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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

29 de Octubre de 2006

Queridos Dawnbientales,

¡La nave Dawn está en el espacio! Bueno, no del todo, pero está tomando contacto con el ambiente espacial por cortesía del equipo que la prepara para su misión.

Aunque los componentes individuales de la nave ya han sido probados, el ensayo que se está llevando a cabo en la Unidad de Ensayos Ambientales de Orbital Sciences Corporation pretende comprobar que la nave recién ensamblada sobrevivirá a los rigores del lanzamiento y será capaz de completar su ambiciosa misión de exploración en el espacio profundo.

Cuando Dawn esté en la plataforma de lanzamiento en Cabo Cañaveral y durante el breve (¡pero emocionante!) viaje de allí al espacio se producirá un intenso tráfico de señales de radio entre los sistemas de tierra y entre éstos y el cohete. Una parte de los ensayos que ahora se realizan están diseñados para verificar que estas señales no tendrán efectos adversos en la nave. Otra parte de los ensayos demostrarán que la electrónica a bordo de Dawn no produce señales que puedan interferir con estos otros sistemas.

Para ilustrar la importancia de estos ensayos, pensad en los científicos, ansiosos por contemplar el retrato íntimo que Dawn hará de los enormes asteroides Ceres y Vesta, en los miembros del equipo que han dedicado años de su vida a crear esta nave y los medios necesarios para la exploración de tan distantes mundos, todos ellos sedientos de un mayor conocimiento de nuestro sistema solar y de la emoción del descubrimiento, y en los contribuyentes que lo han hecho posible. Sería comprensible que los miembros de todos estos grupos estuvieran bastante descontentos si alguno de los elementos electrónicos de Dawn produjese señales que activasen accidentalmente el mecanismo de auto-destrucción del cohete. (Este sistema está preparado para responder a las señales de radio transmitidas por el oficial de seguridad en campo en caso de un fallo serio de funcionamiento durante el ascenso.) Igualmente, si las emisiones de Dawn impidiesen al cohete recibir las señales de auto-destrucción del oficial de seguridad de campo, habría legiones de Dawnófilos a lo largo y ancho de la Vía Láctea y muchos otros en otras partes del universo que retirarían su apoyo a este proyecto.

Además de comprobar la compatibilidad de Dawn con otros sistemas, los ingenieros también prueban la compatibilidad interna. Es esencial verificar que ninguno de los subsistemas, ni siquiera la radio que se emplea para las transmisiones interplanetarias, emite radiación electromagnética que pueda interferir con otros subsistemas.

Por supuesto, los diseñadores y constructores de Dawn ya conocían estos y otros problemas potenciales y disponen de métodos para asegurarse de que la sonda cumpla los requisitos asociados, pero sólo mediante ensayos se puede tener la seguridad de que el resultado está a la altura de las expectativas.

Una vez completadas las pruebas en la unidad de compatibilidad e interferencia electromagnética la nave estará lista para una serie de ensayos mecánicos. Para que los sistemas de control del cohete funcionen de manera estable mientras Dawn está anclado en lo alto, es esencial que la sonda esté equilibrada con precisión y debe satisfacer ciertos criterios de estabilidad mientras gira sobre su eje. Este conjunto de ensayos confirmarán que así es. (En un artículo futuro comentaremos en más detalle cómo la nave se acelerará hasta unas 50 rpm durante una parte del tiempo que viajará a bordo del cohete.) También están en la agenda de Dawn para noviembre ruidos ensordecedores y potentes vibraciones que demostrarán su capacidad de sobrevivir al lanzamiento. Para estos ensayos se instalarán (después de las pruebas de equilibrado) unos sensores que medirán el desplazamiento de ciertas partes de la nave.

Ya sabemos de entradas anteriores que entre medias de estos ensayos ambientales se llevarán a cabo otras pruebas para asegurar que los sistemas de la nave siguen intactos, sin sufrir daños durante el ensayo ambiental previo y por lo tanto preparados para el siguiente. Así se comprueba el estado de salud de la nave a cada paso.

El ajetreado otoño de Dawn incluye un tipo más de test. Ahora que ya es una nave completa debe superar los ensayos de respuesta a muchos de los complejos grupos de comandos que se le pueden enviar desde la Tierra. Esto “ensayos de escenario de misión” no sólo ponen a prueba a la nave, sino también a muchos de los sistemas de software empleados por el control de la misión. Sin embargo, aunque los ensayos tienen un valor indudable, también sufren algunas limitaciones dignas de mención. La nave no puede responder ahora a todos estos comandos porque, por ejemplo, no puede girar mientras esté en tierra, no puede ver las estrellas para determinar su orientación y su sistema de propulsión iónica sólo puede activarse en el vacío. (El sistema de propulsión iónica entrará en operación brevemente cuando la nave esté en la cámara de vacío el año que viene.) Para compensar estas y otras limitaciones del programa de ensayos en tierra se conectarán a la nave unos sofisticados simuladores.

Estos ensayos han constituido un paso importante. El equipo ha demostrado que los comandos pueden fluir sin sobresaltos a través del complicado camino entre el control de la misión en JPL y el ordenador principal de la nave y de ahí a sus subsistemas científicos y de soporte, y que las respuestas pueden volver de nuevo al control de la misión, al Centro Científico de Dawn (Dawn Science Center, DSC) en UCLA y de allí a las instituciones que construyeron los instrumentos científicos.

El último artículo describió los diferentes subsistemas de soporte, incluyendo una caracterización de su importancia relativa, pero ¿qué hay de los instrumentos científicos? Algunos dirán que son más importantes que cualquiera de los subsistemas de soporte. Aunque otros puedan discrepar, nadie discute que sin los instrumentos científicos el largo y tedioso viaje hasta Vesta y Ceres carecería por completo de valor, ya que no nos proporcionaría la información que estos instrumentos suministran. Conoceremos mucho más de los instrumentos en años venideros, pero vamos a introducirlos ahora.

Dawn ha sido construido y será operado por seres humanos que, a diferencia de algunos de nuestros lectores, son criaturas muy visuales. Por eso no es sorprendente que la nave incorpore cámaras para compartir las panorámicas con aquellos que nos quedamos en tierra. (Ha habido y seguirá habiendo muchas misiones espaciales que han sido enormemente productivas y tremendamente interesantes aunque no llevaban cámaras; sin embargo, el atractivo visceral de las imágenes es indiscutible.) Además de satisfacer nuestra curiosidad innata por saber qué aspecto tienen Vesta y Ceres las cámaras proporcionarán datos de vital importancia para entender las propiedades físicas y geológicas de estos intrigantes cuerpos celestes. Y de acuerdo con el espíritu de esta misión, que pretende representar a toda la humanidad y no sólo a los que por casualidad habitan una porción de un continente, las cámaras de Dawn son una contribución de Alemania. El Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Instituto Max Planck para la Exploración del Sistema Solar) ha sido el responsable del diseño y la fabricación, en cooperación con el Institut für Planetenforschung (Instituto de Exploración Planetaria) del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Agencia Aeroespacial Alemana) y el Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (Instituto de Ingeniería Informática y Redes de Comunicación) de la Technischen Universität Braunschweig (Universidad Técnica de Braunschweig).

Debido a la larga duración de la misión de Dawn y a los lugares extraordinariamente remotos en los que operará (más de un millón de veces más lejos de la Tierra que la Estación Espacial Internacional), la mayoría de los sistemas críticos para la misión incluyen una unidad de repuesto, lo que permitirá a Dawn seguir adelante con su misión aunque uno de estos equipos falle. Las imágenes de Vesta y Ceres son tan importantes que la sonda lleva a bordo dos cámaras idénticas. Además del valor para la ciencia y para los seguidores más visuales de esta misión, las imágenes son esenciales para dirigir la nave en las proximidades de estos cuerpos.

Las cámaras están dotadas de 7 filtros de colores, escogidos principalmente para ayudar a estudiar los minerales en la superficie de Vesta. Además de registrar la luz visible igual que los humanos, las cámaras también ven en el infrarrojo próximo.

Otro instrumento científico, en este caso aportado por Italia, cubre un espectro aún mayor de luz, desde las longitudes de onda más cortas en el ultravioleta, pasando por la zona visible en la que operan las cámaras y mucho más allá en el infrarrojo. Este instrumento es una contribución de la Agenzia Spaziale Italiana (Agencia Espacial Italiana) y fue diseñado y construido por Galileo Avionica, en colaboración con el Istituto Nazionale di Astrofisica (Instituto Nacional de Astrofísica). Por su sensibilidad en todo el espectro visible (V) y gran parte del infrarrojo (IR), el equipo que diseñó el instrumento lo llamó VIR (“vir” en latín significa “hombre”).

Cada imagen de VIR registra la intensidad de la luz en más de 400 longitudes de onda por cada píxel. Este tipo de instrumentos se denominan espectrómetros de imagen y ven el mundo más o menos como lo veríamos si mirásemos a través de un prisma, que descompone la luz en los colores que la componen. Sin embargo, esto constituye más que una visión surrealista de los paisajes extraterrestres. Comparando las observaciones de VIR con medidas de minerales realizadas en laboratorio, los científicos pueden determinar qué minerales componen la superficie de Vesta y Ceres.

Con los datos de las cámaras y VIR los científicos descubrirán aspectos muy interesantes sobre la naturaleza de estos mundos alienígenas, pero incluso estos avanzadísimos instrumentos son incapaces de revelar todo lo que nos gustaría saber. Para ahondar aún más, Dawn lleva a bordo un dispositivo que mide la energía de los rayos gamma y los neutrones. Los rayos gamma son una forma de luz no sólo de mayor energía que la visible y la ultravioleta, sino incluso más que los rayos X. Los neutrones son partículas que normalmente residen en el núcleo de los átomos (aproximadamente la mitad de vuestra masa corporal está formada por neutrones, independientemente de cuantos caramelos de Halloween comáis). Algunos de los rayos gamma y neutrones que Vesta y Ceres emiten están producidos por elementos radioactivos y el resto se generan cuando el material de la superficie se ve bombardeado por rayos cósmicos. Al abandonar la superficie y viajar por el espacio algunos serán captados por el detector de rayos gamma y neutrones (Gamma Ray and Neutron Detector, GRaND) de Dawn, que a pesar de su grandilocuente nombre es muy humilde. (Es una interesante coincidencia para el nombre del instrumento que GRaND detecte rayos gamma y neutrones y no neutrones y rayos gamma.) Este complejo e impresionante instrumento fue diseñado y construido por un equipo de Los Alamos National Laboratory (Laboratorio Nacional de Los Álamos).

Los rayos gamma y los neutrones sacarán a la luz muchos de los importantes constituyentes atómicos hasta una profundidad de un metro (tres pies) aproximadamente en el interior de Vesta y Ceres y con ello contribuirán a la detallada historia que Dawn espera poder contar. Ya sabemos del primer artículo que Ceres puede ser muy rico en agua. De ser así, los indicios de la presencia de agua estarán contenidos en los datos de GRaND.

Aunque no incorpora ningún instrumento específico para este propósito, Dawn llevará a cabo otro conjunto de medidas científicas en sus destinos. Usando las señales de radio que intercambian el subsistema de comunicaciones (descrito en la última entrada) y la Red de Espacio Profundo de NASA los científicos pueden detectar sutiles variaciones en la atracción gravitatoria entre Dawn y cada uno de los asteroides. Estas variaciones reflejan en detalle la distribución interna de masa, de manera que estos minúsculos efectos nos permitirán saber más acerca de la estructura interior de los enormes cuerpos que visitará Dawn.

Dawn está bien equipada para permitir a los científicos a extraer la mayor cantidad de información posible de Vesta y Ceres, y con ello enseñarnos algo nuevo sobre la naturaleza del sistema solar durante la formación de los planetas. En menos de 8 meses la nave será lanzada al espacio y comenzará así su viaje a tan distante pasado. Aunque todavía queda mucho trabajo, cada paso nos aproxima un poco más a ser testigos de los sorprendentes descubrimientos que tendrán lugar. Espero que sigáis compartiendo nuestra ansiosa anticipación y, al final, la satisfacción de las recompensas.

Dr. Marc D. Rayman
29 de Octubre de 2006

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