NASA Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology JPL HOME EARTH SOLAR SYSTEM STARS & GALAXIES SCIENCE & TECHNOLOGY BRING THE UNIVERSE TO YOU JPL Email News RSS Podcast Video
Follow this link to skip to the main content

MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

3 de Mayo de 2011

Queridos Dawnsombrosamente Cercanos Lectores,

Dawn está en los umbrales de un nuevo mundo. Después de más de tres años y medio de viaje interplanetario, y de recorrer más de 2600 millones de kilómetros (1600 millones de millas), finalmente nos acercamos a nuestro destino. Dawn acaba de comenzar su aproximación a Vesta.

La fase de crucero interplanetario de la misión termina hoy y da paso a los 15 meses de la fase de Vesta. Los primeros tres meses corresponden a la “fase de aproximación”, durante la cual la nave maniobrará para alcanzar la primera órbita de interés científico. Ya hablamos de la mayoría de las actividades que tendrán lugar durante la aproximación en Marzo y Abril del año pasado, y ahora estamos a punto de ver cómo se llevan a cabo esos planes.

El principio de la fase viene definido por las primeras imágenes del mundo extraterrestre al que Dawn se dirige desde que dejó la Tierra. Vesta será poco más que un borrón, una burbuja difusa en las primeras imágenes de la cámara científica. Pero los navegantes analizarán su ubicación respecto a las estrellas del fondo para determinar con precisión la disposición relativa de la nave y de su objetivo. Para imaginarnos cómo funciona este proceso, supongamos que a través de una ventana en vuestra casa se pueden ver árboles en la distancia. Si alguien os diera una foto tomada desde esa ventana, podríais determinar dónde estaba el fotógrafo (Dawn) alineando el borde de la ventana (Vesta) con la distribución de los árboles del fondo (estrellas). Como los navegantes saben la posición de cada estrella, pueden calcular la posición relativa de Dawn y Vesta. Este proceso se irá repitiendo a medida que la nave se acerca a Vesta, que finalmente nos abrirá una ventana a los albores del sistema solar.

Aunque el misterioso esferoide todavía está demasiado lejos para poder apreciar nuevas peculiaridades, será fascinante contemplar estas primeras imágenes. Hace ya doscientos años que se estudia Vesta, pero la mayor parte del tiempo no ha sido más que un brillante punto de luz. A lo largo de este mes, Dawn seguirá una rutina semanal de detener la impulsión para observar el protoplaneta y verlo crecer de unos cinco píxeles de diámetro a doce. Para Junio, las imágenes deberían ser comparables con las fascinantes fotografías proporcionadas por el Telescopio Espacial Hubble. A medida que la fase de aproximación progrese y la distancia disminuya, las imágenes irán mejorando en calidad y cada nuevo conjunto proporcionará nuevos detalles. Durante la fase de aproximación se publicarán periódicamente conjuntos de imágenes con visualización prioritaria para los residentes en la Tierra. A partir de entonces el flujo será más regular.

El espectrómetro visible e infrarrojo (VIR) se unirá a la cámara en su observación de Vesta el 10 de Mayo, y también en actividades posteriores de la fase de aproximación. A finales de Junio Dawn observará Vesta de forma intermitente durante las 5 horas y 20 minutos que dura un día allí. El 9 y 10 de Julio, mientras la cámara investiga la presencia de lunas, también disfrutaremos de una revolución completa. Cuando la nave observe por tercera y última vez una rotación completa de Vesta en una serie de observaciones entre el 23 y el 25 de Julio, Dawn ya estará en órbita.

El 16 de Julio, a una altitud de unos 15 500 kilómetros (9600 millas) y mientras Dawn sigue impulsándose con su sistema de propulsión iónica de la misma manera que en más de 900 días de crucero interplanetario, Vesta tomará suavemente el control. Por primera vez desde el 27 de Septiembre de 2007, en que voló brevemente a bordo de la segunda y tercera etapa del cohete Delta en órbita terrestre, Dawn volverá a estar atada a un cuerpo planetario.

El momento y la distancia exactos en los que Vesta tomará el control de su visitante no sólo dependen de las sutilezas de la impulsión hasta entonces sino también de la intensidad de la gravedad en el asteroide gigante. Una de las características de Vesta que aún están por determinar con precisión es su masa. Los astrónomos la han estimado a través de las pequeñas perturbaciones que Vesta induce en las órbitas de otros asteroides o incluso de Marte, pero estas medidas sólo proporcionan valores aproximados. Uno de los objetivos de Dawn es determinar la masa de Vesta y cartografiar su campo gravitatorio.

La fase de aproximación concluirá cuando Dawn esté preparada para empezar sus actividades en la órbita de muestreo la segunda semana de Agosto. Hablaremos de cómo se determina el inicio de la siguiente fase en un próximo artículo.

Aunque que el inicio de la fase de aproximación está marcado por el comienzo de las observaciones de navegación, hay otros cambios que también han tenido lugar hoy, tanto en los procedimientos empleados por el equipo de operaciones como en la configuración de la nave. Consideremos por un momento un único subsistema: el control de actitud. (Para dotar su trabajo de cierta mística los ingenieros utilizan el término “actitud” para describir la orientación de la sonda en la ingravidez del vuelo espacial; el sistema también tiene una actitud muy entusiasta respecto a su propio trabajo.) Desde Agosto Dawn ha controlado su actitud mediante su sistema de control por reacción, las pequeñas toberas que funcionan a base del propelente hidracina. (Cuando el sistema de propulsión iónica está encendido, que es la mayoría de las veces, también el propulsor iónico contribuye a controlar la actitud.)

Al comienzo de la fase de aproximación, la nave ha vuelto a utilizar las ruedas de reacción, unos dispositivos giroscópicos que, al acelerarse o decelerarse eléctricamente, hacen girar (o detienen) la nave. Durante las operaciones en Vesta, Dawn tendrá que girar con mucha mayor frecuecia que antes, para apuntar sus sensores al mundo alienígena que está explorando, para orientar la antena principal hacia la Tierra para transmitir sus valiosos descubrimientos y para seguir un complicado perfil de vuelo que le permita volar de una órbita científica a la siguiente. Dawn utilizará las ruedas de reacción hasta que abandone Vesta en Julio de 2012, porque proporcionan un control más preciso y además ahorran hidracina.

Para permitir que nuestro explorador apunte la cámara y VIR incluso con mayor precisión, también se han encendido los giróscopos. Estos dispositivos, que no hay que confundir con las ruedas de reacción, permiten determinar la actitud con mayor precisión para que el sistema pueda controlar las ruedas de reacción y alcanzar la actitud deseada. Hasta ahora los giróscopos han estado apagados la mayor parte del tiempo, porque no eran necesarios para la mayoría de las actividades de Dawn durante la fase de crucero interplanetario.

Los giróscopos tienen también otra utilidad en las proximidades de Vesta que ya discutimos en detalle en Enero. Habitualmente la sonda recurre a los sensores estelares para fijar su actitud. Cada sensor estelar toma imágenes de las estrellas. Su ordenador interno procesa estas imágenes en busca de distribuciones conocidas de las estrellas para determinar a dónde está apuntando, de igual modo que podríais usar algunas de las constelaciones visibles desde vuestro planeta para orientaros por la noche. Cuando hay que orientar un componente (como la antena principal o un propulsor iónico) en una dirección tal que los sensores estelares apunten a Vesta, los giróscopos tomarán el mando para que la nave siga disponiendo de información sobre su actitud. Hay muchas cosas por descubrir sobre este mundo rocoso de 530 kilómetros (330 millas) de diámetro, pero su capacidad para ocultar la luz de las estrellas está fuera de toda duda.

La cámara y VIR se encenderán y se apagarán según sea necesario durante la fase de Vesta, pero el detector de rayos gamma y neutrones (GRaND), en cambio, se encenderá hoy y permanecerá encendido hasta que la sonda abandone Vesta el año que viene. Durante casi todo este tiempo, la mayoría de las señales que detectará serán originadas por la radiación espacial conocida como rayos cósmicos. Pero cuanto más cerca esté de Vesta más rayos gamma y neutrones recibirá procedentes de la superficie, lo que permitirá que los científicos vayan creando gradualmente un censo de sus constituyentes atómicos. La capacidad de GRaND para detectar esta débil radiación será máxima en la órbita baja de cartografía.

Los instrumentos se pusieron a prueba durante un periodo programado de vuelo inercial en Marzo, y todos demostraron hallarse en excelentes condiciones. Dawn tenía otra interrupción programada de la impulsión entre el 11 y el 19 de Abril, pero en esta ocasión no era para calibraciones ni ensayos. En lugar de eso, los controladores habían reservado este período para actualizar el software en el ordenador principal de la nave.

Cuando instalaron la versión 9.0 del software el año pasado, pretendían usarla en Vesta. Por pura coincidencia, al día siguiente de reiniciar el ordenador con la versión 9.0 el equipo de operaciones comenzó a pensar en añadir nuevas capacidades al software. El motivo fue la aparición de una fricción excesiva en la rueda de reacción número 4. Aunque Dawn puede funcionar perfectamente bien con las tres ruedas restantes, la indisposición de la rueda 4 supone que no quedan repuestos para cubrir una eventualidad. Desde entonces se han llevado a cabo tres pruebas sobre dicha rueda que han mostrado que no es posible devolverla a una situación operativa antes de Vesta ni, probablemente, para el resto de la misión. Por tanto, para devolver a nuestro explorador robótico la capacidad de superar la pérdida de casi cualquier componente, Orbital Sciences Corporation y JPL se pusieron a trabajar inmediatamente en un software que fuera capaz de controlar la actitud con seguridad y fiabilidad con sólo dos ruedas. (Por supuesto, la nave puede funcionar con todas las ruedas apagadas, utilizando el sistema de control por reacción, pero los ingenieros, siempre tan precavidos, querían tener la opción de operar con dos ruedas para reducir el consumo de hidracina durante las complicadas operaciones en Vesta y Ceres).

La instalación de nuevo software a bordo de nuestra sonda mientras vuela en el espacio profundo es una tarea delicada. Para arrancar con la nueva versión, el ordenador tiene que reiniciarse. Este ordenador es el que se encarga constantemente de tareas tan esenciales como mantener una actitud estable y temperaturas aceptables. Los controladores siguieron el mismo procedimiento que emplearon con éxito para cargar nuevo software en Noviembre de 2007, Abril de 2009 y Junio de 2010. Todos los pasos del procedimiento, desde la preparación de la nave y la transmisión del nuevo software abordo, al reinicio del ordenador y la restauración de la nave a su configuración normal de vuelo transcurrieron exactamente de acuerdo con lo planeado. Aunque se había planeado una semana para esta actividad, sólo duró tres días.

Dawn está ejecutando lo que el equipo denomina oficialmente software de vuelo versión 10.0, pero los miembros más desinhibidos del equipo se refieren a ella como 10.0 o “ten oh”. Puede resultar sorprendente que, a pesar del complejo y riguroso trabajo que llevan a cabo para superar el sinnúmero de obstáculos relacionados con la operación del primer explorador terrestre que se aloja de manera permanente en el cinturón de asteroides, los ingenieros, que habitualmente se comportan con absoluta frialdad, puedan alcanzar semejantes cotas de frivolidad.

Ya equipada con el nuevo software, la nave comienza su fase de aproximación. El viaje ha sido largo, pero la recompensa está casi a nuestro alcance. Desde que dejó la Tierra en Septiembre de 2007 ha completado aproximadamente una vuelta y tres cuartos alrededor del Sol trazando una espiral cada vez más amplia. La propia Tierra (junto con vuestro corresponsal y algunos de nuestros lectores) ha completado más de tres órbitas y media en el mismo tiempo. Vesta, en cambio, completará el 14 de Mayo su primera revolución alrededor del Sol desde que Dawn está en vuelo; para entonces, la misión llevará en marcha justo un año de Vesta.

Ya hemos visto en artículos anteriores que los objetos viajan más despacio en órbitas más distantes, en las que la fuerza de la gravedad que los retiene es más débil. Dawn ha estado ascendiendo por la colina del sistema solar, alejándose más y más del Sol. Comenzó su viaje en la Tierra, ya con una cierta elevación en la colina. Ahora muy por encima de Marte, la sonda se aproxima a Vesta. Mientras el nuestro aventurero y el misterioso mundo se baten en una carrera sin propósito alrededor del Sol a una velocidad de unos 21 kilómetros por segundo (47 000 millas por hora), Dawn se va preparando para el encuentro. Hace dos meses, la trayectoria de la nave la estaba acercando a Vesta a 0.7 kilómetros por segundo (1600 millas por hora). Hoy, tras haberse impulsado otro poco para aproximarse más y más a la órbita de Vesta, la nave se dirige hacia allí a 0.37 kilómetros por segundo (830 millas por hora). La velocidad seguirá disminuyendo mientras Dawn continúa modificando progresivamente su órbita para que coincida exactamente con la de Vesta. Pronto viajaran juntos en torno al Sol.

Mientras tanto la distancia que los separa sigue menguando. Desde mediados de Marzo Vesta es el objeto más brillante en el cielo sobre Dawn con excepción del Sol. Para mediados de Abril un pasajero con buena vista se daría cuenta de que Vesta es más que un punto de luz en medio del mar de estrellas y planetas lejanos; aparecería ya como un pequeño disco, augurando las nuevas aventuras que se aproximan. (El pasajero notaría también que su equipaje se quedó en la Tierra, más de 320 millones de kilómetros o 200 millones de millas atrás.) Ahora que el crucero interplanetario de Dawn toca a su fin y comienza la aproximación, Vesta está ya en su punto de mira, mientras la nave se prepara para fondear después de un viaje extraordinariamente largo a través del solitario vacío del espacio interplanetario.

Dawn está a 1.2 millones de kilómetros (760 000 millas) de Vesta, o 3.2 veces la distancia promedio de la Tierra a la Luna. También está a 1.90 UA (284 millones de kilómetros o 177 millas) de la Tierra, o 715 veces más lejos que la Luna y 1.89 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 32 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
6:00 am PDT, 3 de Mayo de 2011

- Todas las entradas