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MISSION

Marc Rayman

Marc Rayman,
Ingeniero Jefe, JPL

Crónicas de Dawn

31 de Octubre de 2012

Queridos Indawnspensables Lectores,

Dawn avanza a buen ritmo en el segundo segmento de su viaje cósmico. Después de más de un año de trabajo arduo pero emocionante y sensacionalmente provechoso, que desveló las fascinantes características del protoplaneta gigante Vesta, ahora se dirige pacientemente hacia su nuevo destino, el misterioso planeta enano Ceres, que orbita aún más lejos del Sol. Sin embargo, por segunda y última vez en su viaje interplanetario, Dawn está a punto de darse la vuelta y alejarse al Sol en lugar de acercarse.

En Agosto de 2008 vimos en detalle cómo era posible que, mientras nuestro incansable explorador se aleja del Sol en su viaje desde la Tierra, pasando por Marte, Vesta y luego Ceres, en ocasiones parezca que invierte su curso. Presentamos aquí una explicación abreviada para aquellos lectores que no memorizaron el artículo que explicaba este sorprendente comportamiento (vosotros ya sabéis quiénes sois, y nosotros también lo sabemos, pero vuestro secreto está a salvo según los términos de nuestro acuerdo de confidencialidad).

Dawn orbita alrededor del Sol al igual que Vesta, Ceres, todos los demás residentes del cinturón de asteroides y los planetas en general. Todas las órbitas, tanto si son las de estos objetos en torno a la estrella que se encuentra en el centro de nuestro sistema solar, como si se trata de satélites artificiales o de la Luna alrededor de la Tierra, o incluso Dawn cuando estaba en órbita alrededor de Vesta, son elipses (como círculos achatados). La Tierra, por ejemplo, orbita alrededor del Sol a una distancia media de 150 millones de kilómetros (93.0 millones de millas), lo que los astrónomos denominan una unidad astronómica (UA). Sin embargo, a lo largo del año que dura cada vuelta, nuestro planeta se acerca hasta 0.98 UA del Sol y luego se aleja hasta 1.02 UA. Los terráqueos no tienen demasiados problemas para afrontar estas pequeñas variaciones. (Nótese que las estaciones no están causadas por variaciones en la distancia, sino que son el resultado de la inclinación del eje de la Tierra y la consiguiente diferencia en el ángulo con que los cálidos rayos del Sol nos alcanzan a lo largo del año. Si las estaciones dependieran de la distancia, los hemisferios norte y sur tendrían las mismas estaciones.) Por consiguiente, los cuerpos orbitan alrededor de sus amos gravitacionales a una distancia que varía suavemente entre un mínimo y un máximo y no a una distancia constante.

Cuando Dawn estaba en órbita alrededor de Vesta, acompañaba al asteroide en su curso habitual alrededor del Sol. La tabla del mes pasado, que muestra el progreso de la sonda a lo largo de los cinco años de singladura en el espacio profundo, nos recuerda que la órbita de Vesta lo acerca hasta 2.15 UA y lo aleja hasta 2.57 UA.

Si Dawn hubiera permanecido en órbita alrededor de Vesta, habría seguido la misma trayectoria elíptica que su anfitrión en el cinturón de asteroides. La pareja habría alcanzado su máxima distancia solar el mes que viene y luego habría vuelto a acercarse hacia las 2.15 UA en septiembre de 2014. Aunque visitar Vesta fue un gran placer, las ambiciones de este explorador son mayores. Se libró del abrazo gravitacional de Vesta con la mirada puesta en un nuevo objetivo lejano y desconocido.

Ahora la nave sigue su propia órbita independiente alrededor del Sol y el persistente aunque delicado empuje de su avanzado sistema de propulsión iónica va modificando gradualmente esta órbita. En todo momento la órbita es una elipse, pero a cada momento la elipse es un poco diferente por cortesía de la propulsión. Como Dawn salió de Vesta el mes pasado, su órbita no es aún dramáticamente diferente, pero a lo largo de los próximos años el efecto de la propulsión será un tremendo cambio en la órbita. Para llegar a Ceres en 2015, la nave agrandará su trayectoria elíptica y la inclinará para que coincida con el movimiento del planeta enano alrededor del Sol. (Aquí pueden verse algunos de los parámetros que caracterizan la órbita de cada uno de estos objetos).

Aunque la órbita de la nave está creciendo, alcanzará su máximo el 1 de noviembre. Dawn estará entonces a 2.57 UA del Sol y, al igual que en 2008 (aunque a una distancia menor), comenzará a acercarse incluso mientras sigue impulsándose.

Si Dawn dejase de impulsarse el 1 de noviembre su elipse orbital lo llevaría hasta 2.19 UA en septiembre de 2014. Esto supone ya una órbita más alta que la de Vesta, pero todavía muy por debajo de lo necesario para encontrarse con Ceres. Nuestros astutos lectores ya se habrán dado cuenta de que el plan no es dejar de impulsarse, sino seguir modificando la trayectoria, de la misma manera que un ceramista obtiene progresivamente la forma que ha elegido para crear el efecto artístico deseado. El impulso actual elevará el punto mínimo de la órbita para que la nave, si cumple con el plan de vuelo, descienda sólo hasta 2.45 UA en octubre de 2013 antes de volver a ascender. Para mayo de 2014 habrá ascendido hasta la misma altitud solar que ahora. Toda la impulsión hasta entonces cambiará el curso tanto que no se dará la vuelta en ese punto. En cambio, seguirá ascendiendo para llegar a su cita con Ceres en 2015.

Si no hubiera sido por su sistema de propulsión iónica, esta extraordinaria expedición interplanetaria habría sido imposible. La propulsión química convencional no da las prestaciones necesarias. La clave para una provechosa utilización de las sorprendentes capacidades de la propulsión iónica es la paciencia, de la que Dawn es un ejemplo memorable. Mientras la inmensa mayoría de vehículos espaciales pasan la mayor parte del tiempo en vuelo inercial, Dawn se dedica principalmente al vuelo propulsado, emitiendo para ello un haz verde azulado de iones de xenón muy tenue pero de gran velocidad. El 2 de Noviembre, casualmente el mismo día en que comenzará a dirigirse de nuevo hacia el Sol, el infatigable explorador habrá acumulado tres años de impulsión total. Para entonces, el delicado pero persistente flujo de iones habrá impartido a la nave un impulso equivalente a 7.28 kilómetros por segundo (16 300 millas por hora). (Ya hemos visto en varios artículos anteriores, como por ejemplo aquí, que esta medida no refleja la velocidad real de Dawn. Sin embargo, es una forma conveniente para describir la eficiencia de un sistema de propulsión, ya que es independiente de la compleja mecánica orbital. El efecto de la impulsión no es incrementar la velocidad, sino permitir que la nave escale la colina del sistema solar, de la misma manera que pisar el acelerador del coche en una cuesta arriba puede no acelerar el vehículo respecto a la carretera horizontal, pero sí le permite ganar altura.)

Mientras nuestro ambicioso aventurero se adentra en el cinturón de asteroides, empujando insistentemente contra la incesante atracción solar, la reducción temporal de distancia heliocéntrica es sólo uno de los elementos del complejo plan que le permitirá cartografiar dos de los últimos mundos inexplorados en el sistema solar interno. El mes que viene veremos algunos de los cambios que el equipo de control de la misión está haciendo en el procedimiento de operación de Dawn para asegurarse de que la exploración de Ceres sea tan fructífera como ha sido la de Vesta.

Dawn está a 708 000 kilómetros (440 000 millas) de Vesta y 50 millones de kilómetros (37 millones de millas) de Ceres. También está a 1.78 UA (267 millones de kilómetros o 166 millones de millas) de la Tierra, o 660 veces más lejos que la Luna y 1.80 veces más lejos que el Sol. Las señales de radio, limitadas universalmente a viajar a la velocidad de la luz, tardan 30 minutos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
7:00 a.m. PDT del 31 de Octubre de 2012

P.S. El disfraz de Halloween del año pasado era tan difícil de llevar que este año vuestro corresponsal se pondrá otro más fácil aunque igualmente irreconocible y mucho más ingenioso. (No, no es un traje de bailarina, ya que ése lo lleva con demasiada frecuencia como para usarlo también en Halloween.) Este año se disfrazará del alguien que cree que la masa del bosón de Higgs es mayor de 140 GeV, lo que sin duda causará las delicias de todos aquellos afortunados que contemplen tan fascinante difraz.

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