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Dawn Mission: Mission > Crónicas de Dawn: 30 de Enero de 2011

MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

30 de Enero de 2011

Queridos lectores proviDawnciales,

Dawn prosigue con su viaje a través del cinturón de asteroides, avanzando sin cesar al encuentro de Vesta, a donde llegará en Julio para pasar un año allí. La nave ha dedicado la mayor parte del tiempo desde el último artículo a su rutina habitual de impulsarse pacientemente con su propulsor iónico. Pero este mes tanto la nave en la distancia como el equipo de operaciones en tierra se han tomado un breve descanso del presente y se han trasladado al futuro. Aunque el proyecto todavía no domina completamente el viaje en el tiempo, sí ha demostrado su capacidad para desarrollar dos actividades en el futuro próximo.

El 10 de Enero Dawn llevó a cabo algunas de las actividades planeadas para su órbita baja de cartografía (Low-Altitude Mapping Orbit, LAMO) alrededor de Vesta. Desde el puesto de observación de la sonda en esta órbita, el añejo protoplaneta, a sólo 180 kilómetros de distancia (110 millas), cubrirá la mayor parte del cielo. La panorámica será equivalente a mirar un balón de fútbol a sólo 18 centímetros (7 pulgadas) de nuestra nariz. En LAMO la nave completará una vuelta cada cuatro horas y pasará la mayor parte del tiempo apuntando los instrumentos científicos al mundo rocoso que se extiende a sus pies, tratando de desvelar los secretos que Vesta alberga sobre los inicios del sistema solar. El resto del tiempo nuestro explorador robótico orbitará el asteroide mientras mantiene la antena orientada a la lejana Tierra para transmitir sus hallazgos y recibir nuevas instrucciones.

Como ya hemos visto en artículos pasados, el control de la orientación de Dawn en la ingravidez del vuelo espacial se basa en los datos de uno de los dos sensores estelares o de ambos a la vez. A pesar de su sorprendente etimología, estos dispositivos determinan la posición de las estrellas para que el sistema de control de actitud pueda calcular la orientación (o "actitud") de la nave. La cámara del sensor estelar toma imágenes de las estrellas cinco veces por segundo. Su ordenador interno reconoce su distribución de la misma manera que vosotros reconoceríais algunas de las hermosas constelaciones visibles desde vuestro planeta y las usaríais para orientaros en la noche.

Los dos sensores estelares de la nave están montados de tal manera que cada uno tenga una visión del cielo estrellado distinta y sin obstáculos mientras los instrumentos están apuntando a Vesta. Pero durante algunas de las órbitas en las que la antena principal estará orientada hacia la Tierra, habrá ocasiones en que el asteroide obstruirá su visión. Probablemente vosotros también tendrías dificultades para ver las estrellas con un balón de fútbol justo delante de vuestras narices.

En esas ocasiones en que los dos sensores estelares acaban apuntando a Vesta y son por tanto incapaces de proporcionar información alguna sobre la orientación de la nave, el sistema de control de actitud pasa a depender de los giróscopos. Por medio de estas ruedas, que giran a gran velocidad, el control de actitud puede detectar los giros y calcular cómo cambia la actitud aunque los sensores estelares no puedan suministrar información útil.

Mientras Dawn surca el vacío interplanetario no hay nada que pueda interferir con los sensores estelares. (Están alineados de tal manera que ninguno de los dos apunta al Sol en ninguna de las orientaciones normales de la nave.) Cuando la nave sobrevoló Marte para conseguir el impulso gravitatorio que la dirigiría hacia el cinturón de asteroides hizo uso de los giróscopos durante el tiempo que el planeta obstruyó la vista de las estrellas. Todo fue bien durante el veloz sobrevuelo, pero los ingenieros necesitaban confirmar que su estrategia para cambiar de los sensores estelares a los giróscopos sería efectiva durante periodos de tiempo mucho más largos, como los que se darán en la órbita de Vesta.

Con el objeto de poner a prueba los planes se configuró la nave para que operase igual que en LAMO. Orientó los instrumentos como si estuviera en las proximidades de Vesta y fue girando para mantenerlos apuntados hacia la superficie igual que hará cuando orbite alrededor del enorme asteroide. (Los instrumentos permanecieron apagados porque este era un ensayo del sistema de control de actitud y porque, por supuesto, no había nada que observar.) Después de mantener durante cierto tiempo este método de apuntamiento, Dawn giró sobre sí misma para orientar la antena hacia la Tierra y mantuvo la orientación unos minutos. A continuación, realizó una repetición casi exacta del ejercicio. La segunda vez, sin embargo, la secuencia de comandos abordo incluía una diferencia crucial. Los ingenieros habían añadido instrucciones específicas para impedir la transmisión de datos de los sensores estelares al sistema de control de actitud a partir del momento en que Dawn dejara de apuntar a la superficie de Vesta. Este truco de software simuló perfectamente el efecto de 530 kilómetros (330 millas) de protoplaneta interponiéndose en la vista de las estrellas. Dawn continuó con la secuencia sin perder el compás. Hizo un tirabuzón para apuntar hacia la Tierra y mantuvo su posición a base de giróscopos, moviéndose con la gracia y la precisión de una bailarina que, con los ojos vendados, se fiase de su sistema vestibular para llevar a cabo una actuación magistral. Después de dos horas y media, la secuencia restableció el flujo de datos de los sensores estelares.

A lo largo de todo el ensayo la nave fue grabando datos detallados de su actitud y otros parámetros para que los ingenieros pudieran determinar posteriormente qué tal habían funcionado sus planes. El análisis de estos datos puso en evidencia que el robot se había comportado incluso mejor de lo que se esperaba.

Después de este éxito se reconfiguró la nave de nuevo para su crucero interplanetario y puso de nuevo rumbo hacia su auténtico destino. Mientras tanto los controladores de la misión se preparaban para su propia simulación de la vida en las proximidades de Vesta.

La exploración de un protoplaneta, como la que Dawn pretende llevar a cabo, requiere mucho más que una sofisticada sonda que ejecute sus instrucciones en las inabarcables profundidades del cinturón de asteroides. El equipo de operaciones deberá mantenerla en buen estado de salud y suministrarle planes actualizados. En muchos casos, los miembros del equipo tendrán que analizar o procesar los datos a toda velocidad para presentar sus resultados a la siguiente persona en la fila, y cada paso tiene que cumplirse siguiendo la programación para que la misión progrese satisfactoriamente y sin sobresaltos. En una empresa tan complicada como orbitar un mundo remoto, enorme e inexplorado, es seguro que se producirán sorpresas y algunas de ellas serán indudablemente desagradables. Además de preparar intrincados planes para el año que Dawn pasará en órbita, el equipo ha desarrollado una serie de estrategias para hacer frente a los sucesos inesperados. Algunas de estas estrategias se ha puesto a prueba este mes en un "ensayo de demostración operativa" (Operational Readiness Test, ORT) que no tuvo lugar en el extraño y dificultoso escenario del cinturón de asteroides sino en el entorno misterioso y único de JPL.

El proyecto Dawn ya había ejecutado ORTs en 2007 (tal como se describe aquí, aquí y también aquí) a medida que se aproximaba el lanzamiento y otros dos el año pasado (uno de los cuales describimos en Julio) en preparación para Vesta. Unos ORTs están más orientados a demostrar la capacidad del equipo para llevar a cabo la misión tal y como está planeada y en otros, incluido el de este mes, el equipo se encuentra con problemas. Organizados y supervisados por los directores del ensayo (también conocidos como supervisores de la simulación, "sim sups", u otros nombres más inspirados según lo creativos que se muestren a la hora de ingeniar nuevos retos para el equipo de operaciones), los ORTs pueden ser tan elaborados como la operación real, tanto en su planificación como en su ejecución, y constituyen una experiencia muy importante para los participantes.

En este ORT el equipo de Dawn se trasladó durante una semana al próximo verano, cuando la nave esté en la fase de aproximación a sólo unas pocas semanas de la primera órbita de observación científica, la llamada "órbita de muestreo". A lo largo de los primeros días del ejercicio fueron llegando más y más malas noticias. Una emisión solar de una magnitud nunca antes vista dañó algunos componentes de la memoria del ordenador central de Dawn y redujo de forma significativa la potencia suministrada por los paneles solares. La irrepetible misión de Dawn a dos objetivos en el sistema solar es posible únicamente gracias a su sistema de propulsión iónica, y su impulsión casi constante depende enormemente de sus paneles solares de alta potencia. De la misma manera que una potencia mayor de lo esperado permitió en 2009 alargar la estancia de Dawn en Vesta, una reducción se tradujo en este caso en una menor estancia antes de tener que partir hacia Ceres. Además, el daño simulado en el ordenador de abordo supuso que muchas de las imágenes ya captadas de Vesta para la navegación no pudieron ser recuperadas, y los planes para el almacenamiento de datos futuros, tanto de ingeniería como de ciencia, tuvieron que ser retocados en consonancia.

También sucedió que el análisis de imágenes anteriores reveló que la inclinación del eje de rotación de Vesta era diferente de lo que los astrónomos habían podido deducir de las observaciones realizadas con telescopios desde la Tierra o sus cercanías. Vesta, como todos los cuerpos de gran tamaño en el Sistema Solar, gira regularmente alrededor de un eje. Ya vimos que Dawn sobrevolará Vesta en una órbita polar, una situación perfecta para poder observar toda la superficie iluminada. Para ello es necesario conocer la orientación del polo. En otras palabras, los navegantes necesitan saber hacia dónde apunta el eje de rotación de Vesta. Para entender este concepto consideremos el globo terráqueo. Es obvio que gira alrededor de su eje, pero ese eje casualmente apunta muy cerca de la conocida Estrella Polar; podría haber apuntado a cualquier otra parte del espacio (de hecho así ha sido en el pasado y volverá a ocurrir). Para determinar la orientación del eje de Vesta se han realizado medidas desde varios observatorios, incluido el Telescopio Espacial Hubble en 2007 y en 2010, y Dawn contribuirá con sus observaciones durante la fase de aproximación para que la sonda alcance una órbita que la lleve por encima de los polos. En el futuro simulado del ORT se descubrió que la orientación real del eje difería de las predicciones más de lo que los científicos esperaban.

Pero eso no fue suficiente para los intrigantes y muy creativos sim ups. También informaron al equipo de que la brutal radiación solar había causado un daño todavía mayor en otra nave interplanetaria por lo que hubo que revisar la planificación de Dawn para usar la Red de Espacio Profundo para permitir que la otra misión llevara a cabo sus operaciones de recuperación. Por si todas estas dificultades no hubieran sido suficientes, descubrimos asombrados que un miembro del equipo había participado en una serie de actividades extracurriculares que habían dado con sus huesos en la cárcel. Otro, después de verse involucrado en un incidente digno de la primera página de algunos tabloides (aunque, curiosamente, no de la publicación intergaláctica Crónicas de Dawn), tampoco fue capaz de participar en la resolución de los problemas técnicos. El resto de los ingenieros del equipo tuvieron que sustituirlos para asegurarse de que el trabajo se hiciera a tiempo.

Pero aún hay más avatares que afectaron a los desolados operadores (que también tuvieron ocasión de echarse unas risas a propósito de los detalles proporcionados por los directores del ensayo), que a pesar de todo encontraron una solución a base de combinar los planes que ya se habían desarrollado con soluciones muy creativas ideadas sobre la marcha en mitad del ORT. El reto de estas operaciones simuladas en el futuro fue aún mayor por el hecho de que el equipo debía, además, continuar con las operaciones en el presente.

Las sorpresas que Vesta nos depara serán seguramente diferentes de las que hemos ensayado (aunque, de todas formas, este corresponsal va a seguir muy de cerca las actividades no profesionales de los dos miembros descarriados del equipo), pero aun así el ORT proporcionó al equipo una primera impresión de cómo son las operaciones cuando la situación se complica. Este fue el último ORT, pero aún queda mucho trabajo de preparación por hacer antes de que Dawn alcance su enigmático objeto de estudio.

A medida que la sonda continúa con su viaje, cada vez quedan abordo menos cosas de las que abandonaron la Tierra a lomos del potente cohete Delta hace más de tres años. Gracias a un consumo de xenón extremadamente frugal, el indicador de combustible todavía indicaba medio depósito a principios de este mes. Este depósito contenía 425 kilogramos (937 libras) el día del lanzamiento. Han sido necesarios 2.2 años de impulsión para reducir ese suministro a la mitad, en los que el sistema de propulsión iónica ha proporcionado a la nave el equivalente a 5.7 kilómetros por segundo (cerca de 13 000 millas por hora), un cambio de velocidad mucho mayor de lo que ninguna nave hasta ahora había podido realizar por sus propios medios.

Y mientras tanto nuestro aventurero sigue impulsándose, maniobrando progresivamente para que su órbita alrededor del Sol se vaya haciendo cada vez más parecida a la de su objetivo, un mundo nunca antes cartografiado que parece estar llamándonos. Sin mirar atrás a la estela verde-azulada de iones de xenón que va dejando, la vista del explorador sigue fija en ese objetivo que se va acercando más y más, en la oportunidad de desvelar los secretos de Vesta, en los nuevos conocimientos que nos proporcionará y en las nuevas preguntas a que dará lugar. No aspira a acallarlo, sino a alimentar el poderoso impulso de exploración que llevó a estas curiosas criaturas, humildes pero tenaces, confinadas en una Tierra increíblemente distante, a descubrir en su interior su propia capacidad para descubrir el cosmos.

Dawn está a 6.1 millones de kilómetros (3.8 millones de millas) de Vesta, unas 16 veces la distancia media entre la Tierra y la Luna. También está a 2.78 AU (416 millones de kilómetros o 259 millones de millas) de la Tierra, unas 1065 veces más lejos que la Luna y 2.83 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 46 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
11:30 pm PST, 30 de Enero de 2011

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