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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

30 de Abril de 2012

Queridos Sencillamente Dawnsombrosos Lectores,

Dawn está ultimando una fase asombrosamente productiva de su misión de exploración. Desde que descendiera a su Órbita Baja de Cartografía (Low Altitude Mapping Orbit, LAMO) en Diciembre, nuestra obstinada sonda ha rodeado Vesta más de 800 veces y ha recolectado una impresionante cantidad de fabulosas observaciones del protoplaneta. Con un desempeño más allá de los planes, las expectativas e incluso las esperanzas de lo que podía conseguir en LAMO, la nave se embarcará pronto en una espiral de seis semanas hacia su segunda órbita alta de cartografía.

Cuando se prepararon los intrincados planes para la estancia orbital de un año de Dawn en Vesta, LAMO tenía una duración asignada de 70 días, más que ninguna otra fase. Debido a los enormes desafíos que supone explorar un mundo alienígena nunca antes cartografiado en las apabullantes profundidades del cinturón de asteroides, los planificadores de la misión no podían comprometerse a seguir una agenda muy estricta, pero aun así querían aprovechar al máximo la irrepetible estancia en el asteroide gigante. Por ello reservaron 40 días (sin actividades asignadas) para poder ir usándolos según fuera necesario resolver los problemas que surgieran durante la aproximación o la entrada en órbita, o más tarde durante las intensas campañas de observación en la órbita de muestreo, la primera órbita alta de cartografía o los complicados vuelos en espiral entre una órbita científica y la siguiente. No fue ninguna sorpresa que se produjeran algunos problemas inesperados, y sin embargo en todas y cada una de las ocasiones, la profesional dedicación y la experiencia del equipo (apoyada ocasionalmente con dosis adecuadas de cortisol, cafeína y carbohidratos) permitieron que le expedición mantuviese el rumbo sin tener que recurrir a sus reservas. Para sorpresa y gran regocijo de todos, cuando comenzó LAMO el 12 de Diciembre, no se había consumido ni uno solo de los 40 días de reserva. Y por eso ha sido possible dedicarlos íntegramente a prolongar la estancia de la nave a baja altitud para estudiar de cerca el fascinante mundo que se encuentra a sus pies.

Sin embargo, por excitante y fructífera que sea la misión de Dawn en Vesta, no es su único objetivo. Gracias a las extraordinarias capacidades de su sistema de propulsión iónica, éste es el primer vehículo jamás diseñado para orbitar dos cuerpos extraterrestres. Una vez completado el examen del gigante que está visitando ahora mismo, el segundo miembro más masivo del cinturón de asteroides, Dawn izará sus velas con rumbo al planeta enano Ceres, el mayor cuerpo celeste entre las órbitas de Marte y Júpiter.

Desde 2009, el itinerario interplanetario cuenta con abandonar Vesta en Julio de 2012 para poder llegar a Ceres según lo previsto en Febrero de 2015. Gracias a la información adicional que los ingenieros han ido recolectando sobre la generación y el consumo de energía eléctrica de la nave, el rendimiento de sistema de propulsión iónica y otros aspectos técnicos, ha sido posible afinar los análisis de la duración del viaje a través del cinturón de asteroides hasta Ceres. La estimación más reciente establece que se pueden ahorrar 40 días sobre el plan inicial, demostrando una vez más el incalculable valor de la flexibilidad que proporciona la propulsión iónica, lo que se traduce en la posibilidad de permanecer aún más tiempo en su actual residencia celestial. (Esta extensión no tiene nada que ver con los 40 días que hemos mencionado más arriba, que se incluyeron para asegurar que Dawn podía completar su estudio de Vesta y partir en Julio según la agenda original. Para esta nueva extensión se ha cambiado la fecha de partida.) Aunque el tamaño del equipo durante las operaciones en Vesta es mucho mayor que durante el crucero hacia Ceres, el proyecto Dawn cuenta con los recursos necesarios para cubrir el coste adicional. Gracias a que las operaciones en Vesta han sido tan poco problemáticas, no ha sido necesaria la aportación de fondos adicionales por parte de NASA; en lugar de eso, el proyecto ha podido usar el dinero que había mantenido como reserva por si esos problemas se producían. Según el nuevo plan, Dawn se liberará suavemente del abrazo gravitatorio de Vesta el 26 de Agosto.

La mayor parte del tiempo adicional se ha dedicado a extender LAMO en aproximadamente un mes, mejorando aún más las ya enormemente productivas investigaciones que se estaban llevando a cabo. (En artículos futuros describiremos cómo se empleará el resto del tiempo adicional.) Con todos sus sensores a pleno rendimiento, el explorador robótico ha estado haciendo un uso óptimo del precioso tiempo que ha pasado alrededor de Vesta, revelando cada vez más detalles apasionantes de este exótico mundo en las profundidades del cinturón de asteroides.

Una de las motivaciones principales para tratar de reducir la altitud mínima hasta los 210 kilómetros (130 millas) era acercarse lo suficiente para poder medir las emisiones de radiación de los materiales en el primer metro de la superficie del cuerpo rocoso. Los rayos gamma (una versión de alta energía de la radiación electromagnética, más allá de la luz visible, del ultravioleta e incluso más allá de los rayos X) y los neutrones (partículas nucleares que constituyen la mayoría de la masa de los átomos que componen a vuestro corresponsal y todo el resto del universo) que emanan de Vesta llevan la firma de los átomos con los que interactuaron antes de abandonar la superficie con destino al espacio. (Aunque los núcleos de hidrógeno contienen un único protón y ningún neutrón, los neutrones libres que rebotan en dichos núcleos pueden revelar su presencia.) El Detector de Rayos Gamma y Neutrones (Gamma Ray and Neutron Detector, GRaND), cuyo nombre ironiza acerca de su humilde comportamiento, hace mucho más que simplemente detectarlos. Mide la energía de los rayos gamma y de los neutrones permitiendo que los científicos elaboren un inventario de los principales elementos que componen este mundo, lo que a su vez da pistas sobre su geoquímica. Sin embargo, como ya describimos en detalle en alguna ocasión, las señales son extremadamente débiles. De la misma manera que en una cámara es necesario un tiempo de exposición muy prolongado para tomar una foto de un objeto tenuemente iluminado, GRaND necesita un larguísimo tiempo de exposición para hacer la foto de los componentes atómicos de Vesta. Los científicos se han fijado el objetivo de unos 56 días de exposición distribuidos a lo largo de la fase de baja altitud.

Los planificadores ya sabían de antemano que GRaND no iba a poder recoger datos durante toda la duración de LAMO, tanto por conflictos con otras actividades de la nave como por los caprichos de la naturaleza. Cada vez que la nave apunta su antena principal a la Tierra o su propulsor iónico en la dirección necesaria para ajustar la órbita, GRaND deja de apuntar a la superficie. Además la nave se puso en modo seguro en Enero y en Febrero interrumpiendo temporalmente las observaciones de los instrumentos. En Enero y en Marzo, cuando el lejano sol dejó escapar unas erupciones de radiación especialmente intensas en dirección a nuestra nave, también interfirió en las medidas que GRaND estaba realizando de la radiación de Vesta. A pesar de todas estas interrupciones, los científicos han acumulado ya unos 91 días de magníficos datos de GRaND. Y los datos son verdaderamente grandiosos.

El otro objetivo principal de LAMO era comprender la estructura interior de Vesta mediante una medición extremadamente precisa de la órbita de la nave. La debilidad de la fuerza gravitatoria es uno de los más fascinantes misterios del universo. A nosotros nos parece fuerte (al menos a la mayoría), porque no tenemos la capacidad de percibir las fuerzas nucleares fuerte y débil, y tendemos a ignorar la fuerza electromagnética. Además, debido a la existencia de carga eléctrica positiva y negativa, las fuerzas electromagnéticas atractivas y repulsivas con frecuencia se cancelan. Pero esto no es así con la gravedad. Toda la materia produce fuerza gravitatoria atractiva, que se va acumulando. La razón por la que la gravedad es tan fuerte para nuestros lectores en la Tierra es por la enorme cantidad de materia que el planeta contiene, toda ella contribuyendo a tirar de vosotros hacia abajo. (Curiosamente, la fuerza electromagnética es suficiente para resistir el tirón, evitando que os hundáis en la superficie.) La atracción gravitatoria sobre Dawn es el efecto acumulado de toda la masa de Vesta.

La gravedad disminuye con la distancia y la nave está sometida a una fuerza variable a medida que el protoplaneta, con sus heterogeneidades, rota sobre si mismo mientras la nave lo rodea. Cuando Dawn se encuentra cerca de los lugares con mayor densidad experimenta una atracción más fuerte y cuando sobrevuela áreas menos densas la fuerza es menor. Cartografiando cuidadosamente las pequeñísimas variaciones en el movimiento orbital, los navegantes pueden calcular cómo se distribuye la masa en el interior de Vesta. De este modo se ha podido confirmar la existencia de un denso núcleo de hierro, que es una de las razones por las que los científicos creen que Vesta ha tenido una compleja historia geológica, más similar a la de los planetas que a la de los asteroides típicos.

La órbita se calcula con sorprendente precisión usando una combinación de varios métodos, siendo el más importante la medición del corrimiento Doppler en las señales de radio de Dawn, que es la variación en la frecuencia ocasionada por la variación en la velocidad de la nave. Para poder determinar la compleja distribución del campo gravitatorio, el equipo se había propuesto acumular un total aproximado de 26 días de mediciones Doppler en la Red de Espacio Profundo (Deep Space Network, DSN) con la antena principal apuntando a la Tierra, y el resto del tiempo usando una de las antenas auxiliares. Gracias una vez más a la combinación de una operación muy exitosa y la extensión de LAMO la misión ha conseguido 80 días de valiosos datos de seguimiento por radio.

Como ya comentamos en detalle en los artículos de Diciembre, Enero y Febrero, las observaciones con la cámara científica y con el espectrómetro visible e infrarrojo (VIR) en LAMO se consideraban un bonus. Las órbitas de muestreo y HAMO se dedicaron a tomar imágenes que mostraran la apariencia y la topografía de la superficie y espectros para revelar la naturaleza de los minerales e incluso su temperatura. El éxito de estas fases ha permitido elaborar mapas casi globales de muchas características de este mundo alienígena. Sin embargo, las tomas más cercanas que LAMO nos ha proporcionado, donde se apreciaban detalles tres veces más pequeños que desde HAMO, eran irresistibles. Unas pocas imágenes ya habrían resultado intrigantes y fascinantes. Pero el botín final de LAMO excede con mucho todas las expectativas, con más de 13 000 fotos que cubren la mayoría de la superficie y más de 2.6 millones de espectros. (En Octubre sin ir más lejos, uno de nuestros habitualmente fiables artículos establecía que no sería posible recoger suficientes imágenes en LAMO para elaborar un mapa global. La maravillosa ocasión de pasar tanto tiempo en LAMO y el absolutamente extraordinario éxito del programa de observación de bonus no entraban en los planes originales.) Si no habéis estado en Vesta para contemplar las vistas con la misma calidad que Dawn, siempre podéis visitar la Imagen del Día de Dawn (Dawn Image of the Day) para disfrutar de algunas de las mejores imágenes.

Este mundo misterioso, escrutado durante más de dos siglos mediante observaciones telescópicas y percibido como poco más que un borrón en medio de las estrellas hasta este verano, ha desvelado una infinitud de secretos al embajador robótico del lejano planeta Tierra. Los científicos están entusiasmados ante la experiencia de transformar el fantástico botín de datos de Dawn en conocimiento. A medida que descubren y se van familiarizando con los accidentes geográficos de lo que hasta hace poco era un mundo inexplorado, los van nombrando progresivamente. La creciente lista de nombres aprobada por la Unión Astronómica Internacional (International Astronomical Union, IAU) puede consultarse aquí o verse en un mapa aquí.

Aunque Dawn comenzará a alejarse de Vesta el 1 de Mayo, aún hay muchas observaciones planeadas antes de que ponga rumbo hacia Ceres el 26 de Agosto. Mientras tanto, aquel mundo aún más distante, otra reliquia de los albores del sistema solar, espera pacientemente. Dawn y Vesta están ahora a 2.5 UA del Sol, pero Ceres está aún más lejos, y la nave se enfrenta a un largo viaje para llegar allí en 2015. La sonda lleva más de cuatro años y medio de vuelo, de manera que la Tierra ha dado cuatro vueltas y media alrededor del Sol desde que despachara a la nave Dawn en su aventura interplanetaria. La propia nave ha completado poco más de dos vueltas alrededor del Sol en este tiempo (en parte en compañía de Vesta). Con un ritmo aún más pausado que Vesta, la Tierra y todos aquellos objetos sometidos a un abrazo más fuerte de la gravedad solar, Ceres completará esta semana su primera vuelta desde el lanzamiento de Dawn. Mucho antes de que complete su próxima revolución, el planeta enano se habrá convertido en anfitrión de esta extraordinaria sonda, que seguirá revelando los secretos del sistema solar en representación de las criaturas, valerosas y apasionadamente curiosas, que pueblan el lejano planeta en que comenzó su viaje.

Dawn está a 210 kilómetros (130 millas) de Vesta. También está a 3.47 UA (518 millones de kilómetros o 322 millones de millas) de la Tierra, o unas 1 380 veces más lejos que la Luna y 3.44 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 58 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
11:00 p.m. PDT del 30 de Abril de 2012

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