martes, 8 de julio de 2014

Reentrada del IGS 1A

El Information Gathering Satellite 1A fue lanzado el 28 de marzo del 2003 a bordo de un H-IIA. Fue el 9º lanzamiento del año 2003. Es un satélite electro-óptico espía con una resolución máxima de 1 metro en modo pancromático y hasta 5 metros en color. Fue lanzado para hacer frente a las amenazas de Korea del Norte con el desarrollo de misiles que comenzó años antes.

Desde entonces se han lanzado otros 11 satélites IGS, algunos de apertura sintética (SAR) y otros ópticos. Aunque en total en estos momentos se encuentran en órbita sólo 11 objetos, incluyendo las segundas etapas de los H-II que lanzan a estas piezas de dos en dos en algunas ocasiones.
El IGS 1B (SAR) reentró el 26/07/2012, que dejó de funcionar en marzo de 2007. El IGS 4B (SAR) reentró el 12/11/2013 y el IGS 4A (óptico) reentró recientemente el 13/04/2014.
En cuanto a las segundas etapas que llevaron a órbita a estos aparatos, la segunda etapa del primer lanzamiento IGS (IGS 1X) reentró el 03/06/2012. El segundo lanzamiento IGS falló y por ello tanto el cohete como los dos satélites que llevaba se destruyeron.
La segunda etapa tercer lanzamiento, que solamente portaba el satélite óptico IGS 3A, reentró el 16/02/2012. La segunda etapa del cuarto lanzamiento reentró el 18/04/2011, la del quinto sigue en órbita y es un auténtico espectáculo verlo, así como las segundas etapas de los IGS 6, 7 y 8, que también siguen en órbita aunque reentrarán en la atmósfera con el tiempo.

Los IGS que ya no están operacionales son: IGS 1A, IGS 1B, IGS 4A y IGS 4B, por lo que siguen en funcionamiento un total de seis (IGS 8A, IGS 8B, IGS 7, IGS 6, IGS 5 y IGS 3A (también llamado IGS O2), de los cuales el 7A y el 8A son de tipo SAR y el resto ópticos).

Por supuesto, al ser satélites espías y al ser Japón aliado de Estados Unidos no disponemos de imágenes ni se hace público su órbita, por lo que los aficionados de la lista de Seesat los observamos y los analistas re-calculan regularmente su órbita cuando hay observaciones detalladas disponibles hechas por los observadores. Pero se cree que pesan algo menos de una tonelada cada uno, aunque depende de cada pieza. En cuanto a su tamaño no se sabe nada oficialmente, pero algunos observadores y analistas expertos de la lista de Seesat han podido determinar sus dimensiones por su curva de brillo. Se suele decir que tienen un tamaño de 4 x 2 metros, en donde los 4 metros es la envergadura con paneles solares (y en caso de los SAR la "antena") incluidos. Pero su valor RCS no es exactamente el mismo para todos, y es ese el valor que se debe de tomar para hacer cálculos de reentrada. Lo explico luego.

A lo que iba. El IGS 1A ha durado 11 años en órbita, muchos de ellos en funcionamiento. Hoy en día sabemos que no funciona porque sufre cambios de brillo bruscos y porque no ha maniobrado para mantener su altitud hace ya unos años.

Apogeo (rojo) y perigeo del IGS 1A desde hace dos años. 
Crédito: Mike McCants/Seesat-L/Itzalpean

La  gráfica muestra el apogeo y el perigeo del IGS 1A en los últimos dos años. Los datos los he extraído de mi propia base de datos (uno a uno) que comencé a hacer hace dos años para casos como este.  Como podemos ver, desde marzo del 2012 que no tiene una altitud regular (no quiere decir que dejase de funcionar en marzo del 2012) y desde entonces ha caído en picado, aunque no se aprecie muy bien.

Esta otra tabla, que básicamente es la superposición de unas 900 órbitas propagadas superpuesta a los datos reales hace ver mejor la curva:

Propagación: Softwares/métodos varios. (Itzalpean).

Se trata de la misma gráfica pero con el apogeo propagado en negro y el perigeo propagado en verde. La escala de tiempo es casi la misma pero no la de altitud.
No es una propagación pura de las primeras órbitas disponibles, sino que tiene una corrección usando los datos de épocas avanzadas. Osea, que es una propagación punto a punto, excepto por el principio que es una simple línea recta por un pequeño error cometido (está dibujado).
Sin embargo a partir de mayo del 2013 se puede apreciar la curva real. 

Este satélite, que en 2012 estaba en una órbita de 486 x 483 circular y 97,35º de inclinación ha ido cayendo poco a poco hasta día de hoy, donde podemos ver en la gráfica que se está precipitando rápidamente. Esto es a causa del drag, el rozamiento con la atmósfera, que a altitudes de casi 500 Km es casi nula, pero a medida que descendemos la cantidad de partículas por metro cúbico aumenta exponencialmente.

A altitudes de 400 Km un satélite de peso y volumen estándar puede durar meses, y a altitudes de 300 Km ocurre que el flujo solar afecta enormemente a la duración en órbita de los satélites. No es debido al choque de las partículas contra el satélite, sino más bien por el achatamiento que sufre la atmósfera cuando el flujo solar es abundante. Más concretamente, el flujo solar en longitud de onda de 10,7 cm, que es la que "aplasta" nuestra atmósfera cuando choca contra ella. Además hay que tener en cuenta que varía dependiendo la altitud y que en el la media Tierra iluminada por el sol está más achatada que por el lado nocturno. Esta es sin duda la variable más importante de todas, porque es la que mas influye y sobre todo, porque los valores pueden cambiar muchísimo en apenas minutos, haciendo este tipo de predicciones meras aproximaciones en el que mejor interpreta los datos (no solo el flujo), y sobre todo, el que usa los mejores softwares para ello es el que más se acerca a la hora exacta.

Más abajo existe un curioso fenómeno que hace que las últimas horas de vida del satélite sean más largas. A una altitud de unos 150 Km (depende del tamaño del satélite), ocurre un fenómeno llamado "zona de transacción", que como explica el compañero de lista Dr. Marco Langbroek para la ESA, es una zona en la que las diferentes partículas de la "atmósfera" están a una distancia aproximada a la longitud del satélite. Lo que ocurre es que las partículas que impactan contra el satélite salen rebotadas y esas partículas desplazan (sin impactar con otras, por supuesto) a las partículas que hay más adelante, impidiendo que choquen contra el satélite. Esto hace que de golpe hayan menos partículas chocando contra nuestro satélite y este se frene menos durante un tiempo, aumentando la vida del satélite. 
Esto no ocurre apenas en satélite pequeños, normalmente fragmentos o cubesats porque cuando comienza a ocurrir este fenómeno ya están demasiado bajos.

Luego está la forma de interpretar los datos. Normalmente se extraen del JSpOC, pero como este es un satélite espía los datos están calculados por aficionados, con menor precisión y sobre todo, mucho menos actualizados. Esto hace que el error sea mayor todavía. 
Al menos, el JSpOC publica mensajes "TIP", algo así la altitud del satélite junto a un par de valores orbitales (no los suficientes) y la predicción de reentrada. También se les llama "elementos parciales" a los datos de altitud e inclinación aproximada que vienen en los TIP.
Hay métodos para, junto a órbitas antiguas, actualizar con "precisión" los valores más críticos, y sobre todo para hacer una curva de excentricidad. Este método fue inventado por Joseph Remis, con quien en estos días estoy en contacto continuo compartiendo datos (él a mi más que yo a él... uno hace lo que buenamente puede) sobre el satélite. 

Para el caso del IGS 1A, el método básico (sin entrar en detalles aburridos) es el de actualizar la órbita del satélite, y sobre todo el drag. Comparar los resultados con los anteriores (ver que los valores cambian dentro de unos valores lógicos y el drag crece acorde la altitud y la excentricidad), calcular usando diferentes softwares la reentrada, y determinar la precisión de esta cambiando las variables a los máximos y mínimos (lógicos) que puedan llegar a haber en el periodo de vida del satélite. Una vez hecho eso se utilizan las órbitas derivadas (propagadas) para hacer tablas o Ground Tracks, y ver que no haya nada fuera de lo "normal".

Sin embargo, Joseph tiene un método más sofisticado para actualizar el drag y sobre todo actualizar órbitas a partir de mensajes TIP, cosa que no sé hacer aún.
Para poder recibir las estimaciones de órbitas de Joseph podeís seguirle en Twitter o suscribiros al grupo de Google de reentradas de satélites. También podéis encontrarle en satflare.com.

En cuanto a los softwares: Para cálculos de reentradas, personalmente uso SatEvo y SatAna, ambos creados por Alan Pickup. Lamentablemente SatAna no es de dominio público y SatEvo ha dejado de serlo hace poco, ya que la web no funciona.
SatEvo es un grandísimo software, probablemente el mejor, pero combinado con SatAna la precisión (sobre todo a largo plazo) aumenta mucho. Esto es porque SatAna corrige los errores analíticos, ya que ni siquiera el JSpOC hace buenas determinaciones de cual es el drag exacto. SatAna lee unas cuantas órbitas (que previamente hemos debido de guardar, y descartar las que parecen claramente erróneas) para crear su propia curva y determinar una órbita sintética (no-real, algo así como un averaje) con unos valores de drag muchísimo mas precisos. Una vez determinado el drag con SatAna podemos pasar sus órbitas derivadas a SatEvo para hacer la evolución final. Pero antes de esto, debemos meterles a los software un montón de variables: Tamaño del satélite, drag correcto, flujo solar, factor "Q" y otros cuantos que me gustaría mencionar.



Primera predicción:

-Según el JSpOC (TIP): 12/07/2014 (Sin hora)

-Según Joseph Remis:
El tweet es del 7 de julio.
(Aseguraros que seguís a Joseph en Twitter para saberlo todo sobre reentradas de satélites)
En el Google group de reentradas puso sus estimaciones de órbitas:
Para ello utiliza un software hecho por él mismo.

-Mi estimación:

Mi estimación de hoy se basa en los archivos históricos del IGS 1A sacados de la web de Mike McCants, las observaciones hechas en los últimos días por los miembros de Seesat-L Bram Dorreman y Russell Eberst (2) y diferentes datos de flujo solar.

Flujo solar en 10,7 cm (negro) (NOAA/solen.info/solar)

Como Russell acaba de publicar sus observaciones de ayer todavía no hay una órbita re-calculada en el catálogo de satélites clasificados, por lo que he hecho mi propio ajuste de orbita y drag, que no sé hasta qué punto es precisa, aunque espero que al menos sea aceptable:

IGS 1A update Russell/Jon
1 27698U 03009A   14188.92763291 0.00669504  00000-0  11118-2 0    02
2 27698  97.2112 277.2857 0008644 241.8732 118.1675 16.02922286    00


Una vez cargados los archivos históricos y esta órbita (y habiendo cambiado los valores de drag que me ha pasado Joseph) he hecho la siguiente estimación, aunque creo que hay algo mal por las diferencias entre mi estimación y la de Joseph:

17 de julio a las 15h 2' UTC +- 4 días.

Creo que, en caso de que haya cometido un error (todavía es muy pronto para saberlo) es a causa del drag que es demasiado bajo. Sin embargo no sé por qué está mal calculado. Simplemente necesito más tiempo (y mas datos) para hacer otra estimación diferente.


Gráficas:

Apogeo/perigeo (SatEvo/SatAna/NOAA/Itzalpean)



Variación de la excentricidad (SatEvo/SatAna/NOAA/Itzalpean)


Por lo tanto habrá que esperar a los próximos días a que se recaven más datos para hacer predicciones más exactas. Cuanto más nos acerquemos al día de la reentrada mayor será la precisión de los datos.


Es imposible saber donde reentrará ahora mismo. Pero de hacerlo tenemos pocas probabilidades de verlo. Las probabilidades disminuyen con la órbita polar en la que está, ya que pasa sobre todos los lugares de la Tierra, haciendo que pase menos veces por día por un sitio en latitudes bajas (menores a 60º), que es donde se encuentra la gran mayoría de la población.

Como se desconocen las características del satélite no se puede saber si algún fragmento podrá sobrevivir a la reentrada, aunque es improbable. De hacerlo, las probabilidades de herir a alguien son realmente bajas, por lo que no hay que asustarse, pese a las cosas que se dicen en las noticias... Como aquella vez con el UARS... Ridículo.




ABC US News | ABC Sports News

NOTA: Actualizaré regularmente la información en los próximos días con más post.



Agradecimientos:

-Joseph Remis (fuente de varios datos)
-Alan Pickup (fuente de varios datos y softwares)


Otros enlaces:

-El Dr. Marco Langbroek escribió un artículo para la ESA que explica muy bien el funcionamiento de SatEvo y SatAna.


Otras fuentes:

-JSpOC
-Reentrywatch

No hay comentarios:

Publicar un comentario