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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

27 de Mayo de 2011

Queridos y dawncendosos lectores,

Dawn sigue su curso y goza de buena salud a medida que sigue aproximándose a Vesta. Impulsándose con su sistema de propulsión iónica de la misma manera que durante la mayoría de su viaje interplanetario, la nave está a punto de alcanzar exactamente la misma órbita alrededor del sol que el protoplaneta al que se dirige.

A medida que estos dos habitantes del cinturón de asteroides, uno muy reciente y el otro bastante antiguo, viajan alrededor del Sol, se van acercando más y más. Vesta sigue su camino de costumbre, repitiéndolo una y otra vez del mismo modo que hacen al Tierra y muchos otros cuerpos del sistema solar. Dawn ha tomado una ruta en espiral, escalando la colina del sistema solar a lomos de una columna verdeazulada de iones de xenón. Con un total acumulado de más de dos años y medio de propulsión iónica, lo que le ha proporcionado un cambio efectivo de velocidad de más de 6.5 kilómetros por segundo (14 500 millas por hora), la sonda está a punto de concluir el primer segmento de su paseo interplanetario. El 16 de Julio la gravedad de Vesta capturará la nave a medida que pasa con suavidad de una trayectoria espiral alrededor del sol a una espiral alrededor de Vesta, siempre con la mira puesta en la órbita de muestreo a la que llegará en Agosto. Por diversos motivos no se ha podido determinar con precisión la fecha exacta en la que comenzará este intenso periodo de observaciones.

Los astrónomos han estimado la masa de Vesta, principalmente por medio de las perturbaciones que produce en la órbita de algunos de sus vecinos en el cinturón de asteroides o incluso de Marte, pero este método sólo proporciona un valor aproximado. Como la masa no se conoce todavía con precisión, hay un cierto grado de incertidumbre sobre el momento preciso en que Dawn será atrapada gravitacionalmente por el enorme asteroide. Como ya hemos visto en alguna ocasión, su entrada en órbita no tendrá nada que ver con las maniobras, altamente emocionantes y cargadas de suspense, que realizan otras naves que se valen de propulsión química convencional. Dawn simplemente seguirá impulsándose, igual que ha hecho durante más del 70% del tiempo que lleva en el espacio. La entrada en órbita será básicamente igual que cualquier otro día de su relajado crucero. El hecho de que Vesta tomará el mando en algún momento es algo que sólo importa a los Dawnófilos que siguen la misión desde todos los rincones del cosmos. La nave seguirá volando en una graciosa curva hacia la órbita de muestreo.

La curvatura de la trayectoria de Dawn dependerá de cuál sea la masa exacta de Vesta, de modo que los navegantes tendrán que ir afinando el perfil de vuelo a medida que vayan obteniendo medidas sobre la fuerza de la atracción que ejerce sobre la sonda. Como consecuencia de esto, no se conocerá la fecha exacta de llegada a la órbita de muestreo hasta que no se determine la masa con más precisión. De hecho, aunque ya hemos hablado de la altitud de la órbita de muestreo, de la órbita alta de cartografía y de la órbita baja de cartografia en artículos anteriores, los planificadores de la misión pueden modificar ligeramente la altitud dependiendo de lo que descrubran de la gravedad de Vesta.

Existe todavía otra razón que nos impide determinar con precisión cuándo comenzará la órbita de muestreo. La propulsión iónica suele proporcionar una enorme flexibilidad a las misiones que la usan, comparadas con las de propulsión convencional. Un ejemplo muy evidente fue la planificación original de la misión. Cuando se escribió el primer artículo (cuyo precio actual en el mercado sigue rebasando de manera repetida el 2.4% de su precio original), se había planificado el lanzamiento para junio de 2007. Debido a cambios de agenda, tanto los debidos a la preparación del cohete como los relacionados con la inflexibilidad de otras misiones de espacio profundo (que no usan propulsión iónica), el lanzamiento de Dawn se trasladó a Septiembre del mismo año. A pesar de lo ambiciosa que es, esta misión a Vesta y a Ceres habría sido posible, gracias a la propulsión iónica, con un lanzamiento cualquier día entre principios de 2005 y finales de 2007. Una misión interplanetaria típica tiene que zarpar de la Tierra en un período de unas pocas semanas.

En muchos casos los controladores usan esta flexibilidad para permitir que determinados sucesos clave puedan adelantarse o retrasarse según varíen las características de la propulsión y otras sutilezas del vuelo espacial. Esta opción permite que Dawn aproveche aún más esta misión alargando su estancia en Vesta unos pocos días más. De modo que en lugar de fijar el día de entrada en la órbita de muestreo (asumiendo un valor concreto de la masa de Vesta), la dejarán evolucionar a medida que avanza la misión. Esta estrategia también facilita la tarea de actualizar el perfil de vuelo a medida que la nave se acerca a su objetivo.

Los navegantes dirigen la nave hacia una órbita de muestro con unas ciertas características geométricas, como su altitud (que depende de la masa de Vesta) y el ángulo de la órbita relativo al Sol. Durante sus cálculos de trayectorias no seleccionan un punto específico de entrada en órbita; en cambio, este punto queda determinado por la trayectoria calculada. Con cada repetición del cálculo, su ubicación varía ligeramente. Las observaciones de la órbita de muestreo están diseñadas para comenzar una vez que la nave ha alcanzado la órbita correcta y sobrevuela el polo norte, pasando del lado nocturno de Vesta al diurno. Independientemente de en qué punto Dawn entre en la órbita, los controladores la programarán para que comience sus actividades en ese preciso momento. Como una revolución de Dawn alrededor de Vesta dura casi tres días, la libertad matemática con la que se ha dotado a los programas de diseño de trayectorias puede introducir una variación similar respecto al momento de inserción.

Para imaginárnoslo mejor, echemos un vistazo a uno de los nuevos relojes que ya están disponibles en todas las tiendas de regalos Dawn. Imaginemos que Vesta está en el centro de la esfera del reloj y la órbita de muestreo es el perímetro, donde están los números. Dawn se va acercando en espiral desde una distancia aún mayor y finalmente acaba alcanzando esta distancia. Suponiendo que el Sol está a la derecha, mucho más allá del 3, las observaciones del protoplaneta que está en el centro no comenzarán hasta que la nave pase por las 12 en el reloj. Si alcanza la órbita en la posición de las 11, sólo tiene que recorrer un pequeño trecho antes de comenzar las observaciones. Si en cambio entra en órbita en la posición de la 1, tendrá que esperar a recorrer casi una órbita completa hasta llegar a las 12. Por consiguiente, mientras no hayamos determinado dónde va a entrar en órbita no podremos saber cuándo comenzarán las observaciones. (Este problema tan complicado es el resultado de volar directamente desde el espacio profundo hasta la órbita de muestreo de Vesta. Cuando estemos viajando de una órbita a otra, como entre la de muestreo y la órbita alta de cartografía, los ingenieros no permitirán que sean las matemáticas las que fijen dónde entrará en órbita la nave; en lugar de eso, le dirán a sus programas de cálculo de trayectorias en qué parte de la órbita debe insertarse la nave.)

Basándonos en la actual trayectoria de aproximación, la órbita de muestro comenzará en algún momento entre el 8 y el 11 de Agosto. El día y la hora se fijarán en Julio. Las secuencias de comandos que se utilizarán en órbita de Vesta se diseñaron ya el año pasado con el objetivo (al igual que en la fase de aproximación) de que fueran fáciles de reajustar una vez que se supiera con precisión el instante inicial.

Para facilitar que la sonda alcance la órbita de muestreo, los controladores le han ordenado que observe Vesta una vez a la semana desde el comienzo de la fase de aproximación el 3 de Mayo. Como ya vimos entonces, las fotos permiten que los navegantes obtengan un valor más preciso de la posición de Dawn respecto a Vesta. Hasta ahora, las imágenes revelan poco más que la ansiada e importantísima información sobre dónde está Vesta respecto a las estrellas de fondo. Y sin embargo, en cierto sentido, nos muestran mucho más. Después de un largo y solitario viaje a través del extenso vacío interplanetario, la mayor parte del tiempo lejísimos de todo excepto alguna roca ocasional o nubecillas de polvo, finalmente comienza a verse este mundo extraterrestre. Aunque todavía está demasiado lejos para iluminar más que un puñado de píxeles de la cámara, el pequeño disco de Vesta destaca a ojos de nuestro explorador como el objeto más grande y brillante del firmamento con excepción del Sol, amo y señor del Sistema Solar. Las imágenes son prueba fehaciente del avance de Dawn, desde un concepto sugerente hace no muchos años hasta una lejana nave espacial que está a punto de orbitar un protoplaneta nunca antes cartografiado, el segundo cuerpo más masivo entre Marte y Júpiter.

Dawn ha viajado más de 2 700 milones de kilómetros (1 700 millones de millas) desde que dejara la Tierra. A día de hoy sólo está a 580 000 kilómetros (360 000 millas) de Vesta, unas 1.5 veces la distancia de la Tierra a la Luna. (Si tenéis alguna duda acerca de estos números, podéis confirmarlos en el párrafo de cierre de rigor.) Y sin embargo, como la nave sigue impulsándose durante la fase de aproximación, llevando a cabo los ajustes finales de su órbita solar, aún recorrerá 88 millones de kilómetros (55 millones de millas) alrededor del Sol antes de que Vesta la capture en aproximadamente un mes y medio.

La órbita de Dawn se parece tanto a la de Vesta que ya sólo se acerca a 240 metros por segundo (540 mph), más despacio incluso de lo que vuelan algunos aviones comerciales. Esta es una velocidad inusual en el vuelo interplanetario. Los dos coches pueden ir a gran velocidad por la autopista, pero su velocidad relativa puede ser muy moderada.

A primeras horas de la tarde del 6 de Junio, si contempláis la Luna justo antes de que se oculte tras el horizonte, podéis pararos a pensar que la luna está aproximadamente tan lejos de vosotros como Dawn lo está de Vesta).En su camino a través del sistema solar, instantes después de despegar del Cabo Cañaveral, Dawn rebasó la órbita de la luna en menos de 29 horas. El inmenso empujón que le proporcionó el cohete Delta para iniciar la misión es sustancialmente diferente de la delicada aproximación a Vesta. Mientras vosotros contempláis la Luna, Dawn todavía tendrá ante sí otros dos meses de vuelo espacial para cubrir esa misma distancia hasta la órbita de muestreo, en la que Dawn comenzará a cosechar los frutos de su largo viaje.

Dawn está a 580 000 kilómetros (360 000 millas) de Vesta, o 1.5 veces la distancia promedio de la Tierra a la Luna. (¿Véis?) También está a 1.64 UA (246 millones de kilómetros o 153 millones de millas) de la Tierra, o 610 veces más lejos que la Luna y 1.62 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 28 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
1:00 am PDT, 27 de Mayo de 2011

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