La Nebulosa del Manatí (W50), desde XMM-Newton.
miércoles, 31 de agosto de 2022
jueves, 25 de agosto de 2022
Las próximas misiones a la Luna: Lunar IceCube
¿Agua en la Luna, en ese secarral tostado por el Sol? Hace no tanto tiempo, pensar en esa posibilidad era algo descabellado. Ahora, su existencia es una certeza, o así. Cierto, el primer aviso de su existencia nos lo proporcionó Clementine, y luego Lunar Prospector lo confirmó, de aquella manera, con su espectrómetro de neutrones. El problema con este tipo de instrumentación es que registran hidrógeno, por lo que se asume que se detecta agua en forma de hielo. Pero, ¿existe otra forma de detectarlo, entonces?
En el infrarrojo, hay varias líneas que denuncian su existencia, así como la de otros elementos volátiles. Pero podéis pensar: después de tanto tiempo, ¿no se había detectado todavía? Pues tuvimos que esperar a Chandrayaan-1 y a un instrumento en ella proporcionado por la NASA llamado M3 o Cartógrafo Mineralógico Lunar. Este sensor compacto fue capaz de detectar no sólo la señal del agua, en los tres micrones de longitud de onda, sino también de otros elementos volátiles relacionados con el hidrógeno. Desgraciadamente, esta sonda de ISRO sólo aguantó funcionando trescientos doce días, por lo que no se pudieron conseguir más datos que de parte de la cara visible de nuestro satélite. ¿Casualidad? No, porque la sonda Deep Impact, por ejemplo, también registró agua y otros elementos volátiles desde lejos, bastante lejos. Aún más, las longevas investigaciones de LRO han permitido a sus sensores Diviner, LOLA, LAMP y LEND a detectar que el hielo de agua lunar, y los elementos volátiles, no se concentran solamente en las regiones en sombra permanente. No, porque también en latitudes medias selenitas se han registrado. Pero, ¿cuánto hay? ¿Es alcanzable? Bueno, si con LunaH-Map lo averiguaremos en el polo sur, otra se encargará de hacerlo por casi toda la Luna. Presentémosla.
Lunar IceCube |
Lunar IceCube es la segunda de las misiones preparadas para cuantificar cuánto hielo y elementos volátiles hay en la Luna. Como Cubesat, emplea, también, una configuración 6U, y por lo tanto un tamaño de 10 x 20 x 30 cm, y en el interior de esta diminuta plataforma, todo lo básico para funcionar. Como ordenador, se ha escogido uno de baja energía pero alto rendimiento, usando como procesador una unidad Proton400K, de doble núcleo y resistente a la radiación. Dirigirá todas las operaciones de a bordo. Como radio, también usará el transpondedor Iris del JPL, que transmitirá en ratios de hasta 128 kilobits por segundo. Para su control de actitud, recurre al diminuto paquete XACT de Blue Canyon Technology, que cuenta en una misma carcasa de unidad de medición inercial, un sensor solar, escáneres estelares, ruedas de reacción, y demás. En cuanto a la propulsión, confiará en el motor iónico BIT-3 de Busek, como LunaH-Map, con idénticas características. En cuanto a generación de energía, usará dos paneles solares de tres secciones cada uno, y una batería de ión-litio. Y el control termal, el básico en estos casos, pero aumentado por el uso del motor iónico. Su único instrumento se llama BIRCHES, Espectrómetro Compacto Infrarrojo de Banda ancha para Exploración en Alta Resolución. Nombre grandilocuente para un aparato que apenas mide 10 x 10 x 15 cm el instrumento, porque cuenta con un juego de electrónicas de control separado, lo que le hace ocupar un espacio de 1.5U en total, pesando 2.5 kg. Se basa en los sistemas Ralph/LEISA de New Horizons y OVIRS de OSIRIS-REx. Tras la apertura, hay un sistema telescópico reflector de dos espejos que sirve a un detector de mercurio-cadmio-telurio de 1024 x 1024 pixels, y un filtro lineal variable (en esencia, una placa de filtros) justo delante del sensor. Un aspecto interesante de BIRCHES está en el uso de un iris ajustable de cuatro lados, cuya misión es ajustar el tamaño de la apertura para siempre poder tener un campo de visión aproximado de 10 km. Trabajará como un espectrómetro de punto, es decir, que irá escaneando una región cada vez, en lugar de ir escaneando toda la superficie en modo de barrido. Limitaciones del almacenamiento y el ancho de banda han llevado a esta decisión para un sistema que podría trabajar como un espectrómetro de imágenes. Su rango de observación estará entre los 1 y 4 micrones del infrarrojo cercano, con una resolución espectral ancha (líneas de emisión de 10 nanómetros de ancho), y si bien centrado en elementos volátiles, como el hielo de agua, ácido sulfhídrico, amoniaco, dióxido de carbono, metano hidróxilo y otros, también capturará datos para estudios de minerales como el piroxeno, la olivina, óxidos de hierro, carbonatos, sulfuros o silicatos hidratados. Ah, como último detalle de BIRCHES, el sensor necesita refrigeración, por lo que se ha optado por una solución activa, empleando un criorefrigerador en miniatura y unas electrónicas de control propias. Con todo el paquete ensamblado, Lunar IceCube declarará una masa de 14 kg.
Su misión se basa en tres principios: permitir una determinación espectral de banda ancha de la composición y distribución de los volátiles en el regolito lunar y similares en función del momento del día, latitud, edad y composición; proporcionar contexto geológico por la determinación espectral de los principales minerales; y así comprender la dinámica actual de los volátiles, sus fuentes, sumideros y procesos, con implicaciones para determinar el origen de estos elementos.
Este es sólo el tercero de los diez Cubesats que volarán en Artemis 1. Los otros siete son: BioSentinel, LunIR, CuSP, EQUULEUS y OMOTENASHI de Japón, ArgoMoon de la Agencia Espacial Italiana, y Team Miles. Eran originalmente trece, pero los últimos no llegaron a tiempo para su integración, y volarán en otros lanzamientos.
Suerte para todos.
miércoles, 24 de agosto de 2022
Las próximas misiones a la Luna: LunaH-Map
El problema del agua es el primero que se quiere resolver cuando se planea el retorno del ser humano a la Luna. ¿Hay de verdad? Si la hay, ¿cuánta? Ambas, muy buenas preguntas, que se están intentando responder incluso hoy. De hecho, el tema del agua en nuestro satélite data de hace casi treinta años, cuando la sonda Clementine creyó detectarla.
Los espectrómetros de neutrones, como sus hermanos de rayos gamma, tienen un problema: su resolución. Para obtener buenos datos, puesto que existe mucha radiación de fondo que entorpece sus labores, necesitan tener un campo de visión ancho. Eso significa que, a mayor altitud sobre el cuerpo orbital, más cobertura y menos resolución. En el caso lunar, los diversos estudios hechos por espectrometría de neutrones han dado mapas con resoluciones muy bajas. Gran parte de las zonas se concentran en las llamadas regiones en sombra permanente, pero no son exclusivas. Otras misiones, como LCROSS o Chandrayaan-1 desde cerca, y Cassini o Deep Impact desde lejos, han detectado materiales hidratados o incluso agua.
La primera parte del programa Artemis de la NASA radica en la cuantificación de esos recursos. El agua es un elemento crucial: para los astronautas (beber y respirar) y para los cohetes (combustible). Según los datos que tenemos, la mayor cantidad se concentra en el polo sur y sus regiones en sombra permanente. ¿Por qué? ¿Cómo llegó allí? ¿Cuánto aguantará? Estas son preguntas para otras misiones.
Si todo va bien, se lanzará junto con la primera nave Orion el próximo día 29, en el primer vuelo del coloso SLS. Una vez en el espacio, LunaH-Map se separará a una altitud sobre la Tierra de unos 70.000 km, evitando lo peor de los cinturones de radiación.
Apuntar al polo sur es apuntar a las regiones en sombra permanente donde más señal de hidrógeno se detecta. Y con la muy baja altitud sobre esta zona, se confía en alcanzar una resolución lo suficientemente alta como
para poder apuntar a zonas específicas y cuantificar su cantidad.Paquete pequeño, gran responsabilidad. Lo mejor será que nos pongamos cómodos.
lunes, 22 de agosto de 2022
Las próximas misiones a los asteroides: NEA Scout
Hace no tanto tiempo, la moda era que cuanto más (grande), mejor. Pero luego, llegó la moda de la reducción de tamaño, que no de prestaciones. Las misiones Discovery demostraron que se podía hacer lo mismo con menos recursos y presupuesto. Y es cierto que, hasta cierto punto, se ha vuelto hacia lo más, sin embargo también se ha viajado al menos, al mucho menos.
La emergencia de los Cubesats desató una fiebre entre equipos científicos y de ingeniería. Sí, se han estado usando para demostrar tecnologías, pero muchos también se fijaban en su potencial científico. Y muchos vieron futuro en su uso para el estudio del sistema solar. Sólo había un problema: para fabricarlos económicamente, se usan componentes comerciales, baratos y rápidamente disponibles. Era la mejor opción, y puesto que no abandonarían el abrigo de la magnetosfera terrestre, no se pensó en su resistencia a la radiación de espacio profundo.
Entonces, llegaron los gemelos MarCO. A pesar del tiempo pasado, siguen siendo los únicos Cubesats en zambullirse en el espacio profundo, acompañando al lander InSight. Huelga decir que no sólo sobrevivieron al largo viaje sin incidentes, sino que cumplieron la función para la que fueron diseñados: transmitir los datos de entrada, descenso y aterrizaje de su consorte en “tiempo real”, puesto que había un retraso de unos minutos. Además, uno de ellos transmitió buenas imágenes del planeta. La demostración mostró que sí, se puede.El éxito de MarCO provocó nuevas ideas, nuevos proyectos. Ya se habían presentado antes proyectos, ideas, pero no habían pasado de eso. ¿Qué se necesita para que una misión así sea aprobada? Primero, viabilidad técnica, y segundo, interés científico.
Una de las muchas áreas de investigación de la actualidad es el estudio de los asteroides NEO’s. Gracias a los últimos descubrimientos, sabemos que ahí fuera hay un montón de rocas diminutas, invisibles a simple vista salvo para los telescopios infrarrojos. Asteroides como Ryugu o Bennu son más una excepción, porque la mayoría son todavía más pequeños. Descubrirlos está bien, conocer su órbita y calcular su tamaño y temperatura. Pero mejor sería poder alcanzar uno de ellos y observarlo. Optando por lo barato, otra opción sería sobrevolarlos. Y aquí entra la nueva misión de Cubesats.
NEA Scout es la respuesta.
Es un Cubesat diseñado específicamente para el estudio de asteroides NEO’s
diminutos. Basado en un bus 6U, de 10 x 20 x 30 cm, aloja todo lo necesario
para funcionar. Todo miniaturizado, cuenta con un ordenador capaz de gestionar
todas las operaciones de a bordo y funcionar con autonomía a medida que se
aleja de la Tierra, y cuenta con su propia memoria de a bordo. Para comunicar,
usa una tecnología interesante. El transpondedor Iris, desarrollado por el JPL
específicamente para Cubesats y otras misiones pequeñas, apenas ocupa un
espacio de 0.4U y pesa 400 gramos, si bien es compatible con la Red de Espacio
Profundo, transmitiendo y recibiendo en banda-X, a través de dos antenas de
baja ganancia, y una antena de media ganancia de conjunto de microtiras 8 x 8.
A pesar de su reducido tamaño y bajo consumo energético, cumplirá las mismas
funciones que sistemas mayores,
NEA Scout no es la carga
principal a lanzar, sino una de las diez secundarias que volarán en el primer
lanzamiento del colosal cohete SLS. Este
monstruo, el cohete más potente del mundo, deriva, en muchos elementos, en el
sistema de lanzamiento de los transbordadores. Es un lanzador de dos etapas,
con un núcleo de sesenta y cinco metros de alto, 8.4 de diámetro, y usa cuatro
motores criogénicos RS-25 (los SSME del transbordador) para elevar el conjunto,
en combinación con dos aceleradores expulsables de combustible sólido. También
derivados del transbordador, cuentan con cinco segmentos, una más que en los
transbordadores, siendo reutilizables. Para la etapa superior, cuenta con una
variación de las usadas en el ya finalizado Delta
IV, pero mayor para una superior capacidad de combustible. Como la etapa
núcleo, también será criogénica, usando un motor RL-10. Se la conoce como ICPS,
o Etapa Superior Temporal Criogénica, porque en desarrollo una de mayor
potencia y capacidad. NEA Scout se
sitúa en la interfase entre la etapa superior y la nave Orion que volará en su punta, y una vez se ponga en marcha, tal vez
el día 29, se separará una vez la carga principal esté en camino.
El problema para una misión como NEA Scout está en el hecho que no domina cuándo se lanza un cohete. Como carga secundaria, depende de otros imponderables, por eso, su trayectoria, o su objetivo final es una incógnita hasta que está en el espacio. El plan base es, una vez separada, ir hacia la Luna y sobrevolarla. Con la vela extendiéndose unos quince días tras el lanzamiento, la sonda estará en el espacio cercano a la Luna, o Cislunar, varios meses, hasta que escapa para volar en el espacio interplanetario.
El objetivo es, hasta la fecha, el asteroide NEO 2020 GE. Tarda 368 días en orbitar al Sol, con distancias máximas y mínimas de 1.05 y 0.97 unidades astronómicas, su tamaño es de no más de dieciocho metros. La intención es que NEA Scout se encuentre con él después que el asteroide haya sobrevolado la Tierra, que sucederá el 8 de septiembre del 2023, a una distancia de casi seis millones de km. de nuestro planeta.
NEA Scout se enfrentará a varios retos, siendo el primero la navegación óptica, porque dado el pequeño tamaño del asteroide y la incertidumbre de su posición, será complicado fijarle en la zona activa del sensor. La segunda es acercarse a la velocidad más lenta que se ha realizado un sobrevuelo, todo un desafío, que concluirá con una máxima aproximación a menos de diez km., o menos aún, incluso. Así, durante la aproximación lenta, capturará imágenes de casi todo el asteroide con resoluciones de hasta 50 cm, y la máxima resolución en la máxima aproximación. La intención es capturar la forma, volumen, propiedades de rotación, ver el entorno local, además de investigar la morfología local y las propiedades del regolito. Los hay que esperan que sea un pedazo de roca, y otros que piensan que es un agregado de rocas sueltas. El sobrevuelo espera resolver estas dudas. La transmisión de todas las imágenes puede durar hasta seis meses.
En el plano tecnológico, se desea demostrar no sólo el despliegue de la vela solar, sino la navegación usándola como propulsión. Si la demostración tiene éxito, la NASA planea una vela solar aún mayor en la misión Solar Cruiser, de 1653 metros cuadrados.
Sólo queda una cosa que decir: A toda vela.