, MSL, consta de dos hornos para el tratamiento de materiales, uno situado en el módulo europeo Columbus y otro en el estadounidense Destiny.

Tabla 1

Instalaciones experimentales europeas en la Estación Espacial Internacional

Instalaciones en el módulo norteamericano Destiny

 - Material Science Laboratory (MSL): Low Gradient Furnace (LGF)

Instalaciones en el módulo europeo Columbus Orbital Facility (COF)

 - Material Science Laboratory (MSL): Solidification and Quenching Furnace (SQF)

 - BIOLAB

 - Fluid Science Laboratory (FSL)

 - European Physiology Module (EPM)

 - European Drawer Rack (EDR)

Otros experimentos europeos no acomodados en el European Drawer Rack (EDR)

ni en otras instalaciones estándar de la ISS

2. Operaciones científicas en la ISS.

La entrada en servicio de Columbus va a significar un cambio cuantitativo y cualitativo muy importante en la experimentación en microgravedad, pues la disponibilidad de tiempo de experimentación estará órdenes de magnitud por encima de la actual. No está previsto, sin embargo, que la disponibilidad de tripulación para la realización tales experimentos aumente de igual modo. Por esta razón, en la ESA se ha desarrollado un nuevo modo descentralizado de operar los experimentos embarcados, alumbrando lo que se ha dado en llamar teleciencia, de manera que en muchos casos será posible operar desde tierra, incluso desde el propio laboratorio del investigador interesado, las instalaciones embarcadas en la ISS, y recibir prácticamente en tiempo real los datos experimentales generados a bordo.

Para garantizar el funcionamiento de este modo de operación distribuida, la ESA ha articulado un sistema de centros asociados a cada uno de los laboratorios o instalaciones de Columbus, conocidos bajo las siglas USOC (User Support and Operations Center), Centros de Operaciones y Asistencia a Usuarios. Estos centros, agrupados en parejas especializadas cada una en uno de los laboratorios o instalaciones de Columbus, están divididos a su vez en dos categorías o niveles: los denominados Centros Responsables de Instalación (Facility Responsible Center –FRC-), y los Centros de Asistencia (Facility Support Center –FSC-). En la tabla 2 se detalla la distribución actual de centros.

Además de los mencionados, existen también los llamados Centros de Usuario (User Home Base -UHB-), que son los laboratorios o institutos de los investigadores principales cuyas propuestas de experimentación han sido seleccionadas para ser llevadas a cabo en Columbus. La participación de los UHB en las operaciones de las cargas útiles de Columbus está coordinada a través del FRC o del FSC asignado, y su papel dentro de la estructura organizativa es suministrar a cada investigador principal la posibilidad de participar en los ciclos de planificación de los experimentos, así como participar activamente en la ejecución de su experimento y dar soporte técnico a la operación del mismo.

Tabla 2

Centros asociados a los distintos laboratorios de Columbus.

LABORATORIO FRC FSC

Fluid Science Laboratory (FSL) MARS, Nápoles, Italia  IDR/UPM, Madrid, España

BIOLAB MUSC, Colonia, Alemania Biotesc, Zurich, Suiza

European Physiology Module (EPM) CADMOS, Toulouse, Francia DAMEC, Copenhague, Dinamarca

Material Sci. Lab. (MSL). Low Gradient Furnace (LGF) MUSC, Colonia, Alemania CADMOS, Toulouse, Francia

Material Sci. Lab. (MSL). Solidification and Quenching Furnace (SQF) CADMOS, Toulouse, Francia MUSC, Colonia, Alemania

European Drawer Rack y otros experimentos ERASMUS ESTEC, Noordwijk, Holanda DUC, Holanda y B-USOC, Bruselas, Bélgica

European Modular Cultivation System (EMCS)   N-USOC, Trondheim, Noruega

Globalmente, la red de USOC de Columbus, está coordinada por el Centro de Control de Columbus (Columbus Control Center -Col-CC-), situado en Oberpfaffenhofen, cerca de Munich y por el Equipo de Gestión de Misión de la Agencia (Mission Management Team –MMT-).

El USOC español (E-USOC en la nomenclatura de la ESA) es el Instituto Universitario de Microgravedad "Ignacio Da Riva" de la Universidad Politécnica de Madrid (IDR/UPM), centro de excelencia que actúa como terminal de operaciones y comunicaciones científicas con la Estación Espacial para España. Por su trayectoria científica y técnica, E-USOC está asignado a la operación del laboratorio de Física de Fluidos (FSL), y entre otros cometidos ha de proporcionar asistencia técnica y formación a los científicos españoles interesados en realizar experimentos en cualquiera de los laboratorios o instrumentos de Columbus, así como asistencia técnica y formación a los científicos europeos (de manera más especial, aunque también a los no europeos) interesados en realizar experimentos en el citado laboratorio de Física de Fluidos de Columbus.

Se debe señalar que, además de ser el centro de comunicaciones de referencia para todos los científicos nacionales y una parte de los extranjeros con intereses en experimentación en microgravedad, IDR/UPM es ya un centro de excelencia en temas de física de fluidos en condiciones de baja gravedad, campo en el que los investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid gozan de un reconocido prestigio entre la comunidad científica internacional, con un elevado número de experimentos realizados en las tres últimas décadas en plataformas orbitales. Como centro de excelencia el USOC está equipado con laboratorios terrestres que albergan instalaciones de experimentación con fluidos en microgravedad simulada (torre de caída, módulos de experimentación en microgravedad simulada mediante la técnica de flotabilidad neutra o con muestras de escala milimétrica o submilimétrica), así como equipamiento de vuelo.

3. La misión Cervantes.

IDR/UPM ha sido uno de los primeros USOC operativos de la red de centros de esta naturaleza de la ESA, pues su entrada en servicio ha tenido lugar en el otoño de 2003 como centro de operaciones de la misión Cervantes, en la que ha tenido un papel protagonista el astronauta español Pedro Duque. Para este cometido, dado que aún no está completamente operativo el edificio de IDR/UPM, en el Campus de Montegancedo de la Universidad Politécnica de Madrid (en el término municipal de Pozuelo de Alarcón), ha sido preciso acondicionar unos locales provisionales en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos de esta Universidad, en la Ciudad Universitaria de Madrid.

La Misión Cervantes, financiada por el Ministerio español de Ciencia y Tecnología, a través del Centro de Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI), ha tenido como finalidad el desarrollo a bordo de la ISS de un completo programa experimental de científicos europeos. En total, en esta Misión hay que contabilizar doce experimentos relacionados con el área de ciencias de la vida, tres de ellos bajo responsabilidad de investigadores españoles (los profesores R. Marco y F. J. Medina), otros tres experimentos más encuadrados en el área de ciencias físicas y observación de la tierra (uno de ellos participado por el profesor J. M. García Ruiz), cinco relacionados con aspectos educativos, de los cuales dos fueron propuestos por profesores y alumnos de la Universidad Politécnica de Madrid con la dirección de la profesora A. Laverón, y finalmente otros dos experimentos relacionados con aspectos tecnológicos propios de las actividades en órbita de las tripulaciones de vehículos espaciales (para uno de ellos el equipo estaba sido desarrollado por la empresa Sener).

La Misión tuvo su inicio el pasado 18 de octubre pasado, cuando los astronautas Pedro Duque, Michael Foale y Alexander Kaleri viajaron a la Estación Espacial Internacional (ISS) a bordo de la nave rusa Soyuz TMA (este equipo de astronautas formaba la Expedición Ocho a la ISS). El seguimiento del desarrollo de los experimentos, y muy especialmente de los experimentos españoles, así como todas las comunicaciones científicas de la misión en España se hizo en tierra a través del E-USOC. Hay que decir que aparte de los experimentos científicos, ha habido otros objetivos orientados por una parte a mejorar la formación de los astronautas de la ESA, ganando experiencia a bordo de la ISS (papel en el que Pedro Duque cumple un papel especialmente importante dado que ha trabajado en el desarrollo de Columbus), y por otra a comprobar por primera vez en una situación real el funcionamiento del concepto de gestión científica distribuida que se engloba en el concepto de teleciencia. Tanto en lo que se refiere a los resultados estrictamente científicos, todavía en proceso de análisis pero hasta donde se conoce muy prometedores, como en los aspectos señalados de formación de astronautas y funcionamiento de los USOC, hay que señalar que la Misión Cervantes ha merecido el calificativo de altamente provechosa, y que el USOC español ha cumplido muy satisfactoriamente las tareas asignadas en esta primera misión.

Se espera que el montaje de las nuevas instalaciones del E-USOC en el Campus de Montegancedo de la UPM se inicie a finales de la primavera de este año, de modo estén completamente operativas hacia finales de 2004.

José Manuel Perales

IDR/UPM, Instituto Universitario de Microgravedad “Ignacio Da Riva”,

E.T.S.I. Aeronáuticos, Universidad Politécnica de Madrid   

www.madrimasd.org