La supernova SN 1987A, desde XMM-Newton
Phoenix, un tributo
sábado, 31 de enero de 2015
jueves, 22 de enero de 2015
Misión al Planeta Tierra: SMAP
Imaginamos que habréis paseado por el campo. ¡Qué pregunta más tonta!
Por supuesto, lo habréis hecho. Pero, ¿alguna vez habéis tocado el suelo, la
tierra? Seguramente sí, y la habréis encontrado seca y basta, o arenosa, todo
depende del lugar. Claro, da que pensar. Si el suelo está seco, pero lo que te
rodea está lleno de árboles, ¿cómo obtienen éstos todo lo que necesitan para
crecer y florecer? Para eso tendríamos que coger una pala y escavar, y mucho.
Entre los muchos ingredientes que toda vida vegetal necesita para prosperar
está, obviamente el agua, pero a no ser que estés cerca de un rio, será difícil
que consigas saber de dónde viene para que las plantas crezcan y den fruto.
Porque, aunque la propia superficie esté completamente seca (a no ser que haya
llovido, claro está), el agua que se precipita tiene que ir por obligación a
algún lugar. Lo que ocurre es que ese líquido elemento acaba finalmente
absorbido por la propia tierra, quedando almacenada bajo el suelo a varios
centímetros o metros bajo la superficie, de ahí que las plantas necesiten
raíces para llegar a esa zona húmeda del subsuelo.
Una presentación simple y tonta que todo el mundo conocerá sin duda,
pero era necesario empezar así. Un suelo húmedo es la clave para el crecimiento
vegetal, y es uno de los parámetros que, de conocerse, posibilitará mejores
cosechas, o incluso evitar catástrofes naturales. Por supuesto, el ser humano
ya es bastante catástrofe, pero cuando trabajamos bien somos capaces de
conseguir cosas muy importantes. Cuando empezamos a lanzar chismes al espacio,
pronto nos dimos cuenta que un satélite en órbita es una potentísima
herramienta para monitorizar distintos aspectos del sistema terrestre, desde la
atmósfera, los océanos o la propia superficie. Se han desarrollado todo tipo de
instrumentos científicos: cámaras visibles, sensores infrarrojos o
ultravioletas, y también detectores de microondas y potentes sistemas de radar.
Todo esto junto proporciona una visión global de lo que acontece día a día,
hora a hora, en cualquier parte de la Tierra. Para obtener información de los
distintos elementos que forman el sistema terrestre hay sistemas específicos,
pero hasta recientemente no había ninguno capaz de detectar y calcular la
cantidad de humedad del suelo de forma global. Solo la inversión en tecnología
y la inventiva fue necesaria, en el 2009, para colocar en órbita la primera
misión con la dura tarea de extraer la cantidad de humedad del suelo por toda
la superficie emergida
de nuestro planeta. El satélite europeo SMOS lleva haciendo desde entonces un
trabajo increíble, aunque en sus primeros meses las excesivas emisiones de
radar procedentes de la Tierra interferían en su detector, lo que llevó a la
ESA a obligar a reducir la potencia de esos radares. Su instrumento, el radiómetro
de microondas MIRAS, emplea una nueva aproximación similar a la usada en los
sistemas SAR para simular una antena de enorme tamaño con una estructura lo
suficientemente compacta como para plegarse y caber en una cofia de cohete. En
vez de situar una única gran antena, se dispusieron 69 pequeñas antenas en una
estructura similar al aspa de un helicóptero. Sintonizado en banda-L, no solo
es capaz de extraer la humedad del suelo, también fue diseñado para conseguir
calcular la salinidad de los océanos. En su modalidad de humedad del suelo, es
capaz de registrar la cantidad de agua en un volumen de tierra dado con una
exactitud del 4% con una resolución espacial de 50 km, el equivalente a
detectar una cucharada de agua en un puñado de tierra. Este curioso satélite
continúa funcionando sin problemas, y ya se encuentra en misión extendida, tras
superar su encargo primario de tres años.
¿Acaso es tan importante el estudio de la humedad del suelo? Lo es más
aún, tanto, que el sensor Aquarius de
la NASA aportado al satélite argentino SAC-D,
encargado de calcular la salinidad oceánica, también está siendo capaz de
obtener información acerca de esta humedad. No solo las plantas obtienen parte
de lo que necesitan para su alimentación y crecimiento, sino que la atmósfera,
cumpliendo a rajatabla el ciclo del agua, obtiene de la humedad del suelo
(cuando hay una gran concentración), mediante la evaporación, la cantidad
necesaria para equilibrarse. Claro, como en todo, demasiado poca humedad no es
bueno, y demasiada concentración puede ser todavía peor. De esta forma, los
científicos terrestres, en una de sus reuniones con las agencias espaciales,
dieron forma a una hoja de ruta sobre las misiones que más hacían falta, y le
dijeron a la NASA que pusiera, en el plazo de tiempo más breve posible, una
misión exclusiva para la medición de la humedad del suelo.
La respuesta está a punto de enviarse al espacio, y responde al
acrónimo de SMAP, Humedad del
Suelo
por medios Activos y Pasivos. Su propósito es estudiar la concentración de
humedad globalmente, con una alta resolución espacial y con una gran capacidad
de retorno sobre áreas de interés. El resultado final es uno de los satélites
más inusuales que hayamos visto. A diferencia de la mayoría de satélites
lanzados por la NASA en los últimos tiempos, la construcción de todo el
conjunto se ha hecho en el propio JPL. El satélite en sí es una caja de
aluminio de 1.5 x 0.9 x 0.9 metros, que almacena en torno a ella todo lo que
necesita para funcionar. Gran parte del hardware es herencia de proyectos
anteriores, por lo que son sistemas más que fiables y probados, como su
ordenador (controlado por un procesador RAD750, complementado por un grabador
de datos de enorme capacidad), sistema de comunicaciones (transmisor-receptor de
banda-S para la recepción de comandos y envío de telemetría de los sistemas del
satélite, más un transmisor de banda-X para la transmisión de la información
científica generada por la instrumentación), control termal (calentadores,
radiadores y mantas multicapa) o el sistema de control de actitud. Estabilizado
en sus tres ejes, mantiene su orientación usando una unidad de referencia
inercial, un escáner estelar, propulsores, sensores solares, unas ruedas
de reacción especiales y sistemas de desaturación magnéticos, mientras que
carece de los cada vez más habituales receptores GPS, usando el sistema de
banda-S para realizar seguimiento Doppler para conocer su posición y órbita
exactas. La generación energética depende de un panel solar fijo de tres secciones y 7 metros cuadrados de superficie activa,
que genera lo suficiente como para alimentar todos los sistemas de a bordo, y
se encuentra apoyado por una batería de ion-litio. El
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Su lanzamiento está previsto para el 5 de noviembre, y el encargado
será uno de los últimos Delta 2-7320
que quedan. Los requisitos de su órbita (sincrónica solar, casi polar, a 685
km. de altitud, cruzando el ecuador a las 18 horas) obliga a que el despegue se
produzca desde la base de Vandenberg, en California. Tras separarse del
lanzador el satélite seguirá una coreografía bastante compleja hasta que todos
los apéndices, sobre todo la importantísima antena reflectora, estén en su
sitio. Tras esto habrá un periodo de tres meses en el que el satélite estará a
prueba antes de dar por empezada la tarea primaria, de 3 años de duración.
El objetivo de SMAP, como
hemos dejado claro, es el cálculo de la humedad del suelo en todas las
superficies emergidas de la Tierra, y para lograrlo empleará la combinación del
radiómetro de microondas (en concreto su exactitud en la detección de la
energía emitida naturalmente) y el sistema SAR (concretamente su alta
resolución espacial), juntando la información adquirida por ambos sistemas,
consiguiendo penetrar hasta un metro bajo la superficie y obteniendo mapas de
humedad con una resolución de 10 km. A partir de la información enviada al
centro de control, se podrán hacer los siguientes estudios: comprender los
procesos que unen los ciclos del agua terrestre, de la energía y del carbono;
estimar los flujos globales de agua y energía en las tierras emergidas de
nuestro planeta; cuantificar el flujo neto de carbono en las regiones boreales;
mejorar la capacidad de realizar mejores pronósticos meteorológicos y
climatológicos; y mejorar la capacidad de monitorización de sequías y
predicción de inundaciones.
Entre las aplicaciones prácticas de sus resultados, SMAP permitirá lo siguiente: la
información acerca de la humedad del suelo se introducirá en los modelos
numéricos de predicción meteorológica, permitiendo pronósticos más exactos y
una mayor rapidez en la emisión de estos; detectará cuando un área superficial
se está acercando a una condición de grave sequía, lo que permitirá tomar las
decisiones más apropiadas con mayor antelación; a partir del estado
congelación-descongelación del hielo y la nieve se podrá pronosticar el riesgo
de inundaciones graves, así como el de corrimientos de tierra provocados por
una excesiva saturación de humedad en el subsuelo; ayudará a una mejor
producción agrícola al indicar cuándo es el mejor momento para iniciar una
plantación o una cosecha, así como evitar la pérdida de una cosecha por un
exceso de humedad; además, con el exceso de humedad en diversas áreas, vigilará
el riesgo de aparición de enfermedades, tratará de evitar problemas de
hambrunas, u otras catástrofes asociadas al ciclo del agua.
De todas las misiones de la NASA declaradas como urgentes por la
comunidad científica, esta será la primera en ser lanzada. Su misión corre
prisa, ya que como este es uno de los elementos del sistema terrestre menos
entendidos, cuanto antes se tenga información de alta calidad y resolución
mucho mejor. Cuanto mayor sea la utilidad de los satélites que tenemos allí
arriba, la forma en que observaremos nuestro planeta sin duda mejorará. Mucha
suerte.
domingo, 4 de enero de 2015
Aventureras del sistema solar: New Horizons
Todo comenzó en noviembre de 1980 cuando, estando cerca Saturno, Voyager 1 alteró su rumbo para realizar
un sobrevuelo al satélite gigante Titán. Después de este hecho, la gran sonda
planetaria fijó rumbo de escape del sistema solar, dejando a los entusiastas de
la exploración espacial medio deprimidos por no poder acercarse ni siquiera un
poco a Plutón. Esto quedó confirmado cuando Voyager
2 finalizó la misión planetaria después de visitar Neptuno en 1989. A
partir de entonces, entre los científicos empezaron a levantarse las voces para
que alguien preparara una misión espacial hacia ese desconocido, lejano y
congelado lugar del sistema solar.
A mediados de la década de 1990 llegó a los despachos de la NASA una
propuesta. Se llamaba Pluto Fast Flyby,
y como su nombre implicaba debía realizar sobrevuelos sumamente rápidos a Plutón
después de seguir una ruta enormemente rápida. Se hablaba de enviar dos sondas
gemelas, siguiendo el ejemplo de misiones anteriores, llegando al último
planeta separadas la una de la otra seis meses con el objetivo de cubrir cada
una un hemisferio. Estas sondas serían muy pequeñas, con apenas 200 kg. o
menos, obtendrían su energía de un único RTG, hibernarían la inmensa mayoría
del viaje, y su único instrumental científico sería un compacto sistema que
combinaría cámaras visibles y espectrómetros infrarrojos y ultravioletas en una
misma carcasa: el llamado instrumento PICS, Cámara y Espectrómetro Integrado
para Plutón (cuyo único ejemplar de vuelo ha sido el sistema MICAS de Deep Space 1), además de usar la radio
de la sonda para el habitual experimento de radio ciencia. La misión se
complementó con aterrizadores en miniatura proporcionados por Rusia, y serian
lanzadas por sendos lanzadores Proton
desde Baikonur en el año 2000 para llegar al sistema de Plutón en el 2010. La
falta de presupuesto provocó su cancelación. Inmediatamente después apareció
una nueva propuesta llamada Pluto-Kuiper
Express. Esta era una versión algo mayor que recurriría a instrumentación
separada (el llamado paquete PERSI) que cubría el mismo rango de visión de
PICS: cámaras visibles, espectrómetro infrarrojo y espectrómetro ultravioleta,
además de la radio de la sonda. El vuelo comenzaría en diciembre del año 2004
en la punta del más potente de las configuraciones del Delta 2, para sobrevolar Venus y Júpiter para llegar a Plutón como
muy pronto en el 2012. En el 2000 el proyecto también cayó, a causa de nuevos
recortes presupuestarios.
La luz al final del túnel se llamó programa New Frontiers. Este
programa, abierto a principios del año 2001, se creó como un hermano mayor del
Discovery, debido a que algunas de las propuestas de misión presentadas al
programa de proyectos baratos estaban por encima de las posibilidades técnicas,
y sobre todo, presupuestarias impuestas. New Frontiers comparte filosofía con
Discovery, es decir, administraría misiones altamente enfocadas científicamente
y perfiles novedosos para llevarlas a cabo, con la diferencia de que tendrían
presupuestos bastante superiores a los que concedía el Discovery, para así
subsanar las complejidades de los proyectos propuestos. Dos grupos científicos
distintos desarrollaron propuestas muy similares. Por un lado, POSSE (Explorador de Plutón y del
Sistema Solar Exterior), y por el otro, New
Horizons. En este último estaba el equipo que había propuesto el paquete
sensor PERSI para Pluto-Kuiper Express,
pero esta era una misión más potente y capaz. Las dos propuestas, entregadas en
junio del 2001, estuvieron sujetas a estudios exhaustivos de viabilidad, y
finalmente, el 29 de septiembre, la elegida fue New Horizons.
La misión hacia Plutón y el cinturón de Kuiper es una colaboración
conjunta entre instituciones. El Instituto de Investigación del Suroeste
(SwRI), a través de su Departamento de Estudios Espaciales, dirige el proyecto
y ha elaborado varios de los experimentos, el Laboratorio de Física Aplicada de
la Universidad Johns Hopkins (JHU/APL) construyó la sonda y algunos
instrumentos científicos, y otros centros y empresas, como el Centro de Vuelos
Espaciales Goddard (GSFC), Ball Aerospace Corp. (constructora de sondas como Deep Impact, entre otras), Universidad
de Stanford, el Laboratorio de Físicas Atmosféricas y Espaciales (LASP) de la
Universidad de Colorado o el Jet Propulsion Laboratory también colaboraban. El
objetivo principal del proyecto era elaborar la sonda más avanzada
tecnológicamente posible para poner cara a Plutón y Caronte de la manera más
precisa posible. A pesar de poseer más presupuesto que una misión clase
Discovery, una de las claves del proyecto, y por lo tanto, del mismo programa
New Frontiers, era usar tecnologías nuevas y elementos probados para reducir la
factura total lo máximo posible. Para ello, el APL sacó del armario toda su
experiencia y sus desarrollos para dar forma definitiva a la sonda, que comenzó
a construirse en el año 2002.
New Horizons es una sonda de
forma triangular, elaborada en aluminio. Se estructura de manera similar a la
sonda solar Ulysses, disponiendo de
unas medidas de 0.7 metros de alto (sin contar con la antena), 2.1 de ancho en
la plataforma instrumental, y 2.7 de largo desde la fuente de energía hasta el
compartimento de la electrónica, partiendo de un cilindro central que sirve a
la vez como soporte estructural primario y unión a la última fase del cohete
lanzador. La altura total, juntando la antena principal y el soporte de unión a
la última fase del cohete, es de 2.2 metros. En su interior se colocó el tanque
de combustible, fabricado en titanio, y a su alrededor, una estructura en forma
de panal de abeja, sellada con paneles ultrafinos, completa la forma de la
sonda. Está dividida internamente en dos secciones: la parte alta dedicada a la
fuente de energía, y la inferior a las electrónicas de la nave y al
instrumental científico. Para hacerla más sencilla de operar, carece por
completo de partes móviles. Su interior está dispuesto como una botella termo,
para así retener el máximo calor en su interior, facilitado porque la sonda por
dentro está pintada de color negro. El ordenador de control y sistema de
orientación de New Horizons deriva de
anteriores proyectos del APL. El sistema de manejo de comandos y datos es
herencia de la desdichada sonda cometaria CONTOUR,
realizada por la misma institución, que a su vez era una actualización,
preparada para resistir la dureza del espacio profundo, proveniente del
satélite terrestre de alta atmósfera TIMED.
Posee dos módulos de electrónica integrada, cada uno poseyendo un ordenador,
estructurado alrededor de un procesador Mongooose-V, y dirige todas las tareas
de a bordo, muchas de ellas autónomamente, una necesidad debido a la lejanía de
su destino, siendo capaz de distribuir los comandos al resto de elementos de la
sonda, adquirir y procesar datos, enviar las secuencias de datos, monitorizar
el estado de los sistemas de a bordo, corregir problemas, encender los sistemas
de repuesto y llamar a casa por si ocurre alguna anomalía incapaz de ser
resuelta. Para el almacenamiento, dos
grabadores de estado sólido de 8 GB cada uno servirán para guardar en ellos los
datos adquiridos por los sistemas científicos. Otra herencia de CONTOUR es el sistema de control de
actitud, que se estructura alrededor de dos unidades de medición inercial, dos
escáneres estelares y un grupo de sensores solares digitales.
_diagram.svg/1024px-New_Horizons_Radioisotope_thermoelectric_generator(RTG)_diagram.svg.png)
evitar cualquier interferencia con los sistemas de
control. Carece de cualquier tipo de batería en la que almacenar la energía,
disponiendo de un pequeño regulador que tiene la función de disipar cualquier
exceso de energía. Una unidad de distribución de energía administra
eficientemente el manejo y el consumo eléctrico de los componentes de a bordo,
que por cierto, son los más eficientes energéticamente hablando jamás colocados
en una nave de espacio profundo. Esta es una circunstancia obligada a causa del
limitado suministro que proporciona el RTG, por lo que se ha tenido que ajustar
todo lo posible el consumo. Los elementos principales de la sonda son
plenamente redundantes, provocado por la enorme distancia que viajará y el
largo tiempo que transcurrirá entre el lanzamiento y el periodo de misión
principal. Los instrumentos son siete, que son a la vez los más
energéticamente
eficientes de la historia y los más sensibles jamás colocados en el espacio. El
principal es Ralph, que es un sistema
de adquisición de imágenes muy complejo que combina cámaras monocromáticas y a color
junto a un muy sensible espectrómetro infrarrojo, que reciben la luz mediante
un único telescopio anastigmático de tres espejos elaborado enteramente en
aluminio, de 75 milímetros de apertura y una longitud focal de 657.5 milímetros
(f/8.7). Este sistema está
estructurado de dos formas: MVIC, Cámara de Imágenes Visibles y Multiespectrales,
un dispositivo con siete detectores CCD, tres preparados para imágenes en
blanco y negro, y cuatro para tomas a color a través de cuatro longitudes de
onda (azul, rojo, infrarrojo cercano, y la línea de emisión del metano), que
tiene el encargo de realizar un mapa global de Plutón y Caronte, con una
resolución esperada de unos 250 metros, y capaz también de generar secuencias
estereoscópicas, a la vez que con ella se determinará el tamaño exacto de ambos
cuerpos y sus trayectorias, intentará ver la cara nocturna de Plutón iluminada
por Caronte, además que tratará de ver alguna niebla en la atmósfera del
planeta; y LEISA, Conjunto de Adquisición de Imágenes Espectrales Lineales mediante
Etalon, que es un espectrómetro infrarrojo (una versión mejorada del
instrumento AC que probó con éxito el satélite Earth Observing-1) que emplea un sensor Pushbroom de
mercurio-cadmio-telurio (HgCdTe) tras un filtro especial con el encargo de
caracterizar lo más precisamente posible la composición superficial de Plutón y
Caronte, buscando nitrógeno, metano, monóxido de carbono, agua congelada e
incluso componentes orgánicos, a la vez que realiza mapas de temperatura en el
hemisferio iluminado de ambos cuerpos a través de 256 longitudes de onda
distintas. Y todo esto, trabajando con niveles de iluminación más de 1000 veces
inferior al que existe en la órbita terrestre. Alice es un muy sensible espectrómetro ultravioleta que es capaz de
adquirir imágenes para estudiar en profundidad la atmósfera de Plutón. Es una
cámara sensible al ultravioleta lejano y al ultravioleta extremo mediante el
cual New Horizons será capaz de
determinar qué ingredientes conforman la atmósfera del planeta, junto con sus
relativas abundancias. Trabajará con dos modos de funcionamiento: el modo de
brillo de aire (la apertura principal del aparato, de 40 x 49 milímetros
cuadrados) será usado para observar cómo los gases atmosféricos emiten luz
ultravioleta, mientras que el modo de ocultación (una apertura de 1 milímetro
de diámetro perpendicular al lateral de la sección telescópica del instrumento)
permitirá conocer la densidad de la atmósfera, la cantidad de los distintos
gases, a la vez que tratará de buscar ionosfera en Plutón y una atmósfera en
Caronte. En conjunción, también podrá realizar mapas de temperatura atmosférica
en función de la altitud, para así compararla con la superficial. Ambos canales
entregan la luz a un espejo primario paraboloide fuera de ejes de aluminio
recubierto de níquel (f/3), a una
rejilla de difracción holográfica también de aluminio recubierto de níquel (ambas
secciones recubiertas por carburo de silicio para una óptima reflectividad) y
un detector de placa microcanal sirviendo a dos fotocátodos de bromuro de
potasio y de ioduro de cesio. Una versión menos sensible de este instrumento se
encuentra a bordo de la sonda cometaria de la ESA Rosetta. Los nombres Ralph
y Alice provienen de los personajes
de un Show estadounidense titulado The Honeymooners. REX, Experimento de Radio,
es el sistema radiocientífico a bordo de New
Horizons. Este instrumento no es más que un pequeño circuito impreso
situado en el sistema de comunicaciones, que dispone de electrónicas integradas
de procesamiento de la señal. REX será utilizado mediante la técnica de
ocultación para realizar estudios atmosféricos relacionados con la densidad y
la temperatura. Para conseguirlo, se ha tenido que cambiar el procedimiento
habitual llevado con otras sondas. Debido a la enorme distancia entre la Tierra
y Plutón en el momento del encuentro, no era posible que la distorsión de la
señal de radio de New Horizons
llegara a la Tierra, por lo que, en vez de ser las antenas terrestres el
elemento pasivo, éstas pasan a ser el activo. De esta manera, y teniendo en
cuenta el tiempo que las ondas de radio tardan en viajar de un punto a otro,
las antenas de 70 metros de diámetro de la Red de Espacio Profundo enviarán en
el momento preciso una potente emisión de radio para que, cuando la sonda pase
por detrás de Plutón, pueda recibir la señal distorsionada. A este modo
novedoso se le ha llamado experimento de radio de carga. A la vez, REX servirá
como radiómetro, por lo que será capaz de calcular las temperaturas globales de
los cuerpos que investigue en su lado diurno y, sobre todo, en su lado
nocturno, mientras determina su distribución de masas. Como el sistema de
comunicaciones está duplicado, existe una segunda copia de REX, y de esta
manera trabajarán en conjunto para mejorar la resolución de las mediciones.
LORRI, Cámara de
Reconocimiento de Largo Alcance, es un telescopio de
observación remota acoplado a una cámara monocromática CCD que carece de rueda
de filtros. El telescopio es un reflector Ritchey-Chretien de 20.8 centímetros
de apertura y 2.63 metros de longitud focal (f/12.6), elaborado mediante compuestos especiales (principalmente
carburo de silicio) para evitar deformaciones causadas por las bajísimas
temperaturas alrededor de Plutón. Su ancho campo de visión le proporcionará a
la sonda las primeras vistas desde Plutón, aproximadamente unos 200 días antes
del sobrevuelo, mientras que 90 días antes del encuentro podrá sobrepasar la
resolución del Telescopio Espacial Hubble.
En el momento de máximo acercamiento, se espera que pueda alcanzar la mejor
resolución de la misión, distinguiendo formaciones de hasta 50 metros, por lo
que proporcionará detalles importantes sobre la historia geológica de los
cuerpos que observe. Para protegerlo durante los primeros meses de vuelo
dispone de una tapa, que lo protegió del exceso de luz solar en el sistema
solar interior. SWAP, Viento Solar Alrededor de Plutón, es un analizador
extraordinariamente sensible dedicado a estudiar la interacción viento
solar-atmósfera de Plutón. Para conseguirlo, este instrumento dispone de la
mayor apertura que un aparato de sus características haya sido colocado en el
espacio. Formado por un analizador de potencial retardante, un deflector y un analizador
electrostático, está dedicado principalmente en determinar el ratio de escape
de material atmosférico provocado por las partículas del viento solar, que
aunque es increíblemente débil en comparación con su densidad en el sistema
solar interior, puede provocar que Plutón tenga un comportamiento similar al de
un cometa. Para determinarlo, estudiará las interacciones entre las partículas
en fuga de la atmósfera plutoniana y las que existen en el viento solar y así
calcular la cantidad de material que fluye al espacio. PEPPSI, Espectrómetro para
Investigaciones Científicas de las Partículas Energéticas de Plutón, es el
instrumento de sus características más pequeño y eficiente energéticamente de
los diseñados hasta la fecha, y tiene el encargo de complementar a SWAP,
mediante el estudio de la composición y distribución energética de las
partículas que expulsa la atmósfera plutoniana y acaban transformadas en
partículas cargadas por el viento solar. Antes incluso del sobrevuelo al
planeta podrá determinar el ratio de pérdida de partículas antes que SWAP, para
proporcionar un punto de partida para cuando esté allí, y además, debido a
esto, podrá determinar los componentes de la atmósfera de Plutón. Es casi
idéntico al instrumento EPS, uno de los dos que dan forma al paquete EPPS de la
sonda MESSENGER a Mercurio, solo que
con las modificaciones necesarias para su misión al sistema solar exterior. Y
por último, SDC, Contador de Polvo Estudiantil. Colocado en la cara frontal de
la sonda (es decir, la que se encuentra en la dirección del vuelo), son dos
placas medidoras encargadas de medir el tamaño, velocidad y el ratio de impacto
de las partículas de polvo cósmico durante todo el vuelo hacia Plutón. Este es
el primer aparato de sus características situado más allá de la órbita de
Saturno, por lo que nos ampliará los conocimientos sobre el entorno de polvo en
el exterior del sistema solar. Este es el primer instrumento científico
diseñado, construido y operado por estudiantes (de la Universidad de Colorado),
bajo supervisión científica de sus profesores. Una vez en configuración de
vuelo, New Horizons declaraba una
masa de 478 kg.
El período de construcción estuvo plagado de problemas, que amenazaban
con retrasar el lanzamiento. Un primer problema surgió en uno de los dos
ordenadores, cuando observaron una serie de problemas. Tuvieron que
desmontarlo, estudiar los problemas y repararlo. El segundo estaba relacionado
con la cámara Ralph, ya que su
construcción, encargada a la empresa Ball Aerospace Corp., iba enormemente retrasada.
Por suerte pudo llegar a tiempo para su integración. Y el tercero, y aún más
importante, surgió a mediados del 2004, cuando la institución encargada de la
elaboración del combustible del RTG, el Laboratorio Nacional Los Álamos, en
nombre del Departamento de Energía de EE.UU., había perdido un disco con
información acerca de los procesos de fabricación de las pastillas de dióxido
de plutonio que necesita. Como consecuencia, paralizaron el proceso, y debido a
esto, informaron a los administradores del proyecto que no llegaría la
totalidad del plutonio necesario para la fecha de lanzamiento. Esto provocó una
reunión bastante peliaguda entre todas las partes. De ese encuentro salieron
dos alternativas: una era esperar a que se pudiera terminar todo el material
necesario para los requisitos de la misión, lo que significaba que el despegue
se retrasaría un año; la otra, lanzar en la fecha fijada, pero sin todo el
combustible nuclear. Las dos alternativas eran malas, aunque aún peor la
primera. Las ganas provocaron que se respetara la fecha de despegue, por lo que
New Horizons solo pudo contar con
entre un 85 o un 90% del total necesario. La consecuencia de esta decisión era
que los instrumentos, a pesar de su ridículo consumo energético (todos juntos
apenas consumen 21 Vatios, menos de la mitad que una bombilla tradicional), no
podrían funcionar a la vez. Por lo menos, a causa del largo viaje, se podría
programar a New Horizons de forma que
pueda hacer un uso óptimo de los recursos de a bordo según las necesidades del
momento. En total, el RTG cargó, de los 10.9 kg. de capacidad total, 9.74 de
dióxido de plutonio.
Para alcanzar Plutón, New
Horizons debía utilizar el lanzador más potente del inventario de la NASA,
y este era el Atlas V, en su
configuración 551. Esta misión
también resultó un hito para este tipo de lanzador. Esta fue la segunda vez que
un Atlas V colocaba en el espacio profundo
una sonda espacial, y supuso la primera aplicación práctica de esta
configuración con cinco aceleradores sólidos y cofia de 5.4 metros de diámetro.
Hubo también un tercer detalle que lo hacía novedoso: era la primera vez que
este cohete utilizaba una tercera fase para dar un último empujón, equipando un
propulsor de combustible sólido y estabilizado por giro Star-48B. Gracias al empuje proporcionado por todo el conjunto,
superaba en potencia al Delta 4-Heavy,
y le daría a la sonda la velocidad de escape necesaria para llegar lo más
rápidamente posible a su destino. El lanzamiento estaba fijado para el 11 de
enero del 2006.
Antes de enviar a New Horizons
a Cabo Cañaveral para que allí pasara las últimas pruebas, se colocaron en su
interior varios objetos simbólicos. El más significativo fue que, en un
contenedor más pequeño que una pila de botón, había una pequeña cantidad de las
cenizas del descubridor de Plutón, Clyde Tombaugh, para así, “llevarlo” al
lugar que encontró aquel lejano 1930. A la vez, el lanzador Atlas estaba siendo montado, cuando el
24 de octubre del 2005 el huracán Wilma pasó por Florida, y los fuertes vientos
provocaron que una de las puertas de la torre de montaje impactara contra uno
de los aceleradores sólidos. Esto obligó a cambiarlo por otra unidad que estaba
por allí, pero no retrasó el lanzamiento.
Una revisión a fondo del tanque de queroseno de la primera fase del
lanzador obligó a aplazar una semana el lanzamiento, al día 17. La ventana de
lanzamiento se extendía un total de 29 días, del 17 de enero hasta el 14 de
febrero. Sin embargo, el deseo de la gente de la misión era aprovechar los diez
primeros días, que eran los que permitían aprovechar al máximo un sobrevuelo a
Júpiter, con el cual se acortaría el tiempo de viaje entre dos y cuatro años,
además de proporcionar un extra de velocidad. Hasta el 2 de febrero, la
asistencia gravitaroria joviana era todavía posible, pero el planeta se
encontraría en una peor posición, provocando un viaje más largo y lento. El
resto de fechas, hasta el 14 de febrero, enviaban a la sonda directamente a
Plutón sin pasar por el hermano mayor del sistema, y cada día que se retrasara
hasta esa fecha ampliaba un año más de viaje hasta el último planeta. Poco
tiempo antes de despegar, se hizo pública una investigación: mediante el Telescopio
Espacial Hubble, se habían encontrado
dos nuevos satélites a Plutón, más exteriores que Caronte, pero, aparentemente,
con una composición superficial similar. Esto hacía incrementar el interés por
la misión, así como las tareas a realizar una vez allí. Esas lunas recibieron
nombre poco después, pasando a ser Nyx e Hydra. Este era un homenaje a la
propia misión, la que la primera letra de cada una eran las iniciales de New Horizons. Qué mejor cosa.
Fuertes vientos impidieron el lanzamiento el día 17; un apagón en
Laurel, Maryland (donde está situado el centro de control de la misión) lo hizo
imposible el 18. Tuvo que ser el 19 finalmente el día en que el Atlas 551 encendió sus motores, y tras
aproximadamente 48 minutos de proceso, New
Horizons volaba ya libre, camino de Júpiter y Plutón. A partir de entonces
empezaba la fase de poner a prueba todos los sistemas de a bordo y la
calibración de los instrumentos científicos.
Esta sonda es erróneamente conocida como la nave más rápida jamás
lanzada. Realmente es el objeto humano que ha abandonado la órbita terrestre a
la mayor velocidad alcanzada, superando así a Ulysses, que se puso en camino hacia su misión solar mediante un conjunto
IUS/PAM-S, colocado en órbita mediante un transbordador espacial. Pero
ciertamente, es rápida, muy rápida, y eso le permitirá llegar a Plutón a
mediados del 2015. Como dato de velocidad, cruzó la órbita lunar en apenas 9
horas.
La primera maniobra de corrección de rumbo, dividida en dos fases (28
y 30 de enero) fue tan precisa, que la segunda prevista fue suspendida,
completando la tercera el 9 de marzo, situándose en la trayectoria óptima para
aprovechar eficientemente la asistencia gravitatoria joviana. El 7 de abril, New Horizons cruzó la órbita marciana, y
en mayo entró en el cinturón de asteroides. Los cálculos del rumbo de la sonda
propiciaron una rara oportunidad para probar las capacidades de a bordo: nada
menos que el encuentro lejano con un asteroide: el 2002 JF56. El 13 de junio New Horizons pasó a 101.867 km. de él, y
Ralph fue encendido para seguir al
objeto, probando así la capacidad de
seguimiento de objetos poco brillantes. A
pesar de la distancia, el sistema pudo determinar un diámetro de
aproximadamente 2.3 km., y el análisis espectral mostró que era un asteroide
tipo S. A modo de curiosidad, en enero del 2007, una petición del JHU/APL
remitida a la Unión Astronómica Internacional, permitió que el asteroide fuera
renombrado como 132524 APL. Por aquellos días, los alumnos que elaboraron el
SDC tuvieron la feliz idea de rebautizar su aparato, y desde entonces recibe la
nomenclatura de Contador de Polvo Estudiantil Venetia Burney, en honor de la
niña que, en 1930, cuando contaba con 11 años (en el 2006 tenía 87), le sugirió
a Clyde Tombaugh el nombre de Plutón, debido a que las dos primeras letras
correspondían a las iniciales de Percival Lowell, la persona que había iniciado
la larga búsqueda del nuevo planeta.
El mes de agosto significó el abandono del cinturón de asteroides (y
que Plutón perdiera su condición de planeta), motivación suficiente para
destapar LORRI y echar un primer vistazo, cosa que realizó el 4 de septiembre,
mostrándonos a Júpiter, acompañado de Europa e Io. El brillo de este planeta
resultaba excesivo, y no sería usado demasiado durante la fase de aproximación
al hermano mayor del sistema. Hasta el día del encuentro joviano, continuó
probando el instrumental, y recibiendo periódicamente cargas de software, las
necesarias para operar durante esta fase de la misión. Durante estas mismas
pruebas, entre los días 21 y 24 de septiembre, LORRI fue capaz de realizar sus
primeras observaciones de Plutón, demostrando así su capacidad de buscar y
seguir objetos muy distantes.
A comienzos del año 2007 se dejó de pruebas, y comenzó a tomar
mediciones acerca de Júpiter y el entorno que lo rodeaba. El 14 de febrero
entró en su esfera de influencia, provocando una tremenda aceleración, que se
incrementaría el día del sobrevuelo, el 28. Sobrevolando Júpiter a 2.305
millones de kilómetros de las capas altas de la atmósfera, la velocidad de New Horizons se incrementó
sustancialmente, elevó la inclinación sobre la eclíptica, y lo más interesante,
hizo una interesante disección del planeta y varios de sus satélites. Se
convirtió en la nave más rápida en cubrir la distancia entre la Tierra y el
hermano mayor del sistema (en apenas 13 meses), en la octava que se acercaba
allí, y pasó cuatro veces más cerca que el anterior visitante, Cassini.
Además de ser una prueba para comprobar el rendimiento de los
instrumentos, la sonda cumplió un programa muy importante en un objeto en
constante cambio. Analizó la magnetosfera y la magnetocola (la primera vez en
la historia), la dinámica atmosférica, el débil anillo, y en la medida posible,
los satélites. Para ello usaría Alice
para estudiar las auroras jovianas y observar las atmósferas de Júpiter y de
los satélites galileanos; Ralph, para
realizar imágenes y exámenes espectrales de las superficies de los satélites,
para localizar puntos calientes en la cara nocturna de Io, observar el
terminador y la dinámica atmosférica joviana; LORRI se encargaría de
monitorizar los movimientos por la atmósfera joviana, buscaría cambios en las
superficies de los satélites galileanos, actividad volcánica en Io, nuevas
lunas, observaría el anillo y caracterizaría dos lunas exteriores; SWAP
detectaría la ionización de partículas alrededor de Io, a la vez que
caracterizaría la magnetocola joviana; PEPPSI mediría los flujos de partículas
energéticas para averiguar cómo el plasma ionizado se acelera y se distribuye
por la magnetosfera, mientras que estudiaría las partículas de alta energía de
la magnetosfera; y VBSDC buscaría flujos de polvo cósmico y mediría el tamaño
de las partículas de polvo por toda la longitud de la magnetocola.
El 28 de febrero se convirtió en un día de febril actividad. La
observación de los satélites galileanos fue relativamente corta, debido a la
mala posición de paso respecto a ellos. Otros satélites también fueron
observados: lunas interiores como Amaltea, lunas exteriores como Himalia y
Elara. Quien dio
el cante como se esperaba fue Io, en el cual New Horizons pudo observar nada menos
que tres erupciones por parte de varios volcanes del satélite: Tvashtar,
Prometeo y Masubi. En el lado nocturno, varios puntos calientes aparecían por
todo el hemisferio. Si bien las secuencias a Europa, Ganímedes y Calixto fueron
tomadas desde lejos mostraron detalles interesantes de sus superficies. La
aparición de la Pequeña Mancha Roja (o Red Junior, como nos gusta llamarla) nos
permitió hacer cálculos sobre los vientos que soplan por toda la atmósfera,
cuya dinámica fue estudiada con exquisito detalle, ya que fue una de las cosas
que no se pudieron hacer durante la misión Galileo,
por los motivos que todos conocen. Y finalmente, tras alejarse del planeta,
pudo estudiar durante dos meses la magnetocola joviana, dándonos detalles muy
valiosos sobre cómo funciona esta gigantesca región que se extiende hasta más
allá de la órbita de Saturno. Después de enviar su último paquete de datos, en
julio New Horizons entró por primera
vez en hibernación, y usó por primera vez la baliza de monitorización. En
total, y gracias a la menor distancia que la que habrá entre la Tierra y Plutón,
la sonda envió más datos del sobrevuelo joviano que la que se espera que nos
transmita del encuentro con el último planeta.
A partir de entonces, y hasta principios del 2015, New Horizons ha estado generalmente
apagada, con solo algunos sistemas de control en marcha para ir comunicando
semanalmente su estado. Cada seis meses, la sonda era despertada para realizar
un chequeo de de su estado, se enviaba nuevo software de control, para poder
realizar la misión plutoniana, y si se terciaba, refinaba un poco el rumbo por
si acaso se desviaba. Así, cruzó la órbita de Saturno el 8 de junio del 2008,
el 29 de diciembre del 2009 cruzaba el punto medio del viaje entre la Tierra y
su destino, el 18 de marzo del 2011 (el mismo día
que MESSENGER entraba en órbita de Mercurio) pasaba la órbita de Urano,
y el 24 de agosto del 2014, la de Neptuno (del cual ya realizó alguna imagen
mediante LORRI el 23 de junio del 2010).
Aproximadamente, la fase de observación de Plutón empezará 5 meses
antes de su máxima aproximación. Durante esos días, el planeta y sus satélites
no serán más que puntos, sin embargo, servirán de referencia para que New Horizons navegue apropiadamente para
situarse en una ventana de apenas 300 km., mediante la cual se podrán cumplir
los objetivos científicos previstos. Obviamente, y como ya hizo la sonda Dawn con Vesta, cada vez que se aproxime
más a Plutón y el resto de miembros de la familia la resolución irá mejorando.
A partir de entonces Ralph se unirá a
LORRI en la tarea de caracterizar todos los cuerpos, tanto geográficamente como
mineralógicamente. A una distancia aproximada de 100 millones de kilómetros, la
rotación de 6.4 días del planeta
permitirá realizar los primeros mapas de Plutón, Caronte, Nyx, Hydra, Kerberos
y Styx, los últimos miembros de la familia, descubiertos en el 2011 y el 2012. A
medida que se vaya acercando, los mapas irán actualizándose, para tratar de
buscar cambios por todo el globo. Finalmente, el 14 de julio se espera que la
sonda pase a una distancia de 10.000 km. del planeta, y a 27.000 km. de
Caronte, aunque se espera que, gracias a las imágenes tomadas durante la
aproximación, estas distancias se acorten significativamente. Dependiendo de la
distancia final, LORRI podría adquirir imágenes de resoluciones menores a 25
metros.
Los objetivos científicos que se buscan en Plutón se dividen en tres
categorías: primarios, secundarios y terciarios. La primera categoría posee
tres objetivos. Primero, caracterizar la geología y morfología de Plutón y
Caronte; segundo, cartografiar las composiciones químicas de ambos cuerpos; y
tercero, caracterizar la atmósfera neutral de Plutón y calcular su ratio de
escape. El no cumplimiento de alguno de estos tres requisitos supone un fracaso
de la misión.
Los objetivos secundarios son muchos y esperados: caracterizar la
variabilidad temporal de la superficie y la atmósfera de Plutón; adquirir
imágenes estereoscópicas de zonas escogidas de la superficie del planeta;
cartografiar las regiones del terminador en Plutón y Caronte en alta resolución;
cartografiar las composiciones químicas de zonas seleccionadas de la superficie
planetaria en alta resolución; buscar moléculas neutrales como hidrocarburos o
nitritos en la atmósfera; buscar trazas de atmósfera en torno a Caronte;
determinar los albedos de Plutón y Caronte; y cartografiar las temperaturas
superficiales de ambos cuerpos. Sin ser excesivamente necesarios, se espera que
se consigan muchos de estos objetivos. En cuanto a los terciarios, son también
tres: caracterizar el entorno de partículas energéticas en torno a Plutón; refinar los parámetros de masas, órbitas y
dimensiones de Plutón y Caronte; y buscar lunas adicionales y anillos. Estos
objetivos son deseados, pero pueden no ser investigados a causa de las
prioridades de la misión. Muchos de los objetivos pueden hacerse extensivos a
las nuevas lunas.
La totalidad de los datos adquiridos durante el encuentro no podrá
transmitirse inmediatamente. A causa de la gigantesca distancia (casi 5.000
millones de kilómetros de distancia) y la demanda de otras sondas por el tiempo
de las antenas de la Red de Espacio Profundo, este proceso se puede alargar
hasta 9 meses. Se necesitaría un mes de emisión directa para hacerlo, pero como
no es la única sonda que circula por el espacio, tendrá que esperar a las
prioridades de las antenas. Dependiendo de la distancia y del alineamiento
entre New Horizons y la Tierra, el
ratio de descarga podría ser de apenas 600 o 1.200 bits por segundo.
Cuando la transmisión de los datos finalice, regresará a modo de crucero
en hibernación. Durante el tiempo de viaje entre Júpiter y Plutón, los
científicos del proyecto han lanzado una llamada a la comunidad astronómica
para buscar objetos del cinturón de Kuiper cerca de la trayectoria de la sonda
y que dispongan de tamaños alrededor de los 50 o 100 km. de diámetro. Como la
capacidad de maniobra de New Horizons
es bastante limitada, sería deseable encontrar alguno que cruzara el rumbo de
esta sonda. Si esto es posible, las actividades podrían ser similares a las
realizadas durante la aproximación y sobrevuelo de Plutón. Dependiendo del
aguante del RTG, y de la suerte, se podrían investigar varios, antes de que la
sonda acompañe a Pioneer 11 y a las Voyager 1 y 2 en su camino interestelar.
Preparémonos, lo mejor está por llegar.
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