El año pasado hablamos de TESS, la nueva misión exoplanetaria de
la NASA. En aquella entrada, hablamos de por dónde va la ciencia de los planetas
extrasolares. Con esta misión, empezamos hablando sobre qué camino seguir, y la
NASA decidió continuar la búsqueda. La ESA, por otra parte, ha escogido la
segunda: empezar a caracterizarlos. Su próxima misión astronómica se dedicará a
esta tarea de manera exclusiva.
En la década de 1980, la ESA
formuló su programa científico Horizon, que en la década siguiente amplió
denominándolo Horizon 2000. Son muchas las misiones lanzadas amparadas por este
programa, como SOHO, Rosetta, ISO, Herschel y Planck, Cluster, entre otras, y más recientemente, Gaia y la última de todas, BepiColombo.
Coincidiendo con la brillante misión Huygens
y su glorioso descenso a Titán, la ESA se vio en la necesidad de abrir un nuevo
programa de misiones que continuara la cuerda de éxitos propiciado por los
anteriores. Este nuevo programa científico a largo plazo se llamó Cosmic
Vision, y en lo esencial pretende continuar con los éxitos cosechados, con una
diferencia: mejor organización. En cierta manera, se basa en la forma en que la
NASA tiene para seleccionar misiones en programas tan exitosos como el
Discovery, el New Frontiers o el mejor de todos, el Explorer. Adaptando todo
esto a sus necesidades, la ESA ha creado su Cosmic Vision sin restricciones
sobre qué investigar, ya sea física de la magnetosfera terrestre, ciencia
planetaria, astronomía, astrofísica e incluso cosmología. Solo hay una
limitación: el presupuesto. De hecho, para tener mejor organizadas las ideas
sobre qué, cómo y cuánto investigar, se ha optado por tener tres clases de
misiones. El formato más pequeño es la denominada clase S, o pequeñas. En terminología
de la NASA, sería como las misiones Small Explorer, o las primeras misiones
Discovery: proyectos con un objetivo muy concreto, con un calendario de
desarrollo corto y con un presupuesto ajustado. El segundo formato es la clase
M, o de tamaño medio. Hasta la fecha, es el que más misiones ha escogido, con
cuatro, estando en proceso de escoger una quinta. Estos proyectos ya son más
completos, con los recursos suficientes como para superar obstáculos de
desarrollo, y con la complejidad necesaria para cumplir su programa científico.
Estas serían el equivalente a una misión Medium Explorer. Y para terminar, la
clase L, o las de gran formato, con grandes ciclos de desarrollo, gran
presupuesto y objetivos ambiciosos, y de hecho, hay tres en proceso. En jerga
de la NASA, esta sería una misión Flagship, como Curiosity o la futura Europa
Clipper. Como veis, este programa a largo plazo va a buen ritmo, y
finalmente está listo para enviar al espacio su primera misión.
Para acelerar las cosas al máximo,
se ha optado por la ejecución del proyecto construyendo directamente el
hardware de vuelo, configurándolo antes como “proto vuelo”, de modo que, en vez
de tener modelos de ingeniería en el que probar las cosas, todo se hará en el vehículo
que será colocado en el espacio, que después de las pruebas será configurado
para subir allí arriba. También para acelerar las cosas se ha optado por una
plataforma común, en este caso la AstroBus 250 de Airbus Defence & Space, y
todos los
cuenta con unidades de referencia
inercial, dos escáneres estelares (en la parte superior), cuatro ruedas de
reacción y un magnetómetro conectado a sistemas de descompensación magnética,
mientras que carece de sensor solar ordinario y de receptores de GPS. El control
de actitud controlará hacia dónde apunta, manteniendo la parte inferior de la
plataforma apuntada hacia la Tierra, la parte superior hacia el espacio, y la
parte trasera hacia el Sol, pero también tiene ciertos límites a la hora de
apuntar para evitar la entrada de luz no deseada procedente de nuestra estrella
en el instrumento. A pesar de su pequeñez, dispone de un sistema de propulsión,
con cuatro pequeños propulsores (en la plataforma inferior del satélite)
alimentados por un tanque de combustible con capacidad de entre 20 y 30 kg. de
hidracina. La razón de ser es la de, primero, alcanzar su órbita definitiva, y
después, controlar que se queda en ella. La generación de energía es mediante
paneles solares, fijos sobre la estructura, tan altos como el conjunto de la
plataforma y el instrumento, sirviendo además como escudo solar. En total, los
tres poseen una superficie activa de 2.5 metros cuadrados y, con respecto al
central, los dos laterales están desviados 67º, de modo que CHEOPS puede rotar sobre su eje
vertical, hasta cierto punto, y seguir produciendo energía. De ese modo, los
sistemas de a bordo siguen recibiendo energía, y a su vez carga la batería de a
bordo, del tipo ión-litio. En cuanto al sistema termal, el típico: mantas
multicapa, radiadores, y calentadores eléctricos. Como hemos dicho, solo
dispone de un instrumento, y es un fotómetro de extrema precisión. El núcleo
del sistema es un telescopio
reflector tipo Ritchey-Chretien con una apertura
de 30 centímetros y una longitud focal de 1.6 metros (f/5) pero, juntando el bafle frontal y el codo a 45º justo detrás
de la salida de la luz del telescopio, la longitud focal total de todo el
sistema es de 2.7 metros (f/8.38). El
bafle, como es obvio, se ha diseñado para minimizar la entrada de luz no
deseada en el tren óptico, y en su abertura dispone de una tapa para protegerlo
durante el lanzamiento y los primeros días en órbita, cuando será abierta. La luz
recogida por el telescopio es recibida en un sensor CCD de 1024 x 1024 pixels,
sensible a un amplio rango de longitudes de onda entre la luz visible y el
infrarrojo cercano, es decir, entre los 330 y los 1100 nm. El telescopio
permitirá observar zonas del cielo del tamaño aproximado a los dos tercios de
la luna llena, es decir, relativamente pequeño. El sensor tendrá que estar
refrigerado para funcionar correctamente (a -40ºC, y manteniéndola en 1/100 de
grado). El control de todo el instrumento lo realizará su propio juego de
electrónicas, basado en un procesador LEON3, y contando con su propia memoria
interna de hasta 128 gigabits, lo suficiente como para seguir funcionando
durante tres días sin contacto con Tierra. Gracias a un muy preciso control de
actitud, CHEOPS será una plataforma
sumamente estable para realizar exquisitas mediciones de fotometría de una
extremada precisión, consiguiendo aproximadamente una exactitud de 20 partes
por millón de luz observada en un periodo de seis horas de observación de un
tránsito, muy similar a lo que se consiguió con Kepler. Un fotómetro es muy distinto de una cámara: este tipo de
instrumentación se hace para hacer estudios de luminosidad de cualquier astro,
y además de en astronomía, se ha usado en diversas sondas espaciales. Una vez a
carga completa, su peso en báscula será de 280 kg.
Una vez en órbita y en
contacto con los centros de control (el del satélite en Torrejón de Ardoz,
junto con su antena terrestre principal, el científico en la Universidad de
Berna) le esperan tres meses de verificación de que todo está bien. Con todo
certificado, la misión comenzará oficialmente. La tarea primaria durará tres
años y medio, y durante ese tiempo, el 80% del tiempo de observación se
dedicará a objetivos ya fijados por el equipo científico, mientras que el
tiempo restante estará disponible para gente fuera del proyecto que entregue
una propuesta de observación. Los objetivos de CHEOPS son planetas extrasolares del rango que va de las
Supertierras a los que tienen tamaños similares a Neptuno, tipos que la mayoría
no existen en nuestro sistema solar, y que orbiten en un tiempo máximo a sus
estrellas de 50 días. El objetivo es estar atento a los tránsitos provocados
por estos planetas, observando la estrella durante horas, puede que incluso
días, obteniendo, al menos, una medición por minuto. Tal será su sensibilidad
que no solo se fijará cuando el
planeta pase frente su estrella, también cuando
pase DETRÁS de su estrella. Cuanto más tiempo permanezca mirando tránsitos y
los eclipses, más precisa será la información, pudiendo conseguir información
que nos permita conocer el radio del planeta, su inclinación orbital, y la
duración exacta de su órbita. Esta información, en especial la del radio, al
combinarse con los datos existentes, en particular la masa del planeta,
permitirá conocer con exactitud si es rocoso, gaseoso, oceánico, o cualquier
otra cosa que pueda haber ahí fuera. Además, estas observaciones pueden ayudar
a descubrir si tienen atmósfera (en caso de tenerlas, incluso cómo el calor
viaja del lado diurno al nocturno), y quién sabe, lunas. No solo eso: ante la
continuada observación de cada estrella, y con cada vez más tránsitos, podría
ser posible encontrar nuevos exoplanetas que acompañen a estos planetas. El resultado
será un mejor conocimiento sobre cómo se forman los sistemas solares por toda
la galaxia, y para el futuro, proporcionará objetivos para telescopios futuros,
tanto terrestres como espaciales, como
el prometedor James Webb.
Puede que CHEOPS sea pequeño, pero nos dará una ciencia gigantesca, y grandes
conocimientos sobre cómo son los mundos más allá de nuestra parcela cósmica. Y esto
solo es el principio: dos de las próximas misiones del Cosmic Vision también
estarán dedicadas a estudios exoplanetarios. Atentos.
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