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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

31 de Mayo de 2012

Queridos Lectores de todas las Dawnominaciones,

A una gran distancia de la Tierra, al otro lado del Sol y en las profundidades del cinturón de asteroides, Dawn va progresivamente ascendiendo en espiral mientras rodea el protoplaneta gigante Vesta. Bajo el levísimo empuje de un motor iónico de una eficiencia sin precedentes, nuestro explorador está escalando la montaña gravitatoria desde su órbita baja de cartografía (Low Altitude Mapping Orbit, LAMO) hasta su segunda órbita alta de cartografía (HAMO2).

Dawn ha permanecido cerca de cinco meses en LAMO, orbitando el mundo rocoso a una altitud promedio de 210 kilómetros (130 millas) mientras acumulaba un fabuloso botín de imágenes, medidas del campo gravitatorio y espectros visibles, infrarrojos, de neutrones y de rayos gamma. Tal y como vimos el mes pasado, la sonda ha producido muchísimos más datos en cada una de las investigaciones de lo que los ambiciosos miembros del equipo habían previsto, más incluso de lo que jamás habían creído posible. Con tan clamoroso éxito a sus espaldas, la nave sigue adelante y se dirige a su nuevo lugar de trabajo en HAMO2, a unos 680 kilómetros (420 millas) de altura.

Dawn ha sido la primera nave en explorar Vesta, el segundo objeto más masivo del cinturón de asteroides, que se encuentra entre Marte y Júpiter. De hecho, es el único artefacto hasta ahora que ha orbitado un cuerpo del cinturón de asteroides. Actualmente no hay ninguna otra misión que planee visitar este remoto y exótico mundo, que sólo ahora se reconoce como más relacionado con los planetas terrestres (incluida la Tierra) que con los asteroides típicos. Y ahora Dawn se está alejando. El 1 de Mayo, comenzó su lento ascenso hacia su siguiente órbita de observación. Puede que pasen décadas antes de que otro explorador robótico de la Tierra vuelva a acercarse a Vesta tanto como nuestro infatigable viajero.

La primera exploración de Vesta jamás emprendida por la humanidad ha sido extremadamente productiva. Como muestra de este éxito bastan dos fotografías. Más de dos siglos después de su descubrimiento, la nave terrestre echó un primer vistazo al asteroide gigante durante su aproximación el 3 de Mayo de 2011. Desde una distancia de 1.2 millones de kilómetros (750 000 millas), o más de tres veces la distancia de la Tierra a la Luna, la cámara científica de Dawn capturó una imagen de Vesta de sólo cinco píxeles de diámetro. Cada pixel abarcaba más de 110 kilómetros (70 millas), lo que no revelaba ninguna novedad respecto a lo que los telescopios astronómicos más potentes nos habían mostrado (aunque la imagen era de gran importancia para la navegación). Sin embargo, en aquel momento resultó muy excitante obtener las primeras impresiones de una costa desconocida y aún lejana después de una singladura de más de 2 600 millones de kilómetros (1 600 millones de millas) a través del océano interplanetario. El avistamiento de nuestro primer puerto de destino después de tres años y medio de aventura cósmica fue realmente emocionante. Pero ahora, con más de 25 000 espectaculares fotografías en nuestras manos, tomadas desde distancias mucho menores, es incluso más gratificante reconocer que aquella primera imagen de Vesta es una de las peores que se han recogido. La Imagen del Día del aniversario del primer avistamiento fue tomada en Octubre de 2011 desde una distancia 1 700 veces menor; y la mayoría de las imágenes se obtuvieron en LAMO, unas 5 700 veces más cerca que la primera. En muy poco tiempo Dawn ha transformado Vesta de una simple mancha en medio de las estrellas a un mundo complejo, fascinante y fabulosamente detallado.

La tripulación se enfrenta a un reto formidable para mantener el remoto navío en su curso espiral planeado entre las dos órbitas de cartografía, pero este equipo ya ha completado con éxito las maniobras para alcanzar sucesivamente la órbita de muestreo, la primera órbita alta de cartografía (HAMO) y LAMO. La transferencia orbital actual es complicada y requiere mucha atención, pero está progresando muy satisfactoriamente. Los controladores actualizan el perfil de vuelo cada pocos días para asegurarse de que la sonda se mantenga cerca de la trayectoria que tan cuidadosamente se ha diseñado para alcanzar HAMO2. Podéis seguir el progreso aquí a través de los inusualmente breves resúmenes semanales que vuestro corresponsal prepara sobre el vuelo en espiral.

Del mismo modo que en anteriores transferencias orbitales, el cambio no se limita a la altitud. Gracias a la insuperable flexibilidad que proporciona la propulsión iónica, Dawn puede ajustar cada órbita para optimizar sus observaciones. En Noviembre describimos cómo había cambiado la orientación entre la órbita de muestreo, HAMO1 y LAMO. Vamos a darle un repaso y añadir HAMO2. Aquellos lectores indiferentes a los particulares de la geometría orbital pueden saltar tranquilamente los próximos cinco párrafos (y ahorrarse con ello 10 segundos de lectura).

Imaginad el globo de Vesta de 30 centímetros (1 pie) de diámetro. Para el propósito de esta explicación, podéis estar seguros de que ninguno de los habitantes (permanentes o temporales) del gigantesco orbe protestarán si suponemos que no rota. Veamos pues cómo se alinean las órbitas.

Comencemos por determinar la ubicación del Sol, ya que las órbitas se eligieron en base a los ángulos que formaban con su localización. Incluso en este cosmos en miniatura, el Sol estaría a 213 kilómetros (134 millas). (¡El espacio es enorme!) Sin embargo, lo importante en este caso es la dirección, de modo que colocaremos el luminoso amo del sistema solar sobre el meridiano cero (pero muy, muy por encima), que determina el origen de longitudes en nuestro Vesta estacionario. Ahora recordemos que Vesta, como la Tierra, tiene estaciones porque su eje está inclinado. Es verano en el hemisferio sur, de manera que el Sol no está actualmente sobre el ecuador, sino a unos 8 grados de latitud sur. (El 29 de Noviembre de 2011, cuando utilizamos esta analogía por última vez, el Sol estaba a 25 grados de latitud sur. Desde entonces se ha ido moviendo hacia el norte debido al progreso de las estaciones.) Aunque es irrelevante para esta explicación, la Tierra se situaría a 285 kilómetros (180 millas) de distancia, muy por encima de un punto a 5 grados de latitud sur y 10 grados de longitud este.

Ahora que tenemos el Sol sobre la línea de 0 grados de longitud, podemos colocar las órbitas de Dawn. Pensad en cada órbita como un anillo que rodea a Vesta pasando por encima de ambos polos y cruzando el ecuador en ángulo recto. Los globos terráqueos normalmente se sujetan en un anillo similar, así que puede ser útil tener uno de estos orbes en mente, o incluso a mano, mientras consideramos la disposición celestial. Como nuestro Vesta imaginario no rota, cada órbita de Dawn se alinea con una línea de longitud constante. (Por supuesto, en la realidad Vesta rota, por lo que mientras la nave vuela de polo a polo, el protoplaneta gira a sus pies, exponiendo eventualmente toda su superficie a los sensores.)

La órbita de muestreo se sitúa a algo más de 1.5 metros (5 pies) de la línea de 15 grados de longitud oeste (y, para completar el círculo, también pasa por encima de la línea de 165 grados de longitud este). Desde esta atalaya se llevó a cabo la primera observación extensiva en Agosto. El anillo que representa HAMO1 está girado hasta 30 grados oeste (y 150 grados este en el otro lado del globo), a sólo 38 centímetros (15 pulgadas) de la superficie. La menor altitud de HAMO1 proporcionaba una visión mucho mejor de la gran variedad de accidentes geológicos que el reconocimiento desde la órbita de muestreo. Además, como la órbita se alejó del Sol, el ángulo con que la luz iluminaba el paisaje era diferente, lo que contribuyó a elaborar un retrato más detallado del terreno. LAMO está girada aún más lejos del Sol, hasta 46 grados oeste (y 134 grados este), y está a menos de 12 centímetros (sólo 4.7 pulgadas) de altura. Nuestro aventurero ha pasado más tiempo en esta órbita baja que en cualquier otra órbita alrededor de Vesta.

Ahora la nave se dirige hacia HAMO2, que estará exactamente a la misma altitud que HAMO1 pero con diferente orientación. Cuando se reanude la observación científica el 15 de Junio, la órbita se colocará aproximadamente a 35 grados de longitud oeste (y 145 grados este) en nuestro globo. Sin embargo, hay otra diferencia importante. El anillo de HAMO2 no llega del todo hasta los polos en esta ocasión, sino que está ligeramente inclinado, de manera que sólo llega hasta 86 grados de latitud norte y sur. (Aquellos más familiarizados con la mecánica orbital dirían que tiene una inclinación de 94 grados; los menos familiarizados no lo dirían así. Vosotros ya sabéis quiénes sois.) Esta inclinación permite que la nave aproveche el campo gravitatorio de Vesta, que los navegantes han cartografiado con gran precisión, para ir haciendo girar la órbita aproximadamente un grado cada cinco días. Por consiguiente, para cuando Dawn complete sus observaciones a finales de Julio la órbita se encontrará a 27 grados de longitud oeste (y 153 grados este).

El uso de órbitas de diferente orientación con respecto al Sol es un elemento crucial en la estrategia de recogida de los valiosos datos científicos de Vesta. Cada órbita proporciona imágenes de la superficie con diferente ángulo de iluminación.

En LAMO la iluminación era menos importante, ya que los objetivos primarios de la fase eran la medición de la radiación nuclear del protoplaneta y de las variaciones en la atracción gravitatoria a medida que Dawn lo rodeaba, y ninguno de ellos depende de la luz solar. (Aunque eran únicamente datos de bonus, el equipo de operaciones consiguió fotografiar la mayoría de la superficie en alta resolución.) Por eso el ángulo de LAMO se eligió fundamentalmente para asegurar que se podría alcanzar el plano deseado para HAMO2 cuando llegara el momento de comenzar el ascenso orbital. Modificar el plano de una órbita es extremadamente costoso desde el punto de vista energético e incluso con las asombrosas capacidades de Dawn sólo es posible ejecutar cambios moderados.

Contemplando el universo Vesta-céntrico que hemos construido, resulta evidente que Dawn no sólo está agrandando su órbita de LAMO a HAMO2, sino también girándola y tumbándola. Al igual que durante el descenso a LAMO, que describimos aquí en gran detalle, el equipo ha diseñado un perfil de vuelo que se apoya principalmente en las extraordinarias capacidades de la propulsión iónica, pero que también aprovecha las corrientes gravitacionales de Vesta para algunos de los cambios del plano orbital.

La localización del Sol, tal como la hemos descrito más arriba, pone en evidencia por qué HAMO2 es tan valioso. Como Vesta orbita alrededor del Sol mucho más lejos que la Tierra, una vuelta dura más de 3.6 años terrestres. Por consiguiente las estaciones también pasan mucho más despacio, con una duración promedio de unos 11 meses cada una. En el tiempo transcurrido desde HAMO1 en Octubre de 2011 hasta HAMO2 en Junio y Julio de este año, el Sol se habrá movido hacia el norte, iluminando parte del terreno que se encontraba sumido en las sombras del invierno polar durante HAMO1. Ese paisaje es el objetivo principal de HAMO2. Como veremos en el próximo artículo, esta fase también constituye una oportunidad para realizar investigaciones adicionales.

HAMO2 será la última campaña intensiva de observación de Vesta. Una vez completada, la nave reanudará su camino. Escapará de los lazos gravitacionales de Vesta en Agosto y comenzará la siguiente etapa de su viaje interplanetario, con el objetivo de llegar al planeta enano Ceres en 2015 – un mundo nuevo ya ha sido explorado, otro mundo nos aguarda!

Dawn está a 610 kilómetros (380 millas) de Vesta. También está a 3.37 UA (503 millones de kilómetros o 313 millones de millas) de la Tierra, unas 1385 veces más lejos que la Luna y 3.32 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 56 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
10:30 p.m. PDT del 31 de Mayo de 2012

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