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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

27 de Septiembre de 2010

Queridos Dawniversarios,

En el día en que se cumplen tres años desde que Dawn inició su andadura por el sistema solar la Tierra continúa recorriendo su órbita alrededor del Sol como de costumbre desde hace muchos siglos. Mientras tanto, la nave se impulsa constantemente con su sistema de propulsión iónica, modificando irreversiblemente su órbita para encontrarse con Vesta en Julio de 2011.

En estos tres años de viajes interplanetarios la nave ha estado impulsándose durante un total de más de 715 días, un 65% del tiempo que lleva en el espacio (y aproximadamente un 0.000000014% del tiempo transcurrido desde el Big Bang). Aunque para la mayoría de las naves espaciales el encendido del motor para alterar su curso es un acontecimiento especial, no es el caso de Dawn. Y todo este tiempo de impulsión le ha costado sólo 189 kilogramos (417 libras) de su suministro del xenón propelente, que contenía 425 kilogramos (937 libras) el 27 de Septiembre de 2007.

El impulso obtenido hasta ahora equivale a acelerar la sonda 5.01 kilómetros por segundo (11200 millas por hora). Como ya hemos descrito en artículos anteriores (aquí podéis leer una descripción más detallada) los principios del movimiento orbital, independientemente de que sea alrededor del Sol o de otro cuerpo gravitatorio, determinan que Dawn de hecho no se esté moviendo mucho más rápido que cuando se lanzó. Sin embargo, el cambio efectivo de velocidad es una manera útil de medir el efecto de la propulsión de la nave. Tras haber completado sólo un tercio del tiempo total planeado de impulsión, Dawn ya ha excedido con creces el cambio de velocidad alcanzado por cualquier otra nave espacial por sus propios medios. (Para ver una comparación con las sondas que orbitan alrededor de Marte, podéis dirigiros a este artículo antiguo.)

Los lectores que han permanecido en la Tierra o sus alrededores han completado desde el lanzamiento tres revoluciones alrededor del Sol, recorriendo aproximadamente 18.9 UA (2820 millones de kilómetros o 1750 millones de millas). Dawn, que orbita más lejos del Sol y por lo tanto lo hace a un paso más relajado, ha recorrido 15.1 UA (2260 millones de kilómetros o 1400 millones de millas). A medida que se aleja del Sol para encontrarse con la órbita de Vesta, continuará decelerándose hasta igualar la velocidad de su objetivo. Desde el lanzamiento de Dawn, Vesta sólo ha viajado 12.0 UA (1800 millones de kilómetros o 1120 millones de millas).

Los lectores con memoria eidética habrán notado ya que la mayoría del texto de los tres párrafos anteriores esta tomado textualmente de las entradas que conmemoraron el primer y segundo aniversario del viaje espacial de Dawn. Los principales cambios han sido la actualización de las cifras y una poda cada vez más generosa (¡pero no completa!) del humor. Para aquellos que deseéis reflexionar sobre la extraordinaria naturaleza de este viaje interplanetario puede ser útil comparar la primera mitad de este artículo con aquéllos. A fin de hacer inteligible la tabla que sigue (y para cumplir con nuestro compromiso ambiental) hemos reciclado algo más de texto aquí debajo.

Otra manera de investigar la progresión de la misión es elaborar un gráfico de cómo ha evolucionado la órbita de Dawn alrededor del Sol. Esta disquisición probablemente acabará con más números de los que habitualmente incluimos, así que los lectores que prefieran no entretenerse pueden saltarse estos datos, y dejar que los agradecidos Numerívoros disfruten de ellos.

Las órbitas son elipses (como círculos achatados u óvalos con ambos extremos iguales) de modo que, a medida que los miembros de la familia del sistema solar avanzan, una veces se encuentran más cerca del Sol y otras más lejos.

Además de caracterizarse por su forma o, lo que es lo mismo, por su achatamiento, que es una medida de cuánto se diferencian de un círculo perfecto, y por su tamaño, las órbitas también se pueden describir por su orientación en el espacio. Desde la perspectiva de los astrónomos terrestres el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol (conocido como eclíptica) es una buena referencia. Los demás planetas y las naves en crucero interplanetario recorren órbitas que tienen cierta inclinación con respecto a este plano. El ángulo entre la eclíptica y el plano de la órbita de otro cuerpo alrededor del Sol se conoce como inclinación de la órbita. Vesta y Ceres no orbitan alrededor del Sol en el mismo plano que la Tierra y Dawn tiene que ajustar su órbita a la de sus objetivos. (La mayoría de los planetas orbitan más cerca de la eclíptica y ninguna nave hasta ahora ha tenido que aventurarse tan lejos de este plano para alcanzar ningún otro cuerpo celeste).

A estas alturas ya resulta evidente el trabajo que ha llevado a cabo Dawn, tomando en consideración la progresión en tamaño y forma (expresados conjuntamente por medio de las distancias máxima y mínima al Sol) y en inclinación de su órbita a lo largo de sus tres aniversarios. (Los expertos enseguida argumentarán que hacen falta más detalles para describir completamente una órbita. Nuestra política sigue siendo la de añadir un enlace a las páginas web de los expertos en cuanto su audiencia sea mayor que la nuestra por una sola galaxia.)

La tabla siguiente muestra cuál habría sido la órbita final de Dawn si hubiese dejado de impulsarse en cada uno de sus aniversarios. Para comparar hemos incluido también las órbitas de Vesta y Ceres. Por supuesto, cuando Dawn estaba en la plataforma de lanzamiento el 27 de Septiembre de 2007 su órbita alrededor del Sol era exactamente igual a la de la Tierra. Después del lanzamiento su órbita ya era independiente de la de la Tierra.

 

0.98

1.02

0.0°

1.00

1.62

0.6°

1.21

1.68

1.4°

1.42

1.87

6.2°

1.89

2.13

6.8°

2.15

2.57

7.1°

2.56

2.98

10.6°

Los lectores pueden ignorar esta tabla o contemplarla tanto como les plazca a la espera de una inspiración. Su objetivo, en cualquier caso, es ilustrar cómo Dawn ha realizado un largo viaje desde la rampa de lanzamiento y, aunque todavía queda un trabajo considerable hasta alcanzar finalmente Vesta, la parte del ascenso que falta no es tan sobrecogedora como la que ya quedó atrás. En su próximo aniversario la sonda viajará en torno al Sol en la misma órbita que Vesta; Dawn estará orbitando este mundo distante que constituye uno de los objetivos científicos de esta misión.

Pero en este año que falta hay muchísimas otras cosas a la que prestar atención aparte de los futuros viajes por el espacio interplanetario. Hace pocos artículos que echamos un vistazo a las actividades que se planeaban para la ”fase de aproximación”, que comenzará en menos de ocho meses, y cómo la nave se colocará en órbita alrededor del misterioso protoplaneta en Julio, con lo que se convertirá en el primer vehículo que orbite un cuerpo del cinturón de asteroides. También hemos resumido los planes para la primera fase de intensa observación científica, conocida como "órbita de muestreo”, que tendrá lugar en Agosto.

Dawn es una misión cartográfica. Desde la órbita de muestreo barrerá la mayoría de la superficie de Vesta con la cámara científica y el espectrómetro visible e infrarrojo (VIR). (El detector de neutrones y rayos gamma, GRaND, registrará la radiación más adelante, cuando la altitud sea más baja y el instrumento pueda hacer uso de toda su capacidad de medición.)

Dawn no podrá observar la totalidad de la superficie desde la órbita de muestreo porque algunas zonas no estarán iluminadas. La razón es simple: Vesta también tiene estaciones. En eso no se diferencia de la Tierra y la mayoría de los demás planetas. Por supuesto, las estaciones no se refieren a la meteorología en este mundo sin atmósfera sino al movimiento aparente del Sol respecto al ecuador de Vesta a consecuencia de la inclinación del polo. Cada una de las estaciones dura aproximadamente 11 meses. Cuando Dawn empiece a observar Vesta será verano en el hemisferio sur; las latitudes más septentrionales estarán sumidad en la oscuridad invernal y serán por lo tanto invisibles para la cámara y el VIR. En las últimas fases de nuestra misión en el protoplaneta, ya en 2012, las estaciones habrán progresado, el Sol iluminará una zona más amplia del hemisferio norte y los instrumentos podrán observar terrenos antes inaccesibles. En futuros comentarios revisaremos el efecto de las estaciones y las implicaciones que tienen en la observación de Vesta. Por ahora nos centraremos en la fase científica posterior a la órbita de muestreo.

Aunque la órbita de muestreo proporciona a nuestro robótico explorador una perspectiva muy amplia de este planeta inexplorado, las observaciones posteriores desde órbitas más bajas revelarán más detalles. Esta segunda órbita se conoce entre los iniciados, y ahora también entre vosotros, como la órbita alta de cartografía (High Altitude Mapping Orbit, HAMO). (La mayoría de los miembros del equipo han evitado la cuestión de por qué no se aplica este nombre a la órbita de muestreo, y se sugiere que los lectores hagan lo mismo.)

Una vez que se haya completado el muestreo desde una altitud aproximada de 2700 kilómetros (1700 millas), la nave zarpará de nuevo bajo el tenue impulso de su sistema de propulsión iónica, descendiendo progresivamente en espiral hasta alcanzar HAMO un mes más tarde, a una altitud de unos 660 kilómetros (410 millas). Al igual que en la órbita de muestreo, la selección final de los parámetros orbitales no se llevará a cabo hasta que Dawn se encuentre en las proximidades de Vesta y se pueda medir con precisión su campo gravitatorio.

Una vez más, Dawn describirá una órbita polar, lo que le dará la oportunidad de sobrevolar todas las latitudes, desde el polo norte al ecuador y de allí al polo sur, mientras Vesta gira sobre su propio eje. En vez de los tres días que tardaba en dar una vuelta en la órbita de muestreo, en HAMO la nave recorrerá su órbita dos veces al día. Combinando el movimiento orbital de Dawn y la rotación de Vesta, diez órbitas serán suficientes para exponer la mayoría de la superficie iluminada al ojo escrutador de la cámara. Aunque hoy se tomarán un pequeño descanso para celebrar el aniversario de Dawn con una tarta decorada con una imagen del lanzamiento (y con auténtico xenón en el glaseado), los controladores de la misión están en pleno proceso de preparación detallada de las secuencias de comandos en seis grupos, cada uno de los cuales corresponde a uno de estos ciclos de 10 órbitas o 5 días en HAMO.

Al igual que en ocasiones anteriores, la sonda observará Vesta con sus sensores durante la mayor parte del tiempo en el lado iluminado mientras que en el lado de noche enviará esos preciosos datos de vuelta a la Tierra, donde los científicos los esperan ansiosamente. Hay todo un mundo por explorar y los instrumentos acumularán durante su paso por el lado iluminado más datos de los que el sistema de comunicaciones puede transmitir a la red de espacio profundo (DSN) durante la media órbita que se encuentra a oscuras. Esto quiere decir que la memoria del ordenador de a bordo se llenará más rápido de lo que puede vaciarse y la nave abandonará HAMO con parte de su botín aún en su interior. Estos datos se transmitirán a la Tierra en el transcurso de su vuelo hacia la siguiente órbita de observación (sugerente e incluso apropiadamente conocida como órbita baja de cartografía), durante los breves periodos en los que regularmente se apaga el sistema de propulsión y se apunta la antena principal a la Tierra.

A lo largo de dos ciclos completos, Dawn se mantendrá apuntando hacia el exótico paisaje situado inmediatamente debajo de la nave, tomando imágenes con la cámara y registrando espectros con el VIR. A base de realizar estas observaciones dos veces aumentan las probabilidades de cubrir la mayoría de la superficie visible aunque algunas observaciones no se completen con éxito por culpa de los inevitables tropiezos asociados a una empresa de esta complejidad en un entorno desconocido. El proceso de diseño, prueba, verificación y ejecución de las intrincadas secuencias que cartografiarán Vesta es demasiado complicado como para que el equipo que controla la misión pueda replantear el plan de observación si ocurre algún problema y se pierden datos.

En los otros cuatro ciclos de HAMO, en lugar de dirigir sus instrumentos hacia el nadir, la nave los apuntará con cierto ángulo de desviación, lo que proporciona una perspectiva diferente en cada ciclo, lo que se conoce como imágenes estereoscópicas. Los científicos de la misión combinarán las imágenes tomadas desde diferentes puntos de vista para crear mapas topográficos que muestren la altura de las montañas, la profundidad de los cráteres, la inclinación de las llanuras, etc. También será de gran ayuda para inferir la naturaleza de los procesos geológicos que han dado forma a este protoplaneta. Además, proporcionará interesantes panorámicas para todos aquellos que quieran visualizar este mundo extraterrestre.

Ahora que este viaje de exploración entra en su cuarto año seguimos estando enormemente agradecidos a los lectores que nos acompañan. En una aventura como ésta, de todo el género humano, Dawn no sólo eleva nuestro conocimiento sino también nuestro ánimo a medida que avanza en representación de todos aquellos que ansían ver más allá del horizonte terrestre. Aunque permanezcamos confinados físicamente en las proximidades de nuestro planeta, no permitiremos que eso limite el alcance de nuestra exploración. Alimentadas por nuestra ambición, nuestra imaginación, nuestra curiosidad y nuestra determinación, misiones como Dawn nos transportan a todos nosotros a lugares reales que están más allá de la imaginación. Resulta irónico que aunque algunos de nuestros lectores proceden de los más remotos rincones del cosmos, otros más cercanos no hayan tenido oportunidad de participar en esta experiencia. Gracias a los generosos esfuerzos de Pablo Gutiérrez-Marqués, el director de operaciones de la cámara científica de Dawn en el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, MPS), en Katlenburg-Lindau, Alemania, nos complacemos en dar la bienvenida a bordo a nuestros amigos hispanoparlantes. Aunque parezca pequeña, en nuestra nave hay sitio de sobra para todos los que comparten las fascinación por el cosmos, la satisfacción por adquirir nuevos conocimientos, la alegría de descubrir y la emoción de explorar.

Dawn se encuentra a 0.15 UA (23 millones de kilómetros o 14 millones de millas) de Vesta, su próxima parada. También está a 2.96 UA (443 millones de kilómetros o 275 millones de millas) de la Tierra o unas 1120 tan lejos como la Luna y 2.95 tan lejos como el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 49 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.


Dr. Marc D. Rayman
4:34 a.m. PDT del 27 de Septiembre de 2010

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