El asteroide 4 Vesta, desde Dawn
sábado, 31 de diciembre de 2016
Resumen del año 2016
En fin, se acaba el año y toca resumir. Si un acontecimiento ha
marcado el 2016 es el retorno al hermano mayor del sistema, Júpiter. Así es, ya
que el 4 de julio la bella dama del espacio, la sonda Juno, entró en su órbita para una misión que nos llevará a intentar
entender al mayor planeta del sistema solar por dentro, cómo funciona, y como
afecta al entorno que le rodea. Todo hay que decirlo, tras esta llegada
exitosa, un problema con las válvulas del sistema de propulsión principal han
evitado que esté en la órbita que le diseñaron, y esperemos que el año que
viene baje a ella. No importa, ya que la información que tenemos hasta ahora es
tremenda, y nos sirve como aperitivo para lo que está por llegar. Marte ha sido
otro centro de atención, porque ha recibido savia nueva. Lanzadas el mes de marzo,
tanto ExoMars TGO como su aterrizador
Schiaparelli alcanzaron el planeta
rojo, y mientras el orbitador sigue en una forma excelente, su complemento de
superficie nos narró su descenso, pero un problema evitó que nos contara su
aterrizaje. A pesar de esta baja, ahora tenemos nueva cifra récord de vehículos
funcionando allí, nada menos que ocho, y es más que seguro que en el 2018
llegue otro más que sumar a la cuenta. Sobre los que están allí, siguen
trabajando, con Curiosity taladrando
como nunca (y con pequeños problemas por el camino), con Opportunity abandonando el Marathon Valley para recorrer todavía
más el borde del cráter Endeavour (y de paso tratar de estudiar unos
pequeños
barrancos que hay allí), con Mars Odyssey
y MRO cumpliendo años en Marte (15 el
primero, 10 el segundo), y el resto sigue sin más problemas. Ya hace un año que
Akatsuki alcanzó Venus a la segunda,
y ya en misión principal, nos regala, de cuando en cuando, asombrosas postales
desde la diosa de la belleza. Y mientras, por Saturno, nuestra cronista desde
allá, la venerable sonda Cassini,
cierra el que es su último año completo de indagación, y está ya en la
penúltima fase de su tarea. Con tiempo aún hasta su reentrada el 15 de
septiembre, todavía tiene mucho que hacer, con sus anillos, con sus satélites
pequeños, con el propio planeta, etc., pero este año tampoco ha estado
descansando, ya que nos ha intrigado con su exploración de los fondos de los
lagos de Titán (embarrados), nuevos cañones que culminan en sus lagos, el
fascinante cambio de tiempo en su polo norte del satélite gigante, nuevas
intrigas sobre sus anillos, y otras cosas. Para sorpresa de todos, en el
cinturón de asteroides sigue nuestra aventurera, la sonda Dawn que, tras observar Ceres desde más cerca que nunca, y con una
misión extendida aprobada (tras entregar muchísimo más de lo que le pedimos
originalmente) ha remontado el vuelo, y se encuentra a más de 7.000 km. de su
superficie, para ampliar todo lo que nos ha enseñado hasta la fecha. No sabemos
cuánto más durará, pero este tiempo será sin duda bienvenido. No nos olvidamos
de la última gran aventurera del sistema solar: New Horizons. Ahora que ha vaciado el cofre del tesoro, se prepara
para su nueva tarea, que es la de estudiar de lejos los objetos del Cinturón de
Kuiper que pasen frente a su objetivo, y que culminará con el broche de oro de
examinar uno de cerca, el 2014 MU69, el 1 de enero del 2019. Entre tanto, hemos sido testigos de cómo ese punto de luz llamado Plutón (y sus satélites) se
convertían en astros fascinantes,
demostrando que el planeta es un lugar vivo,
y sus satélites, lugares a los que volver, como al propio Plutón. Y un acontecimiento ocurrió a mitad de año, y es la resurrección de un observatorio solar tras 22 meses de silencio: STEREO-Behind. A pesar de unos primeros esfuerzos de recuperarlo, esta sonda sigue más o menos como estaba en el momento del primero contacto, y van a esperar a que esté más cerca para hacer un nuevo intento serio para devolverla a la actividad. No nos
podemos olvidar de los exoplanetas. A la nueva ristra de ellos confirmados a
partir de los datos de Kepler (que
elevan la cuenta a más de 2000) hay otros que en cierta medida reclaman
atención, como el más cercano a nosotros, Proxima b, orbitando alrededor de la
estrella más próxima al
Sol, Proxima Centauri, y sobre el que se está
debatiendo enormemente, o como el sistema TRAPPIST-1, tres planetas orbitando
una pequeña y fría estrella, y con posibilidades de que alguno de ellos pueda
ser tipo Tierra. Y en el resto de noticias del cosmos, mucho y variado, y
posiblemente las que destaquemos sean la del descubrimiento de la primera
estrella de neutrones en la galaxia de Andrómeda por parte de XMM-Newton, y sobre todo, el hallazgo, por primera vez, de ondas gravitacionales emitidas por la fusión de agujeros negros. Y hay que decirlo, tanto XMM-Newton
como su hermano de la NASA Chandra
han cumplido 17 años de trabajo impecable, y todo lo que les espera todavía. No
tenemos recursos como ellos allí arriba. Y por aquí abajo, en la Tierra, la
ciencia terrestre sigue en marcha, con un resultado sobre todo que enfada, que
es la detección de emisiones contaminantes de dióxido de azufre no reconocidas, por parte
de los satélites que hay en órbita. Por supuesto, se ha seguido monitorizando
el dióxido de carbono, observando y cuantificando los desastres, vigilando el
fenómeno de El Niño, ya acabado, y más cosas. Por supuesto, no nos olvidamos de la ISS, que este año ha recibido nuevo espacio habitable, en forma de módulo inflable, que no solo
cumple las expectativas, las está superando. También este
es el año del retorno al vuelo del cohete Antares,
el que envía la nave de carga Cygnus
al complejo, y tras dos vuelos en los que ha usado el veterano y fiable Atlas V, vuelve a los orígenes, aunque
con calma. En cuanto a la lista de altas, mucha ciencia terrestre, en forma de Jason-3, Sentinel-3A y Sentinel-1B,
GOES-R (ya GOES 16), CYGNSS y la misión japonesa a los cinturones de radiación ERG, ya conocida como Arase, pero
al espacio profundo, además de ExoMars
TGO y Schiaparelli, la misión de
recogida de muestras de un asteroide OSIRIS-REx,
elevada este mes de septiembre, cogiendo el billete de ida hacia el asteroide
Bennu. La de bajas es más bien corta: el sensor de vientos ISS-RapidScat (un problema con el suministro de energía), el ya
mencionado Schiaparelli (problemas en
el descenso y colisión con la superficie), el breve y trágico vuelo del
observatorio japonés Hitomi (problemas
informáticos y mal manejo) y, por supuesto, la misión que nos ha mantenido en
vilo estos últimos años: Rosetta y Philae, con ambas ya descansando al fin
en la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, enseñándonos cosas hasta
el mismísimo fin de misión, y todo lo que queda por analizar, comprender,
publicar y alucinar. Y lo que nos espera en el 2017: el aerofrenado de ExoMars TGO, el séquito marciano continuando
sus tareas, el sobrevuelo de OSIRIS-REx
a la Tierra en septiembre, nuevas misiones al planeta Tierra (dos o tres Sentinel más, la esperada ADM-Aeolus, el explorador de alta
atmósfera ICON), y el fin de misión
de dos misiones que se han hecho un hueco en la historia: Dawn en Ceres, y el más anunciado pero no menos doloroso, Cassini en Saturno, en el año en que
cumplirá los 20 desde su lanzamiento. Las despediremos como merecen. Y estaremos
aquí para relatarlo.
lunes, 5 de diciembre de 2016
Misión al planeta Tierra: CYGNSS
¿Cómo os quedáis si os decimos que estamos a punto de medir los
vientos oceánicos usando las señales GPS? Pues sí, ya que un proyecto está a
punto de ser enviado allí arriba para ello, para proporcionarnos una nueva
perspectiva de los ciclones tropicales, y sus sucedáneos.
¿Qué es una señal GPS? Básicamente, se trata de una emisión de radio
que lleva insertada un código de tiempo (procedente de un reloj atómico
enormemente exacto) que se corresponde al momento en que esta señal fue
transmitida. Para una determinación fiable y precisa de una localización, hacen
falta como mínimo tres señales independientes de cuatro satélites independientes.
Creado inicialmente con propósitos militares, el sistema de posicionamiento
global (actualmente GNSS, Sistema Global de Navegación por Satélite) está
compuesto de varias constelaciones: la estadounidense GPS, el sistema ruso
GLONASS, el sistema chino BeiDou, el sistem regional hindú IRNSS y el europeo Galileo (el único 100% civil actualmente). En realidad, transporte
lo que transporte, las señales GPS son lo que son: una emisión de radio, y como
tal, está sujeta a los efectos atmosféricos, oceánicos, etc. Aunque el primer
satélite en usar un receptor GPS para su geolocalización sobre la Tierra fue el
oceánico TOPEX/Poseidon, el primero
en usar científicamente estas señales fue el alemán CHAMP, en cuanto a sondeos de la alta atmósfera se refiere, algo
que ha continuado el tándem GRACE
desde el 2002 hasta la fecha. Tan rápida ha sido su implantación que los dos
satélites meteorológicos europeos MetOp
portan un sistema similar operacional. Con el tiempo, se ha investigado en
nuevas formas de usar las emisiones GPS
para la ciencia, y la dispersometría fue uno de ellos. Dado que muchas de estas señales están desaprovechadas, las que rebotan en la superficie oceánica son distorsionadas por los efectos de la velocidad del viento y, como poseen una frecuencia distinta a la de los instrumentos activos, son capaces de atravesar las enormes concentraciones de precipitación en las zonas próximas a la pared del ojo de un huracán o similar. Tras mucho desarrollo, al fin hay una misión lista para llevar esta dispersometría por GNSS desde el espacio, pero… ¿con un satélite?, no, con ocho.
para la ciencia, y la dispersometría fue uno de ellos. Dado que muchas de estas señales están desaprovechadas, las que rebotan en la superficie oceánica son distorsionadas por los efectos de la velocidad del viento y, como poseen una frecuencia distinta a la de los instrumentos activos, son capaces de atravesar las enormes concentraciones de precipitación en las zonas próximas a la pared del ojo de un huracán o similar. Tras mucho desarrollo, al fin hay una misión lista para llevar esta dispersometría por GNSS desde el espacio, pero… ¿con un satélite?, no, con ocho.
Encuadrado en el programa Earth System Science Pathfinder, que ha dado
otras misiones como GRACE y OCO-2, es la primera de toda una serie
de proyectos denominada Earth Venture, que usará tanto misiones completas como
instrumentos para realizar ciencia innovadora. Como la primera de estas
misiones, CYGNSS (Sistema Global de
Navegación por Satélite para Ciclones) es una prueba de concepto para comprobar
que este método de medición funciona, tomando por el camino datos imposibles de
obtener usando otras técnicas. Como hemos dicho, son ocho los satélites, porque
para tomar las mediciones necesarias un único satélite se quedaría corto,
mientras una constelación ofrece una mayor oportunidad de muestreo en el
dinámico ambiente de una tormenta tropical.
A diferencia de muchas de las misiones que hemos relatado en esta Crónica,
los ocho satélites CYGNSS son
pequeños microsatélites, con medidas de 51 centímetros de largo, 59 de ancho y
22 de alto, y una vez desplegados en el espacio, una envergadura de 160
centímetros. Tienen forma triangular, más estrecha en el lado terrestre, y más
ancho en el espacial, contando en su interior con todo lo necesario para funcionar
en un paquete completamente integrado. Todos los elementos son de amplia
herencia, usados en muchas misiones, tanto de órbita terrestre como de espacio
profundo. Eso sí, la redundancia es funciona o selectiva. El poco espacio
obliga. Su ordenador está centralizado en el procesador de doble núcleo LEON3 FT,
y a su alrededor se ha construido la arquitectura Centaur, para
ejercitar todas las operaciones de a bordo, y va acompañado por un grabador de datos de 4 GB empleando tecnología de memoria flash. Sus comunicaciones son mediante un sistema de banda-S, empleando un sistema bidireccional (emisión y recepción) conectado a dos antenas del tipo parche de microtiras, una en la parte inferior y otra en la superior. La energía la recibe del Sol, empleando las células solares colocadas por todas las superficies disponibles, tanto en los paneles frontal y trasero, inferiores, y sobre todo, los superiores, a los que van conectados los paneles desplegables. Estos
poseen tres secciones por panel, y emplean células de alta eficiencia, totalizando una superficie activa de 0.71 metros cuadrados, suficiente para alimentar los sistemas de a bordo, y al tiempo cargar las dos pequeñas baterías de ión-litio. Estabilizados en sus tres ejes, carecen de toda propulsión, empleando para ello un sistema de referencia inercial, un escáner estelar, tres ruedas de reacción acopladas a sistemas de descompensación magnética y un magnetómetro, además de sensores solares. En cuanto al control termal, emplea mantas multicapa, radiadores, y diversos tratamientos sobre varias de las superficies. La única carga útil de cada satélite se llama DDMI, Instrumento de Cartografía de Retraso Doppler. Está compuesto por el Receptor de Cartografía de Retraso, dos antenas receptoras GPS (en las superficies superior e inferior de cada satélite) y cinco receptores GPS, uno para la tarea habitual de posicionar el satélite alrededor de la Tierra, y otros cuatro para realizar el procesado de señal para las mediciones científicas. Cada receptor modificado generará un mapa de Retraso Doppler, y con los cuatro, se consigue extraer la velocidad del viento en superficie. Pero al ser una constelación, el resultado serán 32 de estos mapas de Retraso Doppler para conseguir mediciones de la velocidad del viento más exactas. Toda esta información será guardada en un grabador propio, con capacidad de 1 GB. La masa de cada satélite es de 24 kg.
ejercitar todas las operaciones de a bordo, y va acompañado por un grabador de datos de 4 GB empleando tecnología de memoria flash. Sus comunicaciones son mediante un sistema de banda-S, empleando un sistema bidireccional (emisión y recepción) conectado a dos antenas del tipo parche de microtiras, una en la parte inferior y otra en la superior. La energía la recibe del Sol, empleando las células solares colocadas por todas las superficies disponibles, tanto en los paneles frontal y trasero, inferiores, y sobre todo, los superiores, a los que van conectados los paneles desplegables. Estos
poseen tres secciones por panel, y emplean células de alta eficiencia, totalizando una superficie activa de 0.71 metros cuadrados, suficiente para alimentar los sistemas de a bordo, y al tiempo cargar las dos pequeñas baterías de ión-litio. Estabilizados en sus tres ejes, carecen de toda propulsión, empleando para ello un sistema de referencia inercial, un escáner estelar, tres ruedas de reacción acopladas a sistemas de descompensación magnética y un magnetómetro, además de sensores solares. En cuanto al control termal, emplea mantas multicapa, radiadores, y diversos tratamientos sobre varias de las superficies. La única carga útil de cada satélite se llama DDMI, Instrumento de Cartografía de Retraso Doppler. Está compuesto por el Receptor de Cartografía de Retraso, dos antenas receptoras GPS (en las superficies superior e inferior de cada satélite) y cinco receptores GPS, uno para la tarea habitual de posicionar el satélite alrededor de la Tierra, y otros cuatro para realizar el procesado de señal para las mediciones científicas. Cada receptor modificado generará un mapa de Retraso Doppler, y con los cuatro, se consigue extraer la velocidad del viento en superficie. Pero al ser una constelación, el resultado serán 32 de estos mapas de Retraso Doppler para conseguir mediciones de la velocidad del viento más exactas. Toda esta información será guardada en un grabador propio, con capacidad de 1 GB. La masa de cada satélite es de 24 kg.
Los ocho satélites serán elevados en un único vuelo, y dadas sus
modestas dimensiones, pueden recurrir al célebre Pegasus-XL. Eso sí, para encajar, se ha construido un módulo dedespliegue en dos filas, cada una conteniendo cuatro de los microsatélites. Además,
el viaje es de cuidado: de sus instalaciones de ensamblaje y pruebas han
viajado a la base de la fuerza aérea de Vandenberg, para su integración con el
cohete, y éste, en el avión de transporte Stargazer.
Con todas las operaciones acabadas allí, volará a Cabo Cañaveral, a la espera
del día de lanzamiento, fijado para el 12 de
diciembre. Ese día, el Stargazer despegará hacia la localización de lanzamiento, a unos 60 km. de la costa, y a una altitud de 11.800 metros. Tras esto, el Pegaus-XL será soltado, y tras cinco segundos de caída libre, arrancará el motor de su primera fase, iniciando su misión. La órbita para la constelación CYGNSS es una a 510 km. de altitud sobre la Tierra, con una inclinación de 35º con respecto al ecuador. Desde esta trayectoria tiene acceso a las regiones tropicales en las que surgen estos fenómenos meteorológicos. Tras la separación y despliegue, y después de 60 días de chequeos, su misión comenzará.
diciembre. Ese día, el Stargazer despegará hacia la localización de lanzamiento, a unos 60 km. de la costa, y a una altitud de 11.800 metros. Tras esto, el Pegaus-XL será soltado, y tras cinco segundos de caída libre, arrancará el motor de su primera fase, iniciando su misión. La órbita para la constelación CYGNSS es una a 510 km. de altitud sobre la Tierra, con una inclinación de 35º con respecto al ecuador. Desde esta trayectoria tiene acceso a las regiones tropicales en las que surgen estos fenómenos meteorológicos. Tras la separación y despliegue, y después de 60 días de chequeos, su misión comenzará.
precipitación, y medirá esta misma velocidad del viento en superficie en la zona de los núcleos internos de los sistemas tropicales, con la suficiente frecuencia como para comprender su formación y rápida intensificación. El resultado final debe ser un mejor entendimiento de cómo se forman estas tormentas, si se refuerzan o no, y cuánto se refuerzan, para así contribuir a la mejora de los pronósticos meteorológicos acerca de los ciclones tropicales, y de el rumbo que éstos seguirán una vez formados.
Desde aquí celebramos las misiones innovadoras, solo que todavía
estamos encadenados a la superficie oceánica. El año que viene, llega otro
innovador al juego de la velocidad del viento, por parte de la ESA, y ya
hablaremos de él.
miércoles, 30 de noviembre de 2016
sábado, 12 de noviembre de 2016
Misión al planeta Tierra: GOES-R
Actualmente, el lanzamiento de satélites a órbitas geoestacionarias es
el pan nuestro de cada día, de tal manera que no aparecen en los servicios de
prensa, salvo por accidentes. Ahí arriba, la mayoría son de telecomunicaciones,
aunque una pequeña parte están allí para otras tareas distintas: los estudios
meteorológicos. Pronto se lanzará un satélite meteorológico de nueva
generación, que trae nuevas prestaciones para proporcionar más y mejor
información para las agencias que se encargan de este tema.
La idea de un satélite de órbita geoestacionaria la tuvo el escritor
de ciencia-ficción Arthur C. Clarke. Cuando arrancó la época espacial, todavía
se tardaron casi diez años en poner allí arriba el primer satélite
geoestacionario. Se llamaba ATS-1,
acrónimo de Satélite de Aplicaciones Tecnológicas, un nombre que delata que se
trataba de un demostrador con la misión de probar allí arriba las tecnologías
que serían necesarias una vez se empezara a usar ampliamente esta posición
sobre la Tierra. Este primer satélite de la NASA portaba una cámara de
demostración que fue el modelo de los que serían los primeros sistemas de
imágenes de los satélites geoestacionarios para meteorología, que tuvo gran
éxito. Tras varios experimentos más, la NASA
encargó una serie de satélites innovadores, siendo los primeros diseñados
específicamente para proporcionar servicios meteorológicos desde trayectoria
geoestacionaria. Respondían al acrónimo de SMS,
Satélites Meteorológicos Sincrónicos, y fueron lanzados entre 1974 y 1975. Se trataba
de un diseño simple, tipo tambor, estabilizados a una rotación de 100 rpm, y equipaban como instrumento principal el radiómetro VISSR, capaz de, cada 30 minutos, obtener imágenes en luz visible de día (resolución de 900 metros) e infrarrojas por la noche (resolución, 9 km.). Junto con esta cámara, también equipó un sistema de monitorización de entorno espacial, encargado de vigilar la actividad solar desde su percha a 36.357 km. Otro equipo de a bordo era un sistema de retransmisión de datos desde distintos tipos de plataformas meteorológicas basadas en Tierra. Una vez lanzados y puestos en su lugar, SMS-1 ocupó una posición a 75º Oeste, permitiéndole ver la costa este americana, el mar Caribe, y la mitad occidental del océano Atlántico, mientras que SMS-2 fue colocado en una posición 135º W, observando la costa oeste americana, parte del mar Caribe, y el océano Pacífico oriental. En realidad, estos satélites no eran más que partes de un programa mundial, el denominado GARP (Programa de Investigación Global de la Atmósfera) involucrando todo tipo de experimentos, y la joya eran los satélites meteorológicos geoestacionarios, que en 1977 serían seis: los dos SMS de la NASA, el primer Meteosat europeo (colocado para observar Europa, África, y el océano atlántico oriental), los primeros satélites meteorológicos geoestacionarios soviéticos (posicionados para observar gran parte de Asia y el océano Índico) y el primer GMS japonés, situado para vigilar extremo oriente, Australia, y el océano Pacífico occidental, proporcionando así una visión global de la meteorología terrestre. Tan importantes resultaron estos dos SMS que la agencia NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) recibió la misión de operar estos satélites, y los que les siguieran, para mantener un flujo continuo de datos meteorológicos desde órbita geoestacionaria, colocándolos al final a la altitud ya tradicional de 35.792 km. sobre la Tierra. Así, el que hubiera sido SMS-C se convirtió en GOES-A, el primer Satélite Medioambiental Operacional Geoestacionario. De esta forma arrancó toda una generación de satélites que siguen funcionando hoy. La NASA ha construido y lanzado para NOAA hasta la fecha cuatro series de satélites GOES. La primera (GOES-A, B y C) eran prácticamente idénticos a los
SMS, siendo lanzados entre 1975 y 1978. La segunda serie GOES (GOES-D, E, F, G y H) era similar en diseño, aunque incorporaba mejoras, entre ellas un nuevo instrumento principal: VAS, el Escáner Atmosférico VISSR, que combinaba las funciones de cámara de los instrumentos anteriores con un escáner capaz de obtener mediciones de temperatura y humedad atmosféricas mediante perfiles verticales. La pega era que estos dos tipos de mediciones no podían obtenerse de forma simultánea. A esta serie también pertenece el único (GOES-G) que no alcanzó la órbita, como consecuencia de una anomalía en su cohete. Estos satélites fueron lanzados entre 1980 y 1987. La siguiente serie GOES fue introducida en 1994, y se trataba de un diseño completamente nuevo, con un bus en forma de caja, un enorme panel solar articulado, y estabilizado por rotación. Como la serie GOES-I (GOES-I, J, K, L y M), disponía de más y mejor instrumentación, con cámara y escáner
separados, y con un sistema para obtener imágenes de pequeña escala. Además, incorporó receptores para el sistema de búsqueda y rescate COSPAS-SARSAT. El último de la serie, además, incorporó una cámara de rayos X dedicada exclusivamente para observar al Sol. Estos satélites fueron lanzados hasta el 2001. La última serie hasta ahora es la que está en operaciones, la GOES-N, con tres ejemplares (GOES-N, O y P), puestos en órbita entre el 2006 y el 2010, siendo apenas versiones mejoradas de la serie anterior. En vista que estos satélites GOES, aunque válidos, se van quedando obsoletos, y debido a los cambios producidos en la prioridad de los datos geoestacionarios, se hace necesaria toda una nueva generación de satélites, la serie GOES-R.
de un diseño simple, tipo tambor, estabilizados a una rotación de 100 rpm, y equipaban como instrumento principal el radiómetro VISSR, capaz de, cada 30 minutos, obtener imágenes en luz visible de día (resolución de 900 metros) e infrarrojas por la noche (resolución, 9 km.). Junto con esta cámara, también equipó un sistema de monitorización de entorno espacial, encargado de vigilar la actividad solar desde su percha a 36.357 km. Otro equipo de a bordo era un sistema de retransmisión de datos desde distintos tipos de plataformas meteorológicas basadas en Tierra. Una vez lanzados y puestos en su lugar, SMS-1 ocupó una posición a 75º Oeste, permitiéndole ver la costa este americana, el mar Caribe, y la mitad occidental del océano Atlántico, mientras que SMS-2 fue colocado en una posición 135º W, observando la costa oeste americana, parte del mar Caribe, y el océano Pacífico oriental. En realidad, estos satélites no eran más que partes de un programa mundial, el denominado GARP (Programa de Investigación Global de la Atmósfera) involucrando todo tipo de experimentos, y la joya eran los satélites meteorológicos geoestacionarios, que en 1977 serían seis: los dos SMS de la NASA, el primer Meteosat europeo (colocado para observar Europa, África, y el océano atlántico oriental), los primeros satélites meteorológicos geoestacionarios soviéticos (posicionados para observar gran parte de Asia y el océano Índico) y el primer GMS japonés, situado para vigilar extremo oriente, Australia, y el océano Pacífico occidental, proporcionando así una visión global de la meteorología terrestre. Tan importantes resultaron estos dos SMS que la agencia NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) recibió la misión de operar estos satélites, y los que les siguieran, para mantener un flujo continuo de datos meteorológicos desde órbita geoestacionaria, colocándolos al final a la altitud ya tradicional de 35.792 km. sobre la Tierra. Así, el que hubiera sido SMS-C se convirtió en GOES-A, el primer Satélite Medioambiental Operacional Geoestacionario. De esta forma arrancó toda una generación de satélites que siguen funcionando hoy. La NASA ha construido y lanzado para NOAA hasta la fecha cuatro series de satélites GOES. La primera (GOES-A, B y C) eran prácticamente idénticos a los
SMS, siendo lanzados entre 1975 y 1978. La segunda serie GOES (GOES-D, E, F, G y H) era similar en diseño, aunque incorporaba mejoras, entre ellas un nuevo instrumento principal: VAS, el Escáner Atmosférico VISSR, que combinaba las funciones de cámara de los instrumentos anteriores con un escáner capaz de obtener mediciones de temperatura y humedad atmosféricas mediante perfiles verticales. La pega era que estos dos tipos de mediciones no podían obtenerse de forma simultánea. A esta serie también pertenece el único (GOES-G) que no alcanzó la órbita, como consecuencia de una anomalía en su cohete. Estos satélites fueron lanzados entre 1980 y 1987. La siguiente serie GOES fue introducida en 1994, y se trataba de un diseño completamente nuevo, con un bus en forma de caja, un enorme panel solar articulado, y estabilizado por rotación. Como la serie GOES-I (GOES-I, J, K, L y M), disponía de más y mejor instrumentación, con cámara y escáner
separados, y con un sistema para obtener imágenes de pequeña escala. Además, incorporó receptores para el sistema de búsqueda y rescate COSPAS-SARSAT. El último de la serie, además, incorporó una cámara de rayos X dedicada exclusivamente para observar al Sol. Estos satélites fueron lanzados hasta el 2001. La última serie hasta ahora es la que está en operaciones, la GOES-N, con tres ejemplares (GOES-N, O y P), puestos en órbita entre el 2006 y el 2010, siendo apenas versiones mejoradas de la serie anterior. En vista que estos satélites GOES, aunque válidos, se van quedando obsoletos, y debido a los cambios producidos en la prioridad de los datos geoestacionarios, se hace necesaria toda una nueva generación de satélites, la serie GOES-R.
Este nuevo ejemplar es más grande, más pesado, con más y mejor
instrumentación, y ofrece más servicios. Para su construcción se han basado en
la plataforma A2100 de la firma Lockheed Martin, usada en decenas de satélites
de telecomunicaciones y de GPS. Cuenta con unas dimensiones de 6.1 x 5.6 x 3.9
metros, divididos entre el módulo de carga útil y el de servicio. Todas las
funciones están duplicadas para ofrecer redundancia y un máximo tiempo de
servicio (al menos 15 años), y todos los elementos de hardware tienen
sustancial herencia en proyectos anteriores, como el ordenador, o las
comunicaciones, así como el sistema de control de actitud.
Una de las partes importantes del satélite es su motor de apogeo, del tipo LEROS, que lo usará para situarse en órbita geoestacionaria. No es su única propulsión, ya que empleará pequeños motores para maniobrar alrededor de la órbita geoestacionaria, y cambiar su posición. Por supuesto, el control termal es el habitual. Su instrumentación está formada por seis elementos. El principal para observación terrestre es ABI, la Cámara Base Avanzada. Supone una inmensa mejora respecto a anteriores cámaras de GOES, ya que puede combinar las funciones de la cámara y el escáner de satélites anteriores. Lo más importante es que ofrece una mayor capacidad de observación gracias a una mayor cobertura en longitud de onda, pasando de cinco en sensores anteriores a 16, desde el visible (bandas azul, verde y roja) hasta el infrarrojo desde 0.86
hasta 13.3 micrones, ofreciendo muchos más productos y servicios. No solo eso, también es capaz de ofrecer tres veces más resolución espectral, cuatro veces más resolución espacial, y cinco veces más resolución temporal. Cuenta con cuatro modos de funcionamiento: el modo por defecto es el modo de todo el disco, capaz de obtener imágenes de la Tierra cada cinco minutos, con resoluciones que van de los 500 metros a los dos km. El segundo modo es el de mesoescala. En él ofrece una cobertura en forma cuadrada cubriendo una franja de 1000 x 1000 km. cada 30 segundos, con una resolución idéntica al modo anterior. El tercer modo, el de Estados Unidos continental o CONUS, cubre un rectángulo de 5000 x 3000 km. sobre Estados Unidos, obteniendo una imagen cada 5 minutos, con idéntica resolución que en los modos anteriores. El último es el modo Flex, que combinará el uso de los tres anteriores ofreciendo un escaneo de todo el disco cada 15 minutos, uno de CONUS cada cinco minutos y dos de meso escala cada un minuto (o una sub-región cada 30 segundos). El segundo que observará la Tierra es GLM, el Cartógrafo de Rayos Geoestacionario. Es el
primer instrumento dedicado a observar rayos desde órbita geoestacionaria, y en cierta medida, deriva del sensor LIS que incorporó el satélite TRMM. GLM equipa un sistema óptico de alta calidad acoplado a un sensor CCD de 1372 x 1300 pixels. Sintonizado en una longitud de onda de 777.4 nm, es capaz de obtener imágenes a un ritmo de una cada dos milisegundos, de ahí su característica de ser un sistema de alta velocidad, con una resolución vertical de 8 km. El propósito es observar la cantidad de rayos total (dentro de una nube, entre nubes, y de nube a la superficie) de manera continua, permitiendo obtener información tal como frecuencia del evento o localización y extensión, midiendo así la extensión y potencia de tormentas o ciclones tropicales, información importante para los estudios meteorológicos, permitiendo así mejorar las predicciones de potentes eventos, potencialmente destructivos. Otros dos observarán continuamente al Sol, montados sobre el pivote del panel solar. EXIS, Sensores de Irradiación de ultravioleta Extremo y rayos X. Son en realidad dos sensores en un paquete único, diseñados para registrar la irradiación solar en estas dos longitudes de
onda. Esta irradiación se corresponde con la energía que se deposita en la alta atmósfera, capaz de bloquear las redes de comunicaciones, afectar a los sistemas de navegación por GPS o desconectar las redes de energía. Por ello, registrará eventos tales como llamaradas solares midiendo la cantidad de energía que emiten estos fenómenos. El Sensor de Rayos X (XRS, 0.05 - 0.8 nm) detectará eventos de protones solares capaces de atravesar el campo magnético terrestre, responsables de apagones en las emisiones de radio. Proporcionará más información para añadirla a las predicciones de la meteorología espacial. EUVS, el Sensor de Ultravioleta Extremo (5 – 127 nm), registrará la energía emitida por nuestra estrella que acaba depositada en la alta atmósfera, en capas como la ionosfera (poniendo en peligro las comunicaciones de alta frecuencia basadas en tierra) y la termosfera (causando la expansión de las capas altas atmosféricas, provocando un incremento en la fricción que sienten los satélites de órbita terrestre, lo que les lleva a perder altitud). Estos dos sensores son versiones mejoradas de algunos elevados anteriormente al espacio, continuando la serie temporal en estas longitudes de onda. SUVI, Cámara Solar Ultravioleta, sustituye la
cámara de rayos X montada en satélites GOES precedentes, pero proporcionará vistas globales de nuestra estrella, tratando de observar la actividad cuando ésta se produzca, permitiendo, por ejemplo, seguir la dirección de las erupciones solares. También se centrará en zonas activas en la superficie solar, como anticipo de los eventos explosivos que se dan en ellas. El propósito es proporcionar información sobre los eventos relacionados con la meteorología espacial, como tormentas geomagnéticas, capaces de provocar todo tipo de problemas como apagones de electricidad, bloqueos en las redes de comunicaciones, daños en los satélites, desactivación de los sistemas GPS, y otros efectos. Por las seis longitudes de onda que registrará esta cámara (30.4, 28.4, 17.1, 13.1 y 9.4 nm) se parece más a sistemas que ya llevan tiempo en el espacio, como el telescopio EIT de SOHO, EUVI de STEREO o AIA de SDO, y tiene el propósito de localizar agujeros coronales para pronosticar tormentas geomagnéticas, detectar y localizar llamaradas, generadores de eventos de partículas solares energéticas (que se depositan en los cinturones de Van Allen), monitorizar cambios en la corona solar como anticipo de eyecciones de masa coronal, detectar actividad más allá del limbo oriental para pronosticar la actividad solar, y analizar la complejidad de las regiones de llamaradas, para mejorar las predicciones de estos eventos. Los dos últimos son para estudios en el entorno
del satélite, o in situ. El Juego de sensores in-situ de Entorno Espacial SEISS está formado por cuatro instrumentos (EHIS, Sensor de Iones Pesados Energéticos; MPS-HI y MPS-LO, Sensores de Partículas Magnetosféricas, de alta y baja energía; y el Sensor de Protones Solares y Galácticos SGPS) con el propósito de medir los flujos de iones pesados, protones y electrones dentro de la magnetosfera, que pueden dañar satélites y herir a los astronautas, a través de descargas electrostáticas, además de alertar de altos flujos de partículas energéticas, para permitir reducir riesgos de daños a, entre otras cosas, las comunicaciones por radio. Y por último, el magnetómetro, o MAG, emplea un par de unidades de flujo saturado triaxiales, situados en un mástil desplegable, con el propósito de medir el entorno espacial para ver cómo el campo magnético terrestre controla la dinámica de las partículas cargadas en la zona externa de la magnetosfera, peligrosas para satélites y para astronautas. Proporcionará información sobre el nivel general de actividad geomagnética, permitiendo detectar repentinas tormentas magnéticas. Además de esta instrumentación, GOES-R ofrece otros servicios. Lo que llaman UPS, Servicios Únicos de Carga útil, se centra en cuatro tareas. La primera es GRB, la Re-retransmisión GOES, que reemplaza al anterior servicio GVAR (GOES Variable), y se ha diseñado para emitir los productos proporcionados por la instrumentación del satélite en casi tiempo real. Empleará un enlace de radio sintonizado en banda-L capaz de apoyar ratios de descarga de hasta 31 megabits por segundo, entregando imágenes de todos los canales de ABI comprimidos, así como lo producido por el resto de sensores. De esta manera se obtiene toda la información adquirida por el satélite prácticamente de manera instantánea, algo que los servicios meteorológicos agradecerán. DCS, Sistema de Recolección de Datos, es un enlace que se conecta con
plataformas basadas en Tierra (en la superficie, en el mar, o en globos aerostáticos) para retransmitir información medioambiental en los lugares en las que estas plataformas están ubicadas. El nuevo sistema de GOES-R es capaz de aceptar hasta 433 canales distintos, por los 266 anteriores, incrementando la cantidad de información a transmitir. EMWIN, la Red de Información Meteorológica para los Directores de las agencias de Emergencias, permite transmitir en casi tiempo real pronósticos meteorológicos, alertas, gráficos, y otra información directamente del Servicio Meteorológico Nacional estadounidense, y en lo que concierne a GOES-R, permite la transmisión de imágenes de baja resolución, junto con otros productos, mediante el servicio HRIT (Transmisión de Información de Alto Ratio) a terminales compatibles basadas en Tierra, equipo generalmente colocado en agencias
meteorológicas locales o regionales. Y por último, SARSAT, o Seguimiento de Búsqueda y Rescate Asistido por Satélite, es un sistema que detecta y localiza señales emitidas por balizas de emergencia a bordo de buques, aviones, o incluso equipos de mano para pequeños grupos de personas, retransmitiéndolas a estaciones de tierra, y de allí, al centro de control de SARSAT, que envía ayuda de manera inmediata. El de GOES-R funcionará a una frecuencia menor para así detectar señales más débiles. Sólo en el 2015 unas 250 personas fueron rescatadas por este servicio, que es parte del sistema internacional COSPAS-SARSAT. Una vez a plena carga en el momento del lanzamiento, dará un peso en báscula de 5.192 kg.
Una de las partes importantes del satélite es su motor de apogeo, del tipo LEROS, que lo usará para situarse en órbita geoestacionaria. No es su única propulsión, ya que empleará pequeños motores para maniobrar alrededor de la órbita geoestacionaria, y cambiar su posición. Por supuesto, el control termal es el habitual. Su instrumentación está formada por seis elementos. El principal para observación terrestre es ABI, la Cámara Base Avanzada. Supone una inmensa mejora respecto a anteriores cámaras de GOES, ya que puede combinar las funciones de la cámara y el escáner de satélites anteriores. Lo más importante es que ofrece una mayor capacidad de observación gracias a una mayor cobertura en longitud de onda, pasando de cinco en sensores anteriores a 16, desde el visible (bandas azul, verde y roja) hasta el infrarrojo desde 0.86
hasta 13.3 micrones, ofreciendo muchos más productos y servicios. No solo eso, también es capaz de ofrecer tres veces más resolución espectral, cuatro veces más resolución espacial, y cinco veces más resolución temporal. Cuenta con cuatro modos de funcionamiento: el modo por defecto es el modo de todo el disco, capaz de obtener imágenes de la Tierra cada cinco minutos, con resoluciones que van de los 500 metros a los dos km. El segundo modo es el de mesoescala. En él ofrece una cobertura en forma cuadrada cubriendo una franja de 1000 x 1000 km. cada 30 segundos, con una resolución idéntica al modo anterior. El tercer modo, el de Estados Unidos continental o CONUS, cubre un rectángulo de 5000 x 3000 km. sobre Estados Unidos, obteniendo una imagen cada 5 minutos, con idéntica resolución que en los modos anteriores. El último es el modo Flex, que combinará el uso de los tres anteriores ofreciendo un escaneo de todo el disco cada 15 minutos, uno de CONUS cada cinco minutos y dos de meso escala cada un minuto (o una sub-región cada 30 segundos). El segundo que observará la Tierra es GLM, el Cartógrafo de Rayos Geoestacionario. Es el
primer instrumento dedicado a observar rayos desde órbita geoestacionaria, y en cierta medida, deriva del sensor LIS que incorporó el satélite TRMM. GLM equipa un sistema óptico de alta calidad acoplado a un sensor CCD de 1372 x 1300 pixels. Sintonizado en una longitud de onda de 777.4 nm, es capaz de obtener imágenes a un ritmo de una cada dos milisegundos, de ahí su característica de ser un sistema de alta velocidad, con una resolución vertical de 8 km. El propósito es observar la cantidad de rayos total (dentro de una nube, entre nubes, y de nube a la superficie) de manera continua, permitiendo obtener información tal como frecuencia del evento o localización y extensión, midiendo así la extensión y potencia de tormentas o ciclones tropicales, información importante para los estudios meteorológicos, permitiendo así mejorar las predicciones de potentes eventos, potencialmente destructivos. Otros dos observarán continuamente al Sol, montados sobre el pivote del panel solar. EXIS, Sensores de Irradiación de ultravioleta Extremo y rayos X. Son en realidad dos sensores en un paquete único, diseñados para registrar la irradiación solar en estas dos longitudes de
onda. Esta irradiación se corresponde con la energía que se deposita en la alta atmósfera, capaz de bloquear las redes de comunicaciones, afectar a los sistemas de navegación por GPS o desconectar las redes de energía. Por ello, registrará eventos tales como llamaradas solares midiendo la cantidad de energía que emiten estos fenómenos. El Sensor de Rayos X (XRS, 0.05 - 0.8 nm) detectará eventos de protones solares capaces de atravesar el campo magnético terrestre, responsables de apagones en las emisiones de radio. Proporcionará más información para añadirla a las predicciones de la meteorología espacial. EUVS, el Sensor de Ultravioleta Extremo (5 – 127 nm), registrará la energía emitida por nuestra estrella que acaba depositada en la alta atmósfera, en capas como la ionosfera (poniendo en peligro las comunicaciones de alta frecuencia basadas en tierra) y la termosfera (causando la expansión de las capas altas atmosféricas, provocando un incremento en la fricción que sienten los satélites de órbita terrestre, lo que les lleva a perder altitud). Estos dos sensores son versiones mejoradas de algunos elevados anteriormente al espacio, continuando la serie temporal en estas longitudes de onda. SUVI, Cámara Solar Ultravioleta, sustituye la
cámara de rayos X montada en satélites GOES precedentes, pero proporcionará vistas globales de nuestra estrella, tratando de observar la actividad cuando ésta se produzca, permitiendo, por ejemplo, seguir la dirección de las erupciones solares. También se centrará en zonas activas en la superficie solar, como anticipo de los eventos explosivos que se dan en ellas. El propósito es proporcionar información sobre los eventos relacionados con la meteorología espacial, como tormentas geomagnéticas, capaces de provocar todo tipo de problemas como apagones de electricidad, bloqueos en las redes de comunicaciones, daños en los satélites, desactivación de los sistemas GPS, y otros efectos. Por las seis longitudes de onda que registrará esta cámara (30.4, 28.4, 17.1, 13.1 y 9.4 nm) se parece más a sistemas que ya llevan tiempo en el espacio, como el telescopio EIT de SOHO, EUVI de STEREO o AIA de SDO, y tiene el propósito de localizar agujeros coronales para pronosticar tormentas geomagnéticas, detectar y localizar llamaradas, generadores de eventos de partículas solares energéticas (que se depositan en los cinturones de Van Allen), monitorizar cambios en la corona solar como anticipo de eyecciones de masa coronal, detectar actividad más allá del limbo oriental para pronosticar la actividad solar, y analizar la complejidad de las regiones de llamaradas, para mejorar las predicciones de estos eventos. Los dos últimos son para estudios en el entorno
del satélite, o in situ. El Juego de sensores in-situ de Entorno Espacial SEISS está formado por cuatro instrumentos (EHIS, Sensor de Iones Pesados Energéticos; MPS-HI y MPS-LO, Sensores de Partículas Magnetosféricas, de alta y baja energía; y el Sensor de Protones Solares y Galácticos SGPS) con el propósito de medir los flujos de iones pesados, protones y electrones dentro de la magnetosfera, que pueden dañar satélites y herir a los astronautas, a través de descargas electrostáticas, además de alertar de altos flujos de partículas energéticas, para permitir reducir riesgos de daños a, entre otras cosas, las comunicaciones por radio. Y por último, el magnetómetro, o MAG, emplea un par de unidades de flujo saturado triaxiales, situados en un mástil desplegable, con el propósito de medir el entorno espacial para ver cómo el campo magnético terrestre controla la dinámica de las partículas cargadas en la zona externa de la magnetosfera, peligrosas para satélites y para astronautas. Proporcionará información sobre el nivel general de actividad geomagnética, permitiendo detectar repentinas tormentas magnéticas. Además de esta instrumentación, GOES-R ofrece otros servicios. Lo que llaman UPS, Servicios Únicos de Carga útil, se centra en cuatro tareas. La primera es GRB, la Re-retransmisión GOES, que reemplaza al anterior servicio GVAR (GOES Variable), y se ha diseñado para emitir los productos proporcionados por la instrumentación del satélite en casi tiempo real. Empleará un enlace de radio sintonizado en banda-L capaz de apoyar ratios de descarga de hasta 31 megabits por segundo, entregando imágenes de todos los canales de ABI comprimidos, así como lo producido por el resto de sensores. De esta manera se obtiene toda la información adquirida por el satélite prácticamente de manera instantánea, algo que los servicios meteorológicos agradecerán. DCS, Sistema de Recolección de Datos, es un enlace que se conecta con
plataformas basadas en Tierra (en la superficie, en el mar, o en globos aerostáticos) para retransmitir información medioambiental en los lugares en las que estas plataformas están ubicadas. El nuevo sistema de GOES-R es capaz de aceptar hasta 433 canales distintos, por los 266 anteriores, incrementando la cantidad de información a transmitir. EMWIN, la Red de Información Meteorológica para los Directores de las agencias de Emergencias, permite transmitir en casi tiempo real pronósticos meteorológicos, alertas, gráficos, y otra información directamente del Servicio Meteorológico Nacional estadounidense, y en lo que concierne a GOES-R, permite la transmisión de imágenes de baja resolución, junto con otros productos, mediante el servicio HRIT (Transmisión de Información de Alto Ratio) a terminales compatibles basadas en Tierra, equipo generalmente colocado en agencias
meteorológicas locales o regionales. Y por último, SARSAT, o Seguimiento de Búsqueda y Rescate Asistido por Satélite, es un sistema que detecta y localiza señales emitidas por balizas de emergencia a bordo de buques, aviones, o incluso equipos de mano para pequeños grupos de personas, retransmitiéndolas a estaciones de tierra, y de allí, al centro de control de SARSAT, que envía ayuda de manera inmediata. El de GOES-R funcionará a una frecuencia menor para así detectar señales más débiles. Sólo en el 2015 unas 250 personas fueron rescatadas por este servicio, que es parte del sistema internacional COSPAS-SARSAT. Una vez a plena carga en el momento del lanzamiento, dará un peso en báscula de 5.192 kg.
Si ha habido variedad en el diseño de los satélites GOES, también en el tipo de cohetes que
los lanzaron. La serie GOES-A fue
lanzada por los Delta 2914, para
luego pasar al Delta 3914 en la serie
GOES-D. La serie GOES-I empleó los Atlas I
y Atlas IIA, y los últimos, los GOES-N han regresado a los Delta, en esta ocasión los Delta 4-M (4,2), también conocido como Delta 4-9240. Para la nueva serie de
satélites, se ha optado por regresar a la familia Atlas, para utilizar la misma variante que elevó hacia Marte al
rover Curiosity, el Atlas-541, con potencia de sobras para
levantar una carga tan pesada a órbita de transferencia geoestacionaria, o GTO.
El despegue está programado para el 19 de noviembre, desde la plataforma 41 de
Cabo Cañaveral. Una vez acabe el papel del lanzador, será el propio GOES-R el que se posicionará en
trayectoria geoestacionaria, empleando su motor LEROS, estacionándose inicialmente
en la posición 89.5º Oeste.
Actualmente hay tres satélites GOES
en servicio, dos proporcionando información meteorológica regular, y uno en
almacenamiento en caso de que uno de ellos sufra alguna anomalía o avería. De esta
manera, tenemos a GOES-N (como GOES 13) en la posición 75º Oeste, funcionando
como GOES-East, a GOES-P (GOES 15) en la posición 135º Oeste como GOES-West, y a GOES-O (GOES 14) en almacenamiento en órbita en
posición 105º Oeste. Cuando GOES-R
llegue a la órbita, y renombrado como GOES
16, se establecerá en su posición temporal antes mencionada para recibir un
periodo de chequeo y validación de un año de duración, tras lo cual se espera
que entre en operación de manera inmediata, aunque es todavía pronto saber en
qué posición operacional será situado.
GOES-R no será un modelo
único en la serie, ya que en los próximos años serán elevados sus hermanos GOES-S (por el momento, para el 2018) GOES-T (2019) y GOES-U (2024), que están en producción. Todo para mejorar la
ciencia de la meteorología y los pronósticos, aunque a veces no lo parezca.
lunes, 31 de octubre de 2016
viernes, 30 de septiembre de 2016
jueves, 1 de septiembre de 2016
Las próximas misiones a los asteroides: OSIRIS-REx
De entre los fósiles que existen en el sistema solar que nos pueden
proporcionar pistas sobre la creación de los planetas terrestres, posiblemente
los asteroides son los que podrían decirnos más. Además de los cometas, varios
satélites de planetas exteriores, e incluso el Sol, estos cuerpos celestes,
debido a que han permanecido inalterados desde los tiempos primitivos, son los
más prometedores. Sin duda, los datos que las sondas espaciales puedan
proporcionar de ellos resultan muy valiosos para los científicos, pero es muy
distinto observar muestras con instrumentos remotos montados en vehículos
costosos y complejos, que hacerlo tú mismo usando un simple microscopio. De
ahí, que la NASA tenga a punto una misión con el encargo principal de recoger
un pedazo de asteroide para su posterior análisis en los laboratorios de todo
el mundo.
Desde que empezamos por fin a estudiar los asteroides con los ojos de
los artefactos espaciales, hemos visitado hasta 12 objetos de este tipo.
Fragmentos diminutos como Itokawa, enormes rocas como Ceres, todos nos han
resultado ciertamente interesantes, y han contribuido a conseguir más o menos
una cierta cronología de cómo se formó el sistema solar. Hasta la fecha, solo
ha habido tres misiones cuyo objetivo principal eran estos cuerpos: NEAR-Shoemaker
a Eros, Hayabusa a Itokawa, y Dawn a Vesta y Ceres. Solo la japonesa
tenía el cometido principal de coger polvo de la superficie de su destino para
su posterior retorno a la Tierra, algo conseguido en junio del 2011. Ahora, bajo
el paraguas del programa New Frontiers, la NASA ha preparado una misión de
filosofía idéntica a Hayabusa, un
tanto más compleja, para en esencia responder las mismas preguntas.
Elegida en el verano del año 2011, se podría decir que OSIRIS-REx es una misión que ha tenido
largo recorrido. El primer concepto apareció en el año 2004 para su entrega al
programa Discovery, y llegó a la final en la que fue elegida la misión lunar GRAIL. Después que la NASA indicara una
misión de recogida de muestras asteroidal como prioritaria, la formulación de
la misión para su aceptación para el programa New Frontiers comenzó en el 2009
para su posterior entrega, y final selección. Como misión del programa New
Frontiers, OSIRIS-REx dispone de
abundante presupuesto para solucionar las complejidades técnicas provocadas por
el perfil de misión, sin embargo, también en ella se ha fomentado el ahorro de
costes, a base de usar tanto hardware como software completamente probados en
el espacio, utilizando elementos que son herencia de tres proyectos distintos.
El objetivo de OSIRIS-REx (acrónimo
de Explorador de Orígenes, Interpretación Espectral, Identificación de
Recursos, Seguridad y Regolito) es el de viajar a un asteroide de la familia de
los NEO’s, los asteroides cercanos a la Tierra (es decir, de la misma familia
que Eros), principalmente porque su acceso es sencillo, reduce los riesgos de
la misión y podría darnos los primeros detalles de los recursos que pueden
existir en buena parte de estos trozos de roca que orbitan en torno al Sol. Una
vez en torno a su destino, lo estudiará con sus aparatos de a bordo para tratar
de averiguar qué materiales lo conforman, cómo se formó, sus movimientos en el
espacio, y el posible peligro que pueda suponer para la Tierra. En esencia
estos son los objetivos de esta misión, la segunda de espacio profundo
administrada y dirigida por el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad
de Arizona, después de la exitosa marciana Phoenix.
OSIRIS-REx es la cuarta
sonda de la familia de vehículos espaciales estrenada por la marciana Mars Reconnaissance Orbiter. Debido a
esto, muchos de los componentes de la sonda son basados en el veterano
orbitador lanzado en el 2005. La estructura está elaborada en aluminio y
compuestos de grafito, poseyendo un gran cilindro central como soporte
primario, del que nacen los soportes verticales en forma de X, soportando dos
plataformas, en este caso la superior para el propulsor principal y la inferior
para el equipamiento científico. La estructura resulta más ancha que en MRO o MAVEN, resultando en un rectángulo de 2.4 x 2.4 x 3.2 metros. El
ordenador de a bordo se estructura en torno al ya tradicional procesador
RAD750, con una memoria RAM de 256 MB, más el almacenamiento para los datos de
los instrumentos. Está estabilizada en sus tres ejes, usando los elementos de
costumbre, es decir, dos unidades
de medición inercial, dos escáneres estelares
y un grupo de sensores solares digitales. La energía proviene de dos grandes
paneles solares que, una vez desplegados, proporcionan una envergadura de 6.2 metros, totalizando una superficie activa
de 8.5 metros cuadrados, alimentando los sistemas de a bordo y almacenándola en dos baterías de ión litio. Las
comunicaciones se gestionan a través de un transpondedor de banda-X, conectado
a una antena de alta ganancia de 2 metros de diámetro (situada en el lateral de
la sonda que soporta los dos paneles solares), una antena de media ganancia
colocada al lado del propulsor principal, y dos de baja ganancia acopladas en
las plataformas superior e inferior. La propulsión es química, equipando tres
grupos. El más potente es el sistema principal, formado por cuatro propulsores
derivados de los usados por MAVEN,
con la misión de colocar en órbita la sonda en torno a su destino y
posteriormente sacarla de allí. Dispone de uno intermedio para las maniobras de
corrección de rumbo, mientras que el menos potente controla la actitud del
vehículo. Un tanque de combustible, situado dentro del núcleo central de la
estructura, tiene capacidad para almacenar 1.700 kg. El control de la
temperatura usa los elementos de costumbre: radiadores, mantas multicapa y
calentadores eléctricos. En total, son seis los experimentos científicos,
desarrollados a partir de la experiencia ganada con NEAR-Shoemaker. OCAMS, Juego
de Cámaras de OSIRIS-REx, conjuga
tres tipos distintos de objetivos, cada uno con su propio uso.
POLYCAM es un
telescopio reflector Ritchey-Chretien de 20.3 centímetros de apertura y una longitud focal de
63.5 cm. (f/3.15) que será la cámara principal durante toda la misión. Está preparada
para la adquisición de imágenes de largo alcance, apropiadas para gestionar la
navegación de la sonda, y en especial para la fase de aproximación a su
objetivo. Una vez en torno al asteroide, servirá como cámara de campo ancho
para tomar secuencias del objeto entero en alta resolución (1 metro). Además
incorpora un dispositivo de enfoque (empleando un elemento óptico móvil frente al detector) que transforma el telescopio en microscopio,
que permite observar pequeños objetos en primer plano. MAPCAM ha sido diseñada
para realizar, como su nombre indica, los mapas del asteroide en media
resolución y cuatro colores (azul, verde, rojo e infrarrojo cercano) empleando un telescopio
refractor de cinco elementos, con una longitud focal de 125 mm. (f/3.3) y una rueda de filtros de igual número de posiciones, además de caracterizar las
regiones candidatas para la recolección de muestras. SAMCAM es un objetivo milimétrico
con el encargo de realizar primeros planos durante la adquisición de muestras
con una cadencia casi idéntica a la de una cámara de vídeo, y para caracterizar
el regolito y las rocas que puedan existir en la superficie. también será usado para tomar imágenes de campo ancho del asteroide, generando mapas de baja resolución. Dispone de un sistema refractor con una longitud focal de 28 mm. (f/5.5), y posee una rueda de
filtros de tres posiciones con filtros idénticos, de manera que si uno acaba
bloqueado por el regolito, se cambia al siguiente, mientras que la cuarta posición está ocupada por un elemento óptico que cambia el enfoque, lo que le permitirá examinar la cabeza de muestras antes de ser almacenada. las tres cámaras emplean sensores idénticos tipo CCD, de 1024 x 1024 pixels. OLA, Altímetro Láser de OSIRIS-REx, se basa en instrumentos
similares montados en sondas como NEAR-Shoemaker, Mars Global Surveyor, MESSENGER
o Lunar Reconnaissance Orbiter. Es un
instrumento tipo LIDAR y tiene la misión de realizar
un completo mapa
topográfico del asteroide, a la vez que será usado para caracterizar las zonas
candidatas para el muestreo. Además, posee un aparato que apunta el emisor
láser a distintos puntos de la superficie asteroidal sin necesidad de cambiar
la actitud de la sonda, permitiendo la construcción de imágenes en 3D del área
escaneada. Durante la fase de aproximación, servirá como medidor de distancia
entre la sonda y el asteroide para saber la posición exacta con respecto a su
destino. Lo novedoso es que dispone de dos transmisores láser, uno de alta energía para distancias superiores a un kilómetro, y uno de baja energía para distancias inferiores al kilómetro y medio. OVIRS, Espectrómetro de Visible e Infrarrojo de OSIRIS-REx, es un versátil instrumento (derivado del canal LEISA
del sistema Ralph a bordo de la sonda
New Horizons) que tiene el encargo de
realizar un mapa global de minerales y elementos orgánicos con una resolución
aproximada de 20 metros entre una longitud de onda de entre 0.4 a 4.3 micrones en el infrarrojo cercano, a la vez que recolecta información mineralógica de las
zonas candidatas para la recolección de
muestras (resolución menor a 2 metros).
Para ello dispone de un sensor de 512 x 512 píxels, y sobre él los distintos
filtros espectrales en configuración lineal variable, es decir, una lámina del
mismo tamaño que el sensor pero con los filtros situados en columna, al estilo
del sensor infrarrojo THEMIS de Mars
Odyssey. OTES, Espectrómetro de Emisión Termal de OSIRIS-REx, es un aparato que trabaja allí donde OVIRS no puede,
para completar la cartografía global mineralógica del objetivo (resolución, 40
metros) entre los 5 y los 50 micrones, mientras detecta la emisión termal de la superficie, y caracteriza, al
igual que los otros instrumentos, las zonas candidatas para la recolección de
muestras (resolución, 4 metros). Este sistema utiliza componentes ya bien
probados en misiones anteriores, siendo el sensor una réplica del Mini-TES que
portaron los rover marcianos Spirit y
Opportunity, mientras que la óptica
es idéntica a la fabricada para los TES de las Mars Observer y Mars Global
Surveyor. Se trata de un espectrómetro de transformación Fourier sumamente
compacto centrado en un interferómetro tipo Michelson y acabado en un conjunto
sensor no refrigerado. Sirviendo al sistema dispone de un telescopio tipo
Ritchey-Chretien f/3.91 con una
apertura de 15.2 cm., y respecto a los sistemas de los que deriva, la única
diferencia es el divisor de haz. Mientras el usado en los MER estaba fabricado
en bromuro de potasio, OTES dispone de uno elaborado en diamante depositado por
vapor químico. El sistema de telecomunicaciones de la sonda se podrá usar para
determinar la distribución de masas, la gravedad y los movimientos concretos
del asteroide. Y como último añadido, REXIS, Espectrómetro de Imágenes de Rayos
X para el Regolito, es un aparato en dos partes: el propio espectrómetro y el
Monitor
de rayos X Solares (SXM). El espectrómetro está formado por dos partes
principales, la máscara de apertura codificada (como las que se usan en varios
observatorios espaciales) elaborada a base de acero inoxidable de 100 micrones
de grosor, y un conjunto de cuatro sensores CCD (idénticos a los usados en el
sistema XIS del observatorio japonés Suzaku),
refrigerados a -60º C, y protegidos de otras radiaciones con un filtro de
bloqueo óptico, una capa de 220 nm de aluminio, con una separación, o longitud
focal, de 20 cm. Todo el aparato está protegido del bombardeo de partículas que
puedan penetrar por la apertura mediante una tapa de aluminio. Por su parte, el
SXM, situado junto a la antena de alta ganancia, observará continuamente al Sol
para informar al espectrómetro de cuántos rayos X agreden el asteroide,
empleando un sensor de deriva de silicio, protegido de la luz solar directa por
una pequeña ventana de berilio. Se encargará de realizar mapas químicos
globales (4.3 metros desde 700 metros) y locales del asteroide a base de
detectar la energía de los rayos X emitida o reflejada por los elementos que
forman la superficie, pudiendo detectar magnesio, hierro, azufre o silicio.
Este aparato tiene la particularidad de ser un proyecto realizado por
estudiantes universitarios, convirtiéndose en el segundo de su tipo en volar en
una sonda espacial, tras el VBSDC montado en New Horizons. La recolección de muestras será el propósito de
TAGSAM, Mecanismo de Adquisición de Muestras de Contacto y Separación. Se basa
en parte en el sistema elaborado para la cometaria Stardust, y dispone de cuatro elementos: un brazo
articulado de 3.2 metros, la cabeza de muestras, un suministro de gas de nitrógeno, y la cápsula de retorno de muestras. El brazo dispone de dos secciones de 1.6 metros, recogidas en el lateral opuesto al de la antena principal, y en el final tiene colocada la cabeza de muestras, un pequeño disco (que estará dentro de una pequeña caja durante el viaje de crucero hacia el asteroide) que en su interior posee tres contenedores que podrían almacenar desde 60 gramos hasta dos kilogramos de regolito, con un tamaño igual o inferior a dos centímetros. El suministro de nitrógeno, situado alrededor del brazo articulado, será usado para aspirar las partículas del regolito hacia los contenedores de la cabeza de
muestras. Y la cápsula de retorno de muestras es similar a la que se diseñó para Stardust, en la que las muestras del asteroide serán entregadas a los expertos en Tierra. La cápsula está montada en la plataforma de equipamiento, sobre unos dispositivos pirotécnicos preparados para soltarla en el momento preciso y provocar una rotación para estabilizarla durante la reentrada, descendiendo después usando dos paracaídas. Como apoyo a las operaciones del sistema TAGSAM, se decidió casi a última hora un sistema de cámaras, denominado TAGCAMS. Está formado por tres cámaras y un sistema de control centralizado. todo el conjunto ha sido elaborado por la firma Malin Space Science Systems, especialista en este tipo de encargos, que ya ha elevado diversos sistemas de imágenes al espacio en sondas de la NASA, principalmente a Marte. Como hemos dicho, son tres cámaras, que utilizan la arquitectura modular desarrollada por la compañía, de ahí la
rapidez en su elaboración. Dos de ellas se denominan NavCams. Situadas en un lateral de la plataforma de instrumentos, se trata de sistemas gemelos que están basados en la arquitectura de cámaras ECAM-M50, que son cámaras monocromáticas equipadas con sensores CMOS de 2592 x 1944 pixels, y portando ópticas ECAM-MFOV, es decir, de campo de visión medio, un sistema refractor con una longitud focal de 7.1 mm. (f/3.5). Su misión será la de ayudar a la navegación durante el descenso hasta la superficie para la operación de recogida de muestras. la tercera cámara se denomina StowCam, y se sitúa sobre un pequeño pedestal permitiendo a la cámara, situada de lado, apuntar a la cápsula de retorno de muestras. su misión será la de verificar la correcta colocación de la cabeza de muestras dentro de la cápsula y (suponemos) del lanzamiento de la misma en el momento de la entrega. en general es idéntica a las NavCams, salvo que usará la arquitectura ECAM-C50, de dimensiones idénticas de sensor CMOS, pero equipada con un filtro Bayer para tomar imágenes a color. Las tres cámaras están controladas por un sistema de control propio llamado DVR8, o Video Grabador Digital de Ocho puertos. Éste es una suerte de ordenador con dos tarjetas capaz de soportar hasta ocho cámaras, aunque en esta ocasión una soportará una de las NavCams y la StowCam, mientras que la otra controlará la cámara restante. el sistema es capaz de secuenciar comandos, procesar las imágenes, comprimirlas y almacenarlas, y no solo eso, sino que es también capaz de juntar las imágenes para crear vídeos de las secuencias grabadas, tanto del descenso a la superficie como del almacenamiento de las muestras en la cápsula. En el momento del lanzamiento dará un peso en báscula de 2110 kg.
articulado de 3.2 metros, la cabeza de muestras, un suministro de gas de nitrógeno, y la cápsula de retorno de muestras. El brazo dispone de dos secciones de 1.6 metros, recogidas en el lateral opuesto al de la antena principal, y en el final tiene colocada la cabeza de muestras, un pequeño disco (que estará dentro de una pequeña caja durante el viaje de crucero hacia el asteroide) que en su interior posee tres contenedores que podrían almacenar desde 60 gramos hasta dos kilogramos de regolito, con un tamaño igual o inferior a dos centímetros. El suministro de nitrógeno, situado alrededor del brazo articulado, será usado para aspirar las partículas del regolito hacia los contenedores de la cabeza de
muestras. Y la cápsula de retorno de muestras es similar a la que se diseñó para Stardust, en la que las muestras del asteroide serán entregadas a los expertos en Tierra. La cápsula está montada en la plataforma de equipamiento, sobre unos dispositivos pirotécnicos preparados para soltarla en el momento preciso y provocar una rotación para estabilizarla durante la reentrada, descendiendo después usando dos paracaídas. Como apoyo a las operaciones del sistema TAGSAM, se decidió casi a última hora un sistema de cámaras, denominado TAGCAMS. Está formado por tres cámaras y un sistema de control centralizado. todo el conjunto ha sido elaborado por la firma Malin Space Science Systems, especialista en este tipo de encargos, que ya ha elevado diversos sistemas de imágenes al espacio en sondas de la NASA, principalmente a Marte. Como hemos dicho, son tres cámaras, que utilizan la arquitectura modular desarrollada por la compañía, de ahí la
rapidez en su elaboración. Dos de ellas se denominan NavCams. Situadas en un lateral de la plataforma de instrumentos, se trata de sistemas gemelos que están basados en la arquitectura de cámaras ECAM-M50, que son cámaras monocromáticas equipadas con sensores CMOS de 2592 x 1944 pixels, y portando ópticas ECAM-MFOV, es decir, de campo de visión medio, un sistema refractor con una longitud focal de 7.1 mm. (f/3.5). Su misión será la de ayudar a la navegación durante el descenso hasta la superficie para la operación de recogida de muestras. la tercera cámara se denomina StowCam, y se sitúa sobre un pequeño pedestal permitiendo a la cámara, situada de lado, apuntar a la cápsula de retorno de muestras. su misión será la de verificar la correcta colocación de la cabeza de muestras dentro de la cápsula y (suponemos) del lanzamiento de la misma en el momento de la entrega. en general es idéntica a las NavCams, salvo que usará la arquitectura ECAM-C50, de dimensiones idénticas de sensor CMOS, pero equipada con un filtro Bayer para tomar imágenes a color. Las tres cámaras están controladas por un sistema de control propio llamado DVR8, o Video Grabador Digital de Ocho puertos. Éste es una suerte de ordenador con dos tarjetas capaz de soportar hasta ocho cámaras, aunque en esta ocasión una soportará una de las NavCams y la StowCam, mientras que la otra controlará la cámara restante. el sistema es capaz de secuenciar comandos, procesar las imágenes, comprimirlas y almacenarlas, y no solo eso, sino que es también capaz de juntar las imágenes para crear vídeos de las secuencias grabadas, tanto del descenso a la superficie como del almacenamiento de las muestras en la cápsula. En el momento del lanzamiento dará un peso en báscula de 2110 kg.
El destino de OSIRIS-REx se
llama (101955) Bennu, anteriormente conocido como 1999 RQ36, una “china” de
unos 550 metros de diámetro. Mediante telescopios basados en Tierra y en el
espacio, se ha averiguado que es un asteroide tipo C, también llamado condrita
carbonácea, debido a su oscuro color. Es un asteroide NEO, y pasa tan cerca de
la Tierra que existe una posibilidad de 1 entre 1800 de que colisione con
nuestro planeta en el año 2182. Una vez en torno a Bennu, tiene previstos cinco
objetivos: recolectar una muestra del regolito del asteroide para entregarla en
la Tierra para su estudio (analizando su naturaleza, su historia y la
distribución de los elementos mineralógicos y orgánicos que le dan forma);
cartografiar las propiedades globales, la química y la mineralogía para
caracterizar
su historia geológica y dinámica, a la vez que proporcionar referencias a las muestras entregadas; documentar el regolito de manera morfológica, geoquímica, establecer su textura y sus propiedades espectrales en las zonas de recolección de muestras a escala milimétrica; medir las desviaciones orbitales de este asteroide potencialmente peligroso y restringir las propiedades de Bennu que contribuyen a este efecto; y determinar las propiedades globales del asteroide para permitir la comparación directa con los datos tomados por telescopios terrestres acerca de la población asteroidal.
su historia geológica y dinámica, a la vez que proporcionar referencias a las muestras entregadas; documentar el regolito de manera morfológica, geoquímica, establecer su textura y sus propiedades espectrales en las zonas de recolección de muestras a escala milimétrica; medir las desviaciones orbitales de este asteroide potencialmente peligroso y restringir las propiedades de Bennu que contribuyen a este efecto; y determinar las propiedades globales del asteroide para permitir la comparación directa con los datos tomados por telescopios terrestres acerca de la población asteroidal.
Su lanzamiento está previsto para el 8 de septiembre, usando un Atlas V-411 para salir del sistema
Tierra-Luna. Después de un viaje de aproximadamente tres años (incluyendo una
asistencia gravitatoria terrestre el 22 de septiembre del 2017) podrá entrar en
órbita en torno a Bennu entre octubre y noviembre del 2018 tras comenzar las operaciones de aproximación a mediados de agosto. La misión principal durará unos
505 días, estudiando el asteroide a lo largo de varias fases (Exploración Preliminar, Orbita A, Exploración Detallada, Orbita B y Reconocimiento). En las primeras la sonda estará a una distancia segura para realizar tareas de cartografía global y detección de peligros, y tras pasar a las fases de Exploración Detallada y Orbita B, iniciar la fase de cartografía sistemática, seleccionando hasta 12 zonas candidatas para la recogida de muestras, lista que se reducirá a dos, para luego, en la fase de Reconocimiento, hacer pasos a alturas de hasta 240 metros de la superficie, para ejecutar estudios en alta resolución, caracterización de las zonas candidatas
para la recolección de muestras, y finalmente, adquirir el regolito, hacia julio del 2020. El método
para
recoger las muestras parece sencillo, pero es sumamente complejo. Lo primero es aproximarse, a una velocidad de 0.1 m/s, mientras despliega el brazo articulado. OCAMS, vía SAMCAM, además de las NavCams, se dedicará a realizar una secuencia de imágenes de todo el proceso. Una vez la cabeza recolectora contacta con la superficie, en una zona de aproximadamente 25 metros de lado, un chorro anular de nitrógeno fluye por la cabeza hasta el regolito, lo fluidiza, y lo almacena en uno de los contenedores, todo en aproximadamente 5 segundos. Dispone de nitrógeno para hasta tres secuencias de adquisición. Por medio de la unidad de medición inercial la sonda podrá verificar que la muestra ha sido cogida exitosamente. Cuando se considere que ya se han adquirido las muestras necesarias, la cápsula de retorno de muestras se abrirá, y el brazo articulado depositará la cabeza de muestras dentro, desenganchándola después. Una vez se detecte que la cápsula posee la cabeza de muestras, se cerrará y sellará. Después de acabar el estudio de Bennu, en marzo del 2021 saldrá de su órbita hacia la Tierra, a donde llegará el 24 de septiembre del 2023, entregando la cápsula en el mismo lugar en donde aterrizó la de Stardust y se estrelló la de Genesis.
recoger las muestras parece sencillo, pero es sumamente complejo. Lo primero es aproximarse, a una velocidad de 0.1 m/s, mientras despliega el brazo articulado. OCAMS, vía SAMCAM, además de las NavCams, se dedicará a realizar una secuencia de imágenes de todo el proceso. Una vez la cabeza recolectora contacta con la superficie, en una zona de aproximadamente 25 metros de lado, un chorro anular de nitrógeno fluye por la cabeza hasta el regolito, lo fluidiza, y lo almacena en uno de los contenedores, todo en aproximadamente 5 segundos. Dispone de nitrógeno para hasta tres secuencias de adquisición. Por medio de la unidad de medición inercial la sonda podrá verificar que la muestra ha sido cogida exitosamente. Cuando se considere que ya se han adquirido las muestras necesarias, la cápsula de retorno de muestras se abrirá, y el brazo articulado depositará la cabeza de muestras dentro, desenganchándola después. Una vez se detecte que la cápsula posee la cabeza de muestras, se cerrará y sellará. Después de acabar el estudio de Bennu, en marzo del 2021 saldrá de su órbita hacia la Tierra, a donde llegará el 24 de septiembre del 2023, entregando la cápsula en el mismo lugar en donde aterrizó la de Stardust y se estrelló la de Genesis.
Ciertamente, es una misión apasionante y muy importante en términos de
historia del sistema solar y en cuanto a la seguridad futura en caso de que un
asteroide pueda colisionar con la Tierra. Usando filosofía y tecnología
heredada de misiones como MRO, NEAR-Shoemaker
y Stardust, es un proyecto muy
completo que arrojará mucha luz sobre unos cuerpos hasta hace poco bastante
desconocidos. Si hay suerte, pronto (relativamente) podremos disponer de nuevas
muestras de un objeto cósmico distinto a la Luna, a un cometa o el Sol. Desde
aquí le mandamos toda la suerte que tengamos por aquí.