Resumen del año 2023

 Una vez más, toca resumir. ¿Qué podemos decir? Pues que ha sido un año de altos y bajos, de bienvenidas y también de despedidas. Quizá, más que ningún otro de los años anteriores, ha sido el año de la Luna. Tres misiones, tres, todas con rumbo a la superficie selenita. La primera rusa en casi cincuenta años, Luna 25, pues sí, se lanzó bien, llegó a la órbita bien, pero se dio el morrón. La culpa, un orden incorrecta que hizo a la sonda encender su propulsión más de lo que debía. Otro fiasco de espacio profundo. La segunda, fue el intento de la India de resarcirse. Y lo lograron. Chandrayaan-3 fue un éxito de principio a fin, con su rover recorriendo el regolito del polo sur lunar sin problemas, mientras el módulo de propulsión por allí permanece, dando vueltas a nuestro alrededor. ¿Nos hubiera encantado de que sobreviviera a su primera noche selenita? Pues claro, aunque no se diseñaron para ello. Y la tercera, desde Japón, aún está de misión. Lanzada en septiembre, SLIM sólo ahora ha llegado a la órbita, y para mediados del mes que viene espera alunizar, con éxito, claro. Esta misión es principalmente tecnológica, para probar que tienen lo necesario para un aterrizaje de suma precisión. En cuanto a Marte, nuestros dos embajadores por su superficie (el rover de China, Zhurong, claudicó el año pasado, y no se le espera) han alcanzado hitos de sus viajes. Curiosity superó los cuatro mil soles de funcionamiento desde que llegó, y aún con capacidades menguadas (la rueda de filtros de una de las cámaras se bloqueó entre posiciones, y hasta la fecha no hay respuesta) sigue su ascenso cumpliendo sus tareas ejemplarmente. Perseverante, ya en tarea extendida, y con más de mil soles en su plataforma, avanza a ritmo de récord, habiéndose adentrado en el delta de su cráter. ¿Achaques? Ninguno todavía, si bien su experimento MOXIE ha disco desactivado. No porque funcione mal, todo lo contrario, ha sido un éxito, pero con él se han hecho todas las pruebas que se las han ocurrido, y más. El siguiente aparato, gracias a la experiencia, será mayor y más potente y eficiente. Ah, y no nos olvidamos de Ingenuity. El helicóptero sí ha sufrido alguna dificultad (aterrizaje de "emergencia" incluido), pero sigue fuerte a pesar de las adversidades. En órbita, poco que informar. Por Júpiter, la bella dama del espacio mantiene su buen hacer, incluso con su tour por o s satélites galileanos. Es el turno de Io, la más cercana de todas las lunas grandes jovianas, la más activa, y a la que es más peligroso acercarse, por la brutal radiación en la que está empotrada. Precisamente, ya empieza a manifestarse a bordo, en especial en su cámara de divulgación. Diseñada para sobrevivir a sólo unos pasos por el perihelio, que haya llegado hasta aquí es un éxito rotundo. El último paso de este año de Juno a Io fue ayer, y esperamos ansiosos las imágenes. Son las más cercanas desde los tiempos de Galileo, así que ya ha llovido. Otros lugares, como Mercurio, recibieron su visita preceptiva de BepiColombo, Lucy nos ha enseñado un nuevo asteroide (tres, en realidad), Parker Solar Probe ha acortado distancias con Helios, y New Horizons sigue con su viaje por la porra, como las gemelas Voyager, otras que han sufrido, y sufren diversos problemillas. Se las ha actualizado para garantizar más años de ciencia interestelar, previa a su desactivación final, tal vez a finales de la década. En cuanto a la sección telescópica, la cos marcha, con el telescopio James Webb a la vanguardia. Desde lo más cercano a lo más lejano, esta herramienta cumplebcon lo prometido. A la zaga siguen Hubble y Chandra, XMM-Newton e INTEGRAL (con su fin próximo, todo hay que decirlo), NuSTAR e IXPE, Fermi y Swift, Astrosat... Y se une uno más al lote, en el universo X con XRISM, aún en fase de verificación. Y no nos olvidamos de grande, y esperadísimo Euclid. Lanzado este verano, sus pruebas se alargaron más de lo anticipado, pero ya está manos a la obra en su tarea de desentrañar los misterios oscuros del cosmos. Ya que estamos, otra misión europea importantísima es JUICE lanzada brillantemente, dirigiéndose al hermano mayor del sistema, con otras, por la ruta indirecta. Pequeños problemas, ya resueltos, no impiden su progreso. Para el año que viene nos visita, para un paso muy especial. En cuanto a vuelos tripulados, poco que destacar, con las dos estaciones pasando por relevos periódicos, haciendo la habitación permanente de la órbita más permanente que nunca. Ah, es verdad: se escogieron a los cuatro astronautas que protagonizarán Artemis II, el primer vuelo tripulado a la Luna desde los tiempos de Apollo. Son tres americanos y un canadiense y, como prometieron, con una mujer y una persona afroamericana entre sus integrantes. En otro orden dencosasde cosas, la colosal ambición de SpaceX, el gigantesco Starship, es ya una realidad. Una que explota, al menos. Con un primer vuelo problemático, el segundo no fue tan mal si bien las dos estampas se perdieron, otra vez. Ah, un tercer vuelo de prueba parece estar en camino. Ha habido diversas altas este año, como los cuatro pequeños TROPICS o el instrumento TEMPO, el nuevo miembro de la familia de satélites Meteosat (en todos los sentidos), así como otros que no nos acordamos en este instante. Sobre las bajas, a la mencionada de Rusia en la Luna, mencionamos el observatorio japonés Hisaki, la misión de aerosoles CALIPSO (por falta de combustible), y la más importante: Aeolus, la misión de los vientos de la ESA, que se alargó más de lo que su equipo jamás soñó. Y ya preparan sustituto. También ha llegado el momento de otras despedidas como de los lanzadores. Este es el año en que el poderoso Ariane 5 remontó los cielos por última vez. Su sustituto pronto volará, aunque lleva cierto retraso. Hay que empezar a hacerlo, también, con otros conocidos, con el Atlas V, el Delta-4 (ambos sustituidos por el próximo Vulcan), más el HII-A nipón (su sustituto, el H3, no tuvo un buen debut) Y lo que nos espera para el 2024: más misiones a la Luna (incluyendo las sondas comerciales contratadas por la NASA), Europa Clipper a Júpiter, sondas a Marte (si nada se tuerce), tres nuevos ojos al cosmos, dos de ellos en rayos X, nueva visita de BepiColombo a Mercurio, y las solares a Venus, y otras, muchas otras, al planeta Tierra. Interesante, sí, y trataremos de estar aquí para relatarlo.

Ventana al espacio (CLXXVII)

 Galaxia NGC 1365, desde GALEX.

Ventana al espacio (CLXXVI)

 

Galaxia M106, desde GALEX.

Cuestión de perspectiva

 Si me preguntan por qué nos gusta la astronomía, especialmente aplicada con la astronáutica, es porque nos permite descubrir y visitar mundos nuevos y extraños. El recientemente observado no ha sido una excepción.

La misión Lucy despegó hace dos años, en el 2021, y aún tardará en alcanzar sus objetivos, los asteroides troyanos. ¿Qué hacer mientras tanto? Lo primero, no aburrirse. Lo segundo, buscar cosas que hacer. Eso es lo que ha hecho su equipo.

Sí, es cierto: en el 2025 la misión realizará el ensayo general de sobrevuelo con el asteroide del cinturón principal Donaldjohanson. Sin embargo, tanto antes como después del lanzamiento, los equipos científico y de navegación estuvieron mirando si, por alguna casualidad, la sonda se acercaría a un asteroide mucho antes. A ver, en la primera órbita, había poca posibilidad, ya que estaba cerca de la Tierra (bien podrían haber visto asteroides NEO's). Pero en la segunda, gracias a la energía acumulada por el sobrevuelo terrestre, Lucy entraba en el cinturón de asteroides principal. Con su trayectoria en la mano, se pusieron a revisar las bases de datos de asteroides, los que orbitan cerca de la trayectoria prevista y, por supuesto, que estuvieran allí, y al alcance de una pequeña maniobra. ¿Era posible?

Casos se han dado, desde luego. Por ejemplo, NEAR-Shoemaker sobrevoló el asteroide Mathilde sólo porque el genio del billar cósmico, Robert Farquhar, descubrió la posibilidad antes del lanzamiento, y únicamente si se respetaban los primeros días de la ventana de lanzamiento. Lo consiguió, aunque estaba al límite de sus posibilidades técnicas. El caso de Stardust es más parecido al de Lucy. La misión al cometa Wild 2 estaba transitando por el borde interno del cinturón de asteroides cuando saltó la posibilidad. La instalación de un software de seguimiento autónomo de objetivos permitió la prueba de funcionamiento antes de vérselas con el cometa. Huelga decir que, a pesar de una distancia superior a los tres mil kilómetros del asteroide Annefrank, fue un éxito.

La oportunidad saltó hacia finales del 2022, o comienzos de este año. El interfecto respondía a la nomenclatura de (152830) 1999 VD57. Se descubrió su presencia el 4 de noviembre gracias al proyecto LINEAR de Socorro, Nuevo México. Se declaró que tenía un tamaño de unos setecientos metros, orbita el Sol a distancias de 1.9 y 2.4 unidades astronómicas, y rota sobre sí mismo en unas cincuenta y dos horas. Pertenece a la familia de asteroides del tipo S, o silicatados. Sin duda, es el objeto del cinturón de asteroides más pequeño en ser observado.

¿Por qué esta prueba? A diferencia de anteriores misiones de sobrevuelo, que tiraban imágenes para buscar su objetivo un poco a lo loco (se obtenían muchas imágenes inútiles del espacio vacío), Lucy cuenta con dos herramientas que le ayudarán a encontrar cada uno de sus objetivos y así maximizar su retorno científico. Una es el par de cámaras T2Cam, instaladas en la plataforma de instrumentos, la segunda es un software autónomo. Juntos, en teoría, se diseñaron para que cualquiera de las cámaras detectase el asteroide objetivo y el software permitiría a la sonda mantener la vista fija en él, sin importar las maniobras realizadas. Con un retardo en las comunicaciones de, en este caso, de una media hora (una, o más cuando esté con los troyanos), un control remoto en tiempo real es imposible.

El asteroide, bautizado Dinkinesh (maravilloso en amárico; es también uno de los nombres de fósil Lucy), fue visto por primera ve por la sonda a comienzos de septiembre, en su primera campaña de navegación óptica con su cámara más potente y sensible, L'LORRI. Para cumplir su distancia de paso de 425 km (más bien conservadora, hay que decirlo), lo necesitaba, para así poder maniobrar. En las horas que llevaban al encuentro, la pregunta era: ¿Cómo sería?

Todo hay que decirlo, para nada decepcionó. Resultó que Dinkinesh es un asteroide binario. ¿Resultó una sorpresa? Para este humilde cronista, por supuesto. Para el equipo, no tanto.

Es cierto que varios telescopios terrestres, así como la misión WISE, hicieron estudios del asteroide. Pero es tan pequeño... Sí, ahí estaba, sin embargo se necesitaron algunos de los activos más grandes del mundo, como los telescopios Keck, para obtener datos de interés. Pero lo definitivo llegó con Lucy, antes del encuentro. Nos explicaremos.

En una campaña de navegación óptica, cualquier sonda no hace más que conseguir imágenes para localizar primero, y seguir después, su objetivo mientras ambos viajan por el espacio. Así, ante un fondo fijo de estrellas, podemos ver un puntito moverse de derecha a izquierda, generalmente. Esta operación no para hasta pocas horas antes del encuentro. Pero esas imágenes no sólo son útiles para los navegadores, también el equipo científico obtiene información. La más básica es lo que se conoce como curva de luz, es decir, la variación de la intensidad de la luz reflejada por su superficie a medida que el objeto rota. Por la curva de luz se puede tener una medición precisa de su rotación. La de Dinkinesh revelaba una anomalía, lo que llevó a pensar en que podría tener compañía. No se equivocaron.

En un primer momento, se puede pensar que el mayor de los dos guarda cierto parecido con los asteroides Ryugu y Bennu, los objetivos de Hayabusa2 y OSIRIS-REx, respectivamente. Pero no. Por tamaño, está entre medias, con un diámetro de unos 790 metros. Su superficie exhibe rocas grandes, sí pero también cráteres, algún que otro risco, zonas relativamente planas... En cuanto a su satélite, es casi una réplica, pero de unos 220 metros de diámetro. Tras el asteroide Ida, visto por Galileo, Dinkinesh es el segundo cuerpo de cinturón principal con un satélite, aunque se trata más de un sistema binario, como Didymos-Dimorphos, visto por DART.

Una operación de sobrevuelo no acaba con su máxima aproximación. Las fases de aproximación y alejamiento son igualmente importantes. Por las distintas perspectivas que ofrecen, las imágenes y los datos pueden darnos una imagen más amplia, más completa. Por ejemplo, nos ayudaría a construir un modelo tridimensional del objeto, ver otras zonas de su superficie... Dinkinesh se superó a sí mismo, de hecho. Seis minutos después de la máxima aproximación, y con el sistema aún en su campo de visión, se añadió una nueva pieza al puzle: el satélite no es uno, sino dos cuerpos, uno junto al otro. ¿Inaudito? Bueno, en un sistema binario de asteroides, es la primera vez que lo vemos. En verdad, ya hemos estudiado dos similares. Uno lo examinó Rosetta en profundidad, el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, con su peculiar forma de patito de goma. El otro nos pilla en la verdadera porra del sistema solar, el objeto del cinturón de Kuiper Arrokoth, visto por New Horizons, con esas dos "galletas" pegadas una junto a otra. Al ver los dos cuerpos que forman el satélite de Dinkinesh, podemos suponer que no difieren demasiado. Y, la verdad, examinando la imagen de alta resolución, ¿no os parece que sobresale por debajo? Opinad, por favor.

Tened en cuenta que aún quedan cosas por saber, misterios que desentrañar, porque faltan los datos de los otros dos instrumentos de Lucy. La misión empezó siendo ya la que más objetos observaría, con siete. Pero, entre unas cosas y otras, ya vamos por los doce, que podrían ser trece si se confirma el probable satélite en Orus. ¿Quién da más?

Ventana al espacio (CLXXV)

 

Betelgeuse y sus alrededores, desde Akari.

Ventana al espacio (CLXXIV)

 Cúmulo estelar Berkeley 87, desde XMM-Newton.

Las próximas misiones a los asteroides: Psyche

Hasta la fecha, son sólo dieciocho asteroides los que hemos visitado. Más grandes, como Ceres, más pequeños, como Dimorphos... También en variedad: de silicatos, basálticos, carbonáceos... pero sólo uno metálico. Y, en verdad, fue una visita breve, no viendo más que su forma de diamante y diversos cráteres. Decididos a compensar esta escasez, una propuesta Discovery apuntaba a indagar en el mayor de todos ellos.

¿Qué razones pueden haber para una visita se este tipo? Al menos, una de peso: bien podría ser el núcleo de un planetesimal de lo que sólo queda este asteroide. Si fuera así, una misión de este tipo sería como visitar el núcleo de un planeta terrestre.

Descubierto el 17 de marzo de 1852, 16 Psyche es el mayor de los asteroides metálicos. Posee unas dimensiones de 279 x 232 x 189 km, con una notable densidad de entre 3.4 y 4.1 gramos por centímetro cúbico. Un día allí dura cuatro horas y doce minutos. Su órbita discurre por la parte más alejada del cinturón de asteroides principal, a una distancia media de tres unidades astronómicas. Lo que le hace más singular es su alta reflectividad al radar, siendo el que más de todos los asteroides. Eso ha hecho suponer que, como poco, su composición es, al noventa por ciento, de hierro y níquel, como la de los núcleos de los planetas terrestres. Si ya por esto no merecería una misión, ¿entonces, qué?

¿Cómo plantear una misión hasta allí? En vista que, por medios convencionales (a la Rosetta, vamos) se tardaría más de una década, se ha optado por otra forma más económica, directa y avanzada tecnológicamente hablando. La de Dawn. 

Os presentamos la misión Psyche. Lo sé, no han sido la leche de originales. Al menos, sabemos cual es su destino. Para cumplir su programa científico, está potentemente equipada, en términos de instrumentación, con elementos a la última y alta herencia de misiones previas, incluyendo proyectos Discovery. 

Para facilitar las cosas, mejor entender a Psyche como una prima de Dawn en muchas cosas: un bus central, grandes paneles solares, impulsión iónica, antena principal fija y cuatro investigaciones. Sí el núcleo de la sonda es, también, producto de una firma constructora. El bus se basa en la plataforma de satélite geoestacionario SSL 1300 de la actual firma Maxar (anteriormente Space Systems Loral), con decenas de unidades en órbita con éxito. Esta será, sin embargo, su primera incursión en el espacio profundo. La plataforma, conocida por la misión como chasis SEP, incorpora todo lo necesario para

funcionar. El chasis SEP, de 3.1 metros de largo, 2.2 de ancho y 2.4 de profundidad, fue construido y probado por Maxar, pero el resto de hardware fue instalado en el JPL. Al bus hay que añadirle, además de sus paneles solares, dos mástiles de dos metros cada uno, proyectándose de la parte superior del bus, y muy cerca se sitúa su antena principal, así que su altura total es de 4.9 metros. Prácticamente todo es herencia de misiones previas. Como decimos, lo básico para funcionar proviene del JPL, en su mayoría, como el ordenador, que cuenta con el procesador típico, el RAD750, que gestionará todo el funcionamiento de a bordo, y cuenta con un grabador de datos de estado sólido de 4 GB para telemetría de ingeniería y datos científicos. Su sistema de comunicaciones es, también, clásico, al usar una antena de alta ganancia, de dos metros de diámetro, situada en la parte superior, e inclinada, y tres antenas de baja ganancia. Todas las antenas son fijas, por lo que se requiere de maniobrar la sonda para apuntarlas a la Tierra, si bien con las de baja esto no es necesario. Hay que decir una cosa: Psyche será la última misión, que sepamos, que confiará el el extraordinario transpondedor SDST, cuyo origen proviene de la misión Deep Space 1, y que gran parte de misiones de espacio profundo hasta la fecha han llevado y llevan en la actualidad. Es una sonda que exige grandes demandas de consumo eléctrico, por ello se ha dotado a la misión de unos paneles solares nada despreciables. Es la segunda misión de espacio profundo en lanzarse con esta configuración en forma de signo más. Cada panel cuenta con cinco secciones y, una vez desplegados, otorgan una envergadura a la sonda de 24.76 metros, más una altura de 7.34 metros. Todo, para alimentar los sistemas de a bordo, y cargar una única batería de ión-litio de trece células. Su sistema de orientación garantizará un control de actitud triaxial, con lo típico en estos casos: unidad de medición inercial (en miniatura), sensores solares, dos escáneres estelares, cuatro ruedas de reacción y su propulsión que, en este caso, es un sistema de gas frío, empleando gas de nitrógeno, cuyo uso será, por lo general, auxiliar. Lo que realmente importa es su sistema de impulsión iónica. Sin embargo, no usa el motor iónico NSTAR, ya anticuado, ni el NEXT-C

que empleó DART (con resultados, para este cronista, desconocidos), sino que emplea un sistema comercial que tiene su miga: se llama SPT-140, es un motor de efecto Hall, y tiene sus orígenes en un diseño desarrollado en la Unión Soviética. Esta familia de motores iónicos lleva volando en satélites soviéticos desde 1971 (SPT significa Propulsor de Plasma Estacionario), y llegaron a occidente tras la caída del régimen soviético. Por lo general, este tipo de motores se usa, en la actualidad, en satélites geoestacionarios como forma de mantener su posición orbital con un gasto mínimo de combustible. Es cierto que un motor de estas características empujó la misión europea SMART-1 a la Luna, pero esta será su primera

incursión en el espacio profundo. ¿Qué características tiene? Posee un impulso específico de 1800 segundos, consume energía entre 900 vatios (mínimo) y 4.500 vatios (a plena potencia) proporcionando un empuje de 280 milinewtons, si bien el sistema es graduable. El sistema completo cuenta con cuatro unidades del SPT-140, dos por cada mástil que les alberga, móvil en dos ejes, más dos Unidades de Procesado de Energía, así como un complicado aparataje de interconexiones más todo el subsistema del manejo del combustible, que es xenón. En pura teoría, cualquier PPU puede controlar cualquiera de los motores, si bien la misión sólo puede usar uno cada vez. Un total de siete tanques de combustible almacenarán todo el xenón para la misión, totalizando 1085 kg. En cuanto al control termal, nada nuevo, con mantas multicapa, calentadores eléctricos, radiadores, además de pequeñas ventanillas de apertura mecánica, accionadas por calor. Puesto que el sistema de impulsión iónica generará mucha temperatura, hace falta su rápida disipación. Su programa científico lo conseguirá gracias a cuatro investigaciones. El principal es el Espectrómetro de Rayos Gamma y Neutrones de

Psyche. Se trata, en realidad, de dos sistemas separados. El espectrómetro de rayos gamma es un diseño virtualmente idéntico al usado en MESSENGER, es decir, que cuenta con un cristal de germanio de alta pureza de cinco centímetros de diámetro y otros tantos de alto como detector, acoplado a un tubo fotomultiplicador. Dentro de un criostato, y refrigerado por un criorefrigerador tipo Stirling de una sola etapa, permitirá mediciones de una estupenda resolución. Para protegerle de los rayos gamma de fondo, cuenta con un escudo anticoincidencia plástico. Por su ubicación, y experiencia en Mercurio, se ha eliminado la ventana que tenía en la parte superior, para ver la superficie del asteroide a través del escudo anticoincidencia. Un aspecto particular del sistema es una forma de recuperar la sensibilidad casi total del cristal. Puesto que se verá sometido a un bombardeo continuo de protones de alta velocidad, éstos dañarán inevitablemente el cristal. La experiencia ha demostrado que, al calentar el cristal a altas temperaturas (105ºC) durante aproximadamente diez días. Está instalado en uno de los mástiles, justo en su extremo. Su acompañamiento, el espectrómetro de neutrones, también tiene pedigrí, porque se basa, ni más ni menos que en el que voló en Lunar Prospector, es decir, el primero de todos. Por supuesto, viene con

cambios. Se trata de dos cilindros rellenos de helio-3 que se proyectan, paralelos, de su placa de montaje, mientras que se añade un tercero que está instalado perpendicular a los otros dos y montado a lo largo de la placa. Uno de ellos carece de cobertura, un segundo posee una cobertura de cadmio en los sensores, mientras que el tercero cuenta con un recubrimiento de un centímetro de poliuretano. Este diseño es significativamente más sencillo de ensamblar y adaptar al montaje en la sonda, que se sitúa en la mitad de la longitud del mástil en el que se sitúa su hermano de rayos gamma. La intención es estudiar y compilar un mapa de composición elemental de Psyche, hasta una profundidad aproximada de un metro. Puesto que es un asteroide metálico, se espera detectar hierro y níquel, y además podrá medir otros elementos como el silicio, potasio, aluminio, calcio, torio y uranio, entre otros, siendo capaz de hacer, con los datos recopilados, la diferenciación entre elementos metálicos y los de silicatos. Otros parámetros que estudiará será el flujo de rayos gamma de alta energía en el entorno del asteroide, buscará hidrógeno o cobalto, medirá el contenido isotópico del elemento Hierro-54, así como medir el flujo de partículas energéticas. El segundo en importancia es el Magnetómetro de Psyche. Otro

instrumento con alta herencia, el sistema cuenta con dos sensores de flujo saturado triaxiales, típicos de misiones de espacio profundo. El primer sensor está en el extremo del segundo mástil; el segundo está 0.7 metros por detrás. Como siempre, la configuración de dos sensores permitirá diferenciar entre el entorno magnético ambiente (en el entorno de la sonda, en una tan "magnética" como Psyche por su impulsión iónica) y el del exterior. Puesto que se cree que el asteroide es, o fue, un núcleo propoplanetario, es muy probable que aún esté magnetizado o, en caso de que no, conservar un magnetismo remanente. De menor importancia, pero básica, es la Cámara Multiespectral de Psyche. No es un sistema nuevo; se trata de la combinación de dos elementos conocidos. Desarrollado por la Malin Space

Science Systems, combina una versión modificada del sistema óptico desarrollado para la cámara de media resolución del sistema MARCI de Mars Climate Orbiter con el tipo de sensor, rueda de filtros y electrónicas que el sistema Mastcam-Z de Perseverance. Así, cuenta con un sistema refractor de 148 milímetros de longitud focal (f/1.8) que entrega la luz a un sensor CCD de 1600 x 1200 pixels, sin filtro bayer en este caso. Con la rueda de filtros de ocho posiciones podrá hacer diversas tareas. La principal será la de navegación óptica, para lo que cuenta con un filtro claro de banda ancha. Los otros siete, además de servir para la construcción de imágenes a casi color real y falso color, buscarán elementos de silicatos como el piroxeno o la olivina, los restos de impactos de asteroides contra Psyche. En torno al asteroide, no sólo servirá para crear un mapa de su superficie, también hará un mapa de minerales más bien general. Por supuesto, al ser un lugar nuevo que visitar, esperamos que nos enseñe algunos rasgos geológicos de lo más interesantes. En realidad cuenta con dos unidades, como redundancia, una apunta directamente hacia abajo, la segunda lo hace levemente desviada 3.7º a un lado. ¿Podría usar ambas para construir un mapa topográfico? Puede. Ah, y cada cámara contará con su propio almacenaje de imágenes. También realizará una investigación de Radio Ciencia. Para ello contará con lo de siempre: su propia señal enviada a casa, donde se verá, según el efecto doppler, cómo se altera por la gravedad del asteroide, creando así una visión de cómo es Psyche por dentro. A esto, hay que añadir una

investigación tecnológica: DSOC, Comunicaciones Ópticas de Espacio Profundo. Esta es una nueva prueba de comunicaciones basadas en láser, como el sistema LLCD en la misión LADEE. Psyche llevará la prueba más lejos, con un sistema bastante complicado, la verdad. DSOC cuenta con una sección fija, o Estacionaria, y una sección más móvil, o Flotante. Puesto que se trata de transmitir y recibir emisiones láser para transmitir información entre dos puntos, la sonda cuenta con un gran telescopio, la parte Flotante del diseño. Visto en las fotos, casi parece un cañón, pero no. Es un complejo sistema que combina un telescopio afocal tipo gregoriano más un sistema reflector tipo Cassegrain, con una apertura de 22 cm. En total son cuatro espejos más su estructura de soporte, todo de carburo de silicio, más un potente blafle para rechazar la luz no deseada. Al final del telescopio doble se encuentra un ensamblaje de divisor de haz dicrótico, que separa o combina los canales emisores y receptores, un retro-espejo, hasta llegar a la cámara de conteo de fotones. Puesto que se trata de haces muy estrechos, hay que afinar mucho el apuntamiento del sistema, por ello primero hay que establecer el alineamiento entre el transmisor (en la sonda o en Tierra) y el receptor, antes de proceder a la transferencia de datos. Por lo general, será la terminal terrestre la que busque iniciar el contacto con una emisión láser de baliza. Será DSOC quien se fije, estabilice la señal, y se prepare para enviar. Un transmisor láser conectado a una variante del transmisor será quien envíe los datos. En Tierra, serán dos telescopios los que formen parte del experimento: el Telescopio de Comunicaciones Ópticas instalado en Table Mountain, California, y el gran telescopio Hale del observatorio del Monte Palomar, como receptor. DSOC será capaz de detectar luz laser entre 1064 y 1550 nm. Existe la posibilidad, remota, además, de usar DSOC como altímetro láser en Psyche, pero es eso, posibilidad. Una vez repostada y lista, dará un peso en báscula de 2747 kg. Poca broma.

Ya debería estar en el espacio, pero los distintos cambios y problemas hicieron que se retrasase hasta ahora. Es cierto que, al ser seleccionada, Psyche tenía su lanzamiento fijado para este año. Poco después, se dio con una solución por la que se hizo posible adelantarlo un año. Se escogió el Falcón Heavy para su lanzamiento para así llegar antes, e iría acompañado de cuatro sondas pequeñas: dos correspondientes a la misión EscaPADE con destino a Marte, y las otras dos del proyecto Janus, para explorar asteroides binarios; ambas pertenecen a SIMPLEx. Al final, viaja solo. Primero cayó la marciana, porque la trayectoria no resultó ideal, y cuando se retrasó Psyche a este año por problemas con el software de vuelo y la reparación de su transmisor, lo hizo la de los asteroides, al perder sus objetivos previstos. Aún más, Janus está actualmente suspendida, su hardware almacenado en caso de que surja una buena oportunidad. El lanzamiento de Psyche está programado para el 5 de octubre, y lo hará desde la histórica plataforma 39A de Cabo Cañaveral. 

Durante la planificación de Dawn, el camino hacia su primer destino era, digamos, directo, sin paradas intermedias, es decir, asistencias gravitatorias. Más tarde, se vio la oportunidad de sobrevolar Marte. No sólo resultaba útil para calibración de sus instrumentos, sino muy provechoso en términos de trayectoria, dando un empuje extra a la misión y, lo que es más importante, cambió su inclinación con respecto a la eclíptica. En Psyche, se repite la fórmula. Así, tras su lanzamiento, y después de un arco de impulsión iónica, se acercará al planeta rojo, en mayo del 2026, para tomar prestada un poco de energía orbital para acortar su ruta y manipular su inclinación. La distancia no será menor a 3000 km. Después, usando vigorosamente sus motores iónicos, alcanzará el asteroide Psyche el mes de agosto del 2029. Claro, si se hubiera enviado el año pasado, lo hubiera hecho en el 2026. Más paciencia.

Toda la etapa de crucero de Psyche será un calco a la usada con Dawn, en lo que al uso de su impulsión iónica se refiere: por lo general, se impulsará durante toda una semana, en cuyo final, apagará el motor en uso para reorientarse hacia la Tierra, ofreciendo su antena principal para así transmitir los sucesos acaecidos a bordo. Terminada la sesión, la sonda, de forma automática, regresará a la actitud de impulsión más beneficiosa y reanudará la tarea. El motor iónico se usará incluso para desaturar las ruedas de reacción, conservando así el precioso gas de nitrógeno de sus propulsores de gas frío. Ah, y será durante este crucero cuando se harán las pruebas con la terminal de comunicaciones por láser, DSOC, empezando poco después del lanzamiento y terminando semanas antes del sobrevuelo marciano.

Cien días antes de llegar, la sonda iniciará la primera de muchas campañas de navegación óptica con su cámara primaria. Eso permitirá localizarlo ante el fondo de estrellas y ayudar a llegar. Cada vez más cerca, las imágenes proporcionarán parámetros como una rotación más precisa, ver si tiene satélites, si expulsa restos o gases... Luego, llegará la inserción orbital que, como Dawn, será como otro día en la oficina, pero un evento importante. Desde ahí su impulsión iónica le llevará hasta la primera órbita científica.

Una vez situada, será el inicio de 26 meses de tarea primaria. Su primera fase se llama Órbita A, a 709 km de altitud. Esta órbita es la de caracterización, con la cámara capturando el primer mapa global, de Media resolución, mientras que tanto el magnetómetro y el doble espectrómetro toman datos básicos, mediciones de fondo para usar después en comparación con los posteriores. Permanecerá en ella cincuenta y seis días. La siguiente es la Órbita B1. A 303 km de altitud, y durante noventa y dos días, la cámara creará nuevos mapas, estudiará su geografía, su geología, y capturará pares estéreo para conseguir el objetivo de esta fase, la topografía. La tercera fase, Órbita C, a 190 km de altitud, a lo largo de cien días, será el turno de la ciencia de gravedad, obteniendo los datos necesarios para saber cómo es por dentro. La siguiente, Órbita D, a 75 km (Cien días), será el momento para que los espectrómetros y el magnetómetro brillen. Cuánto más cerca, más y mejores datos obtendrán, y de más resolución y precisión. Será en la única en la que se varíe la inclinación orbital de la misión, porque en el resto de fases estará en una órbita polar, y en Órbita D se cambiará a una de 160º de inclinación. La última será la Órbita B2 (cien días), retomando a la fase de topografía, con condiciones de iluminación similares. Ese será el fin previsto, pero no irá a otro asteroide, como sí hizo Dawn. No hay otro asteroide metálico, grande o pequeño, que pueda justificar su salida. Tampoco tendrá los recursos necesarios.

Es cierto que, durante mucho tiempo, se ha asumido que Psyche es primordialmente metálico. Sin embargo, esta visión cambió recientemente. Como preparación para la misión, se han obtenido nuevos datos sobre el asteroide, cambiando la visión de un objeto básicamente metálico a una rara mezcla de metales y silicatos, con la composición metálica entre el 30% y el 60%, aproximadamente; el resto es roca escasa en hierro, con una porosidad del 20%, más o menos. ¿Estos descubrimientos invalidan la razón de ser de la misión? Para nada: lo hace más interesante.

¿Qué pretende conseguír la misión? Tres metas: estudiar un elemento primordial de la formación planetaria, un núcleo de hierro; estudiar el interior de un cuerpo diferenciado, normalmente inaccesible; y estudiar, por vez primera, un cuerpo no de roca, sino de metal. Y para ello, posee los siguientes objetivos: determinar si es un núcleo o material no fundido; determinar la edad relativa de cada región en el asteroide; ver si cuerpos pequeños como Psyche poseen los mismos elementos ligeros que, por ejemplo, la Tierra y en su núcleo a alta presión; determinar si se formó en condiciones más oxidantes o más reductoras que el núcleo terrestre; y caracterizar su topografía. Casi nada, como se dice. 

Miedo... y Terror

No es necesario hablar de cómo Asaph Hall descubrió los satélites marcianos, de cómo Angelina Stickney, su esposa, le dio el empujón para evitar que se rindiese, de cómo intentaron robarle el descubrimiento. También, hemos hablado, poco, sobre cómo son, y algo sobre su exploración. Pues bien, puesto que tenemos misión que en el futuro irá para allá con el fin de estudiarlos, y quién sabe si algo más, toca contar en profundidad lo que sabemos hasta ahora de estos dos cuerpos celestes.

Sí, como ya contamos, si se asumió que Marte poseía dos satélites fue por “cálculos matemáticos” antiguos. Y de chiripa, acertaron, la verdad. Pero más allá de ser dos puntos de luz muy débiles que orbitaban el planeta, poco más se sabía de ellos. Y durante los años previos al lanzamiento de las sondas espaciales, sus órbitas fueron muy estudiadas, especialmente la del más interno de los dos, Fobos.

Es apropiado nombrar los satélites del planeta con el nombre del dios romano de la guerra como las personificaciones del miedo y el terror, pero en su nomenclatura griega, curiosamente. Pero, ¿debemos sentir pánico? No, en realidad. Lo que dan, sin embargo, son algunos dolores de cabeza. Veamos por qué.

Es cierto que Mariner 4 fue la primera en pasar cerca de Marte en 1965, pero hubo que esperar a 1969 para tener el primer vistazo, indirecto, de uno de los satélites marcianos. Así fue porque, en una de las imágenes de Mariner 7 vimos una sombra en la superficie marciana. Pertenecía a Fobos, que eclipsaba al Sol y, por lo que se pudo averiguar sobre esa sombra, el satélite resultó ser mayor a lo que se anticipaba. Dos años después, fue el turno de verlos, al fin. Fueron las cámaras de Mariner 9 las que nos mostraron tanto a Fobos como a Deimos, confirmando las sospechas sobre los tamaños de ambos. Y desde 1976, pudimos obtener, gracias a los orbitadores Viking, imágenes más cercanas que nos permitieron cartografiar sus superficies.

Una década después, la última misión de espacio profundo de la Unión Soviética apuntó a investigarlos en profundidad. Pero, como no podía ser de otro modo, fallaron. Ya lo contamos: la primera se perdió por un fallo en la programación, y la segunda… Bueno, sigue sin saberse a ciencia cierta. Antes de desaparecer, eso sí, obtuvo buenas imágenes de Fobos.

Y desde 1997, no hemos parado de explorar Marte, con toda una retahíla de misiones tanto en órbita como en superficie. Así, orbitadores como Mars Global Surveyor, Mars Reconnaissance Orbiter, y vehículos de superficie, como Spirit y Opportunity, y los más recientes Curiosity y Perseverance, los han estudiado. Más recientemente, nuevas misiones han aportado su granito de arena, como MAVEN y su visión ultravioleta y, más recientemente, la misión Al-Amal consiguió buenas imágenes de Deimos desde su alta percha sobre Marte. Pero la que más nos ha aportado ha sido Mars Express, y sus decenas de sobrevuelos a Fobos desde que llegó, en diciembre del 2003.

De los dos, Fobos es el más próximo a Marte. Orbita a una distancia media de 5989 km., apenas inclinada sobre el ecuador marciano, y tarda siete horas y treinta y nueve minutos en rodear el planeta. Eso es, aproximadamente un tercio del tiempo que tarda Marte en girar sobre sí mismo. Visto desde cerca, Fobos parece una patata angulosa, con unas medidas de 27 x 22 x 18 km. Su superficie está plagada de cráteres, siendo el mayor Stickney, de nueve km. de diámetro. Sólo diecisiete de los muchos cráteres poseen nombres, como Hall, Gulliver, Roche o D’Arrest. También hay una zona que es una Regio, bajo el nombre de Laputa, y otra que ha sido marcada como una Planitia, nombrada Lagado, ambas sacadas de Los Viajes de Gulliver. Lo más interesante de Fobos son sus surcos radiales, que parecen tener su punto de origen en el cráter Stickney. Por las mediciones, parece ser una pila de rocas, con mucho espacio vacío en su interior. Esto se sabe gracias a su densidad, de 1.88 gramos por centímetro cúbico, con una porosidad aproximada del 30%. Como es norma, su gravedad es extremadamente baja: un ser humano, en su superficie, apenas pesaría unos gramos.

Luego tenemos a Deimos. Más pequeño (15 x 12.2 x 11 km) más parece una lisa haba. A diferencia de Fobos, su superficie está apenas craterizada. Orbita Marte desde una percha más racional, a una distancia media de 23.460 km., tardando 30.4 horas en completar un círculo a su alrededor. Como su hermano mayor, es poco denso (1.47 gramos por centímetro cúbico), por lo que también será una pila de rocas más bien porosa. Si en Fobos pesarías poco, en Deimos aún menos. Sólo necesitarías dar un salto para abandonar su entorno. Así de fácil. En cuanto a su geografía, puesto que está tan lejos de Marte, es menos visitado, por eso sólo dos cráteres tienen nombres (Swift y Voltaire).

Y ahora, las preguntas peliagudas: ¿Qué son? ¿De dónde vienen? ¿Cómo se formaron? y ¿Cuál es su futuro? Vayamos al grano.

Al contemplar su aspecto, nos vienen a la cabeza los asteroides; de hecho, el racional tras la misión Fobos fue el de estudiar análogos de asteroides. Aún más, los estudios espectrales muestran que ambos son asteroides carbonáceos, concretamente del tipo D.

Pero esto choca con la realidad, en principio, por sus órbitas. Son prácticamente circulares, ubicadas básicamente en el ecuador marciano. Para conseguirlo, el planeta debe tener una atmósfera considerable. La actual es muy poca cosa, la verdad, si bien en el pasado sí fue lo bastante densa como para ello. ¿Duró lo suficiente como para ello? Todo parece indicar que no. ¿Entonces?

Hay científicos que son partidarios de la teoría del "parto con dolor" (una analogía más bien poco afortunada, a nuestro entender), es decir: el planeta sufrió un impacto que lanzó escombros para formarlos. Es la misma aplicada a nuestra Luna (teoría errónea, a nuestro juicio); para

ello, se basa en el hecho de que la región norte de Marte es una zona más baja que el resto, basándose en datos de gravedad. No tienen en cuenta dos cosas: primero, el borde de esa zona de impacto, súper cuenca la llaman, no es perfectamente circular, sino muy irregular; segunda, usando datos de topografía por láser se ha demostrado que la región norte de Marte es la más plana del planeta, incluso del sistema solar la conclusión es sencilla: esa zona fue un océano pretérito. 

Si basan este argumento del supuesto origen marciano de las lunas, es por datos tomados por sondas recientes, en los que hallaron filosilicatos, abundantes en Marte. Pero lo que estudiaron fue el REGOLITO en Fobos. A ver: si Fobos y Deimos fueran restos del planeta, deberían ser más grandes de lo que son, puesto que ahora son restos agrupados por gravedad y con grandes huecos internos. He ahí el problema: si Marte sufrió un impacto tan gigantesco, ¿y el resto del material? Hay otra razón que podría explicar los filosilicatos en Fobos. No hay más que ver Marte, y todo el sistema solar, para ver que el planeta fue todo un campo de tiro asteroidal, con cráteres de dimensiones importantes como el Sciaparelli o el Herschel, ambos superando los cuatrocientos kilómetros de diámetro. ¿No sería posible, bajo nuestra inexperta opinión, que parte del material excavado llegara hasta los satélites?

Vale, ¿y entonces? Hay otra teoría, muy interesante, que explica la presencia de las lunas en sus órbitas actuales. Sospechan que Marte sí capturó un asteroide, pero éste fue el que sufrió el impacto y, los restos, entonces, formaron discos de restos que crearon Fobos y Deimos. Eso explicaría sus órbitas.

Hay un aspecto de la órbita de Fobos que merece una explicación. Como hemos dicho, órbita en muy poco tiempo el planeta. Cualquiera que lo vea desde la superficie (fácil gracias a los actuales rovers) descubre que el satélite emerge por el oeste, corre por el firmamento celeste marciano en unas tres horas, y desaparece por el este, repitiendo función horas después. Sí, da la sensación de que es un satélite retrógrado. Pero no, la realidad es bien sencilla: va más rápido que la rotación marciana. Y eso le provocará, a la larga, un problema. 

Si os decimos que en el futuro Marte tendrá un anillo, ¿cómo os quedáis? Pues si, porque Fobos está acelerando, lenta pero seguramente. Eso significará que, según el llamado Límite de Roche, la gravedad marciana será tan fuerte que superará la de la propia de Fobos, a su energía orbital. Resultado el satélite se desgajará, adornando el planeta. Como prueba, están los acercamientos de Mars Express, en los cuales Fobos siempre está levemente más adelantado de donde se calcula que debía estar. Triste fin le espera.

¿Y Deimos? Su futuro es opuesto. A diferencia de su hermano mayor, orbita más lento que la rotación marciana, y cada vez más. Eso significa que, con el tiempo, romperá el agarre gravitatorio con el planeta, para así vagar por el sistema solar.

Si alguna vez pisáis Marte, no lo hagáis en las zonas de altas latitudes, ni en los polos. Jamás les veréis. Para aquellos que escojáis el ecuador o regiones cercanas, apenas aparecerán más brillantes que estrellas, necesitando telescopios para verlos bien. Si no me creéis, mirad las imágenes de nuestros recursos en superficie, pasados y actuales. Ah, y si bien los eclipses de Fobos al Sol son frecuentes, nunca serán totales. Y de Deimos, más serán tránsitos que propios eclipses.

Ah, y en una nota, digamos, pintoresca, en los años 1960, un científico soviético afirmó que Fobos estaba hueco porque es un objeto artificial, una suerte de base, de estación espacial. Datos posteriores demostraron que no era así. Curioso, ¿no?

Y este rollo, ¿a cuento de qué?

Si todo va bien, la siguiente ventana de lanzamiento se abre el año que viene, y JAXA la va a aprovechar para enviar su misión MMX, el Explorador de las Lunas Marcianas. Es una misión ambiciosa cuyo objetivo es obtener muestras del regolito del satélite. Con cooperación de la agencia francesa CNES, el centro aeroespacial alemán DLR y la NASA, investigará el satélite, se posará, soltará un rover, y tomará muestras usando dos sistemas diferentes. Y si hay tiempo podría estudiar Deimos también, antes de retornar a la Tierra con su restos valiosa carga. Un objetivo ambicioso para la segunda misión japonesa a Marte.

Pues aquí les tenemos: sus certezas, sus incógnitas, sus futuros. Fobos se ha mostrado hostil a cualquier desembarco. ¿Se dejará esta vez?

Ventana al espacio (CLXXIII)

 El Cúmulo Virgo con la galaxia M87 en su centro (XMM-Newton)

Los rayos incógnita: XRISM

Todos estaban muy contentos con el lanzamiento de Hitomi, y más con sus primeros resultados preliminares. Pero de la gloria a la tragedia sólo había un paso. Y le pasó cuando desplegó uno de sus elementos principales. Este despliegue causó algo que no tuvieron en cuenta: un cambio de masa. Y esto generó un problema a la hora de maniobrar, causando una rotación incontrolable, llevando a su disgregación. La decepción fue mayúscula.

Inasequibles al desaliento, el personal del proyecto tomó la decisión de volver a construirlo. Contactaron con los gestores de JAXA, con sus homólogos de la NASA, con otros en la ESA... Y hubo suerte: acabó por autorizarse en el verano del 2017.

Bajo el acrónimo inicial de XARM, Misión de Recuperación de Astronomía en Rayos X, el trabajo se inició, decidiendo descartar aquello que causó el problema. Otra decisión fue la de enfocarse exclusivamente en los rayos X, y aún más, en la espectroscopia en esta longitud de onda, en alta resolución. En resumen, una misión más sencilla, pero de una importancia crucial.

¿Exageramos? Para nada. Si echamos un vistazo a las actuales en rayos X, la más moderna tiene más de una década. Los más importantes ya superaron la segunda década de vida hace rato. Sí, funcionan bien, pero, ¿hasta cuando? Teniendo en cuenta que los observatorios de nueva generación no los esperamos hasta la década siguiente, necesitamos un puente.

XRISM es este puente. Y la misión apunta a observar algunos de los lugares más calientes y energéticos del cosmos.

La Misión de Imágenes y Espectroscopia en Rayos X se ha desarrollado partiendo de las misiones anteriores, como ASCA, ASTRO-E, Suzaku y Hitomi. Su bus es

otra repetición, con una forma alargada generada a partir de una placa base y ocho paneles laterales que cierran la estructura, y la sección de los telescopios en el extremo delantero. Mide ocho metros de alto, tres de diámetro y nueve de ancho con los paneles solares desplegados. La única sección desplegable son sus paneles solares. En el interior, está casi todo lo necesario para que funcione, con computación y almacenamiento, comunicaciones (Bandas-S y -X), control de actitud triaxial y propulsión, generación y gestión de la energía (contando con un par de baterías de ion-litio), y control termal. Con respecto a su antecesor, sólo cuenta con dos instrumentos. El principal es el espectrómetro de rayos X, aquí llamado Resolve. Es, en esencia, una reconstrucción del de Hitomi, con algunos elementos nuevos. La base es un conjunto de microcalorímetros como detectores, los cuales necesitan estar a temperaturas criogénicas (-273.1 ºC) para funcionar y entregar la ciencia prometida. A un criostato con helio líquido súper fluido, se añade una óptica de rayos X tipo Wolter 1, y una rueda de filtros de seis

posiciones: uno con una pieza de molibdeno gris para reducir el brillo de las fuentes; de berilio para filtrar la energía no deseada; de polo ido y aluminio para evitar contaminación ambiente; de calibración con una fuente radioactiva de hierro-55; y dos posiciones abiertas. Resolve observará el universo X entre los 0.3-12 keV, y una resolución energética de 5-7 eV. El segundo instrumento es la cámara de rayos X, denominada Xtend. Una óptica de rayos X sirve a una cámara equipada con una serie de sensores CCD. Con respecto a Hitomi, es un nuevo desarrollo a partir del de Hitomi, con mejores características y resolución, contando con un campo de visión muy grande, superior a tamaño al de la Luna llena. Observará el cosmos entre los 0.4-13 keV. Servirá para dar contexto a Resolve. No hay telescopio de rayos X duros, ni detector de rayos gamma. Sobre las ópticas, son idénticas para ambos instrumentos. Son sistemas de incidencia

oblicua, formados por cuatro cuadrantes formados por 203 elementos. Todo unido crea los cilindros concéntricos. La longitud focal de ambos sistemas es idéntica, de 5.8 metros. Volviendo a Resolve, será el cuarto intento de situar este tipo de sistema en el espacio, tras los fiascos anteriores. Su masa de lanzamiento será de 2.3 toneladas.

Se lanzará desde Tanegashima, empleando un cohete H-IIA. La fecha es la del día 26 de agosto, y apunta a una órbita de 550 km., inclinada 31° con respecto al ecuador terrestre. Y además, con él va un demostrador tecnológico con destino a la Luna llamado SLIM. 

Apunta a ser un observatorio de todo uso, si bien apunta a resolver enigmas en tres temas: la estructura y la evolución del universo; la creación y distribución de elementos pesados; y cómo circula y se transporta la materia y la energía en entornos de potentes gravedad, campos electromagnéticos y ondas de choque. Las zonas de estudio son, por ejemplo, los cúmulos galácticos, estrellas masivas y calientes, remanentes de supernovas, agujeros negros o binarias de rayos X de alta masa. Su misión primaria durará tres años, y más si promete.

Creo que sólo nos queda cruzar los dedos, deseando una misión sin problemas. Suerte.

El susto

 Ya lo habréis escuchado en las noticias. Si no, lo recordamos: se perdió el contacto con Voyager 2. A ver, cuando se trata de una sonda tan vieja, la que más que funciona actualmente, cualquier estornudo, por así decirlo, provoca titulares internacionales. Sin embargo, no ha sido tan grave como los medios de comunicación nos hicieron creer. Aún más, siempre llegaron tarde a la hora de informar. En fin...

Es obvio: las sondas Voyager están en la auténtica porra de nosotros, más allá de la heliosfera. Son obras maestras de la tecnología... de la década de 1970. Trabajar actualmente con ellas es casi una pesadilla, con códigos obsoletos hace décadas, e instrumentos que, reconozcámoslo, carecen de la resolución de los sistemas actuales. Eso no impide que nos entreguen resultados únicos desde el lugar en el que están. Por eso son tan valiosas.

Una parte integral de un vehículo espacial es su sistema de comunicaciones. Y en el caso de Voyager 2, es casi parte integral de su sistema de orientación. Nos explicamos. Es cierto que la sonda puede estar orientada hacia cualquier sentido pero, si queremos recibir su flujo incesante de datos, mejor que esté apuntando hacia nosotros, y cuánto más lejos, mejor. Es una sonda estabilizada en sus tres ejes, pero que también puede rotar sobre sí misma. Al contar con una antena fija, la sonda rota alrededor del eje de la antena, lo que significa que siempre apunta hacia el interior del sistema solar. En el caso de esta misión, cuenta con dos tipos de antenas: baja ganancia y alta ganancia. La de baja, como habremos explicado alguna vez por aquí, usa toda la potencia de su transmisor para crear un patrón de forma de semiesfera. Lo que significa que irradia toda la información que genera en todas esas direcciones. Si una antena terrestre recoge esta señal, sólo obtendrá una pequeñísima fracción de esa energía, con muy poca cadencia de datos. Esa fue la maldición de Galileo. La de alta, como la parabólica de Voyager 2, usa toda la potencia de su transmisor para generar un haz de comunicaciones muy estrecho y enfocado. Por supuesto, al ser cogido por una antena terrestre, detectará casi toda la señal desde la sonda, incrementando así la cadencia de transmisión y, por ello, de los datos entregados. Pero si resulta que la sonda está a semejante distancia de nosotros, cualquier desvío mínimo supone perder la señal.

Ahora mismo, Voyager 2 esta a casi veinte billones de km. de casa. En términos más sencillos, a 133.4 unidades astronómicas de nosotros. Siguiendo el límite universal de la velocidad de la luz, una señal que nosotros le enviemos tarda 18 horas y 29 minutos. Eso significa que, para recibir respuesta, se tarda prácticamente lo mismo. Pues bien, por si no lo explicaron los medios de comunicación, lo haremos nosotros: el pasado día 21 de julio, como suele ser habitual, se envió un paquete de comandos hacia ella. No sabemos si por error, o por qué, pero entre los comandos había uno que provocó un pequeño cambio de orientación, con la antena apuntando dos grados lejos de la Tierra. Resultado: no podíamos recibir su señal, ni enviar comandos. Se hizo el silencio. Hay que explicar una cosa: cada poco tiempo, la sonda está programada para reorientarse siguiendo la posición de la Tierra con respecto a ella. Ese comando provocó una reorientación prematura, de ahí el problema. La sonda estaba bien, sin embargo.

¿Qué hacer?, se preguntaban en la misión. Podían esperar, sí, a que la sonda se reorientase sola. La siguiente maniobra, eso sí, no ocurriría hasta el 15 de octubre. Mucho tiempo sin datos, la verdad, puesto que no los almacena a bordo como consecuencia de su régimen de energía. Puesto que, dada su posición, sólo el complejo DSN de Canberra es el único que puede contactar con ella, se pusieron a trabajar para intentar dar con la señal desviada de la sonda. Como los otros dos complejos, de California y Madrid, el de Canberra cuenta con varias antenas, siendo el enorme plato de 70 metros de diámetro su oído más sensible, a los que hay que añadir otras de 34 metros. Hace tiempo se ideó una estrategia de conjuntar antenas, por lo que se hacía al complejo mucho más sensible. Y con mejoras recientes, las antenas de 34 metros se acercan en sensibilidad a la más grande. Así, conjuntando antenas, y dirigiéndolas a la posible localización de la señal de la sonda, se inició la búsqueda. Y allí estaba.

Resulta curioso que la prensa anunciara que se había perdido el contacto justo cuando la NASA lo recuperó. A ver, no era la señal total, sino una señal portadora, muy débil, que lo único que nos decía era que seguía funcionando, y seguía en trayectoria. Entonces, ¿la dejamos como está? Decidieron probar una cosa: si conjuntando antenas pudimos recibir la señal,  ¿no sería posible enviar un comando para que se reorientase tal y como estaba el 21 de julio, antes del envío? Eso se decidió y, usando la potencia de las antenas conjuntadas, se "gritó" el comando a Voyager 2. ¿Funcionó?

La exploración espacial ha enseñado paciencia a todos los involucrados. Para recibir respuesta, tuvieron que esperar unas larguísimas 37 horas para recibir, o esperar recibir, la respuesta de que la sonda había recibido el comando, y se había reorientado. Pues bien, el 4 de este mes, las antenas comenzaron a recibir datos científicos y de telemetría de Voyager 2. Todo acabó en un susto.

No debemos despistarnos, sin embargo. ¿Cuánta vida le queda? Como a su gemela, muy poca. Los RTG están casi en las últimas, y eso que se han inventado ideas creativas para maximizar el tiempo que permanecen en funcionamiento. Pero esta década será su canto de cisne, quedándonos con su legado. Mientras sigan allí, pues todo lo que consigan, pues bienvenido será. Sus datos, actualmente, son únicos, y si pensamos en enviar otra sonda hasta allí, donde están, tardaría mucho tiempo en alcanzarlo. 

Lo dicho: susto.

Ventana al espacio (CLXXII)

 

La Tierra desde la Luna, desde Danuri, 28 de diciembre del 2022.

Ventana al espacio (CLXXI)

 La nebulosa 2174, desde WISE.

Bajo el rojo: Euclid

Os puede parecer extraño, pero lo que podemos ver, percibir, oler, hasta saborear, supone un pequeño porcentaje de lo que da forma al universo. Aún más, al ver las imágenes de galaxias, cúmulos de galaxias, y más, resulta que todo eso, no es más que el 5% de todo lo que da forma al mismo universo. ¿Qué es el resto?

Los cosmólogos han dado con dos términos para describir aquello que falta, pero que no tienen ni remota idea de qué puede ser. 

A lo que vemos lo llamamos materia normal. Los átomos la forman, al final, para dar forma a, al final, en galaxias. El problema aparece cuando, al calcular la masa total de una galaxia mediante el conteo de estrellas, el resultado no cuadra. Resulta que las estrellas se mueven más deprisa de lo que deberían. ¿Por qué? Porque hay más masa en las galaxias de la que se puede suponer sólo teniendo en cuenta las estrellas que posee. De hecho, a partir de las mediciones de gravedad hechas, hay DIEZ veces más masa de la que debería. Es más, teniendo en cuenta únicamente la masa de las estrellas de las galaxias, éstas nunca hubieran existido como las

conocemos. ¿Qué es esta masa? Aún más, existe una gran cantidad de masa ubicada entre galaxias, que podemos percibir por su efecto en la gravedad y en la luz emitida por las galaxias, creando efectos como las lentes gravitacionales, tan útiles para el estudio del cosmos lejano. Puesto que no sabemos qué es, ni cómo detectarlo salvo por sus efectos sobre la gravedad, los cosmólogos lo han denominado Materia Oscura, y supone el veinticinco por ciento del contenido del universo.

Otro problema que los cosmólogos no han entendido, y siguen, es lo que ocurre con la expansión del propio universo. El telescopio Hubble nos dio uno de sus resultados clave a comienzos de la década de 1990 cuando descubrió que el universo no sólo seguía expandiéndose, sino que lo hacía a un ritmo cada vez más acelerado. Los resultados más recientes de otras misiones lo confirman, porque va a más. Lo que se suponía, antes de estos resultados, era que la gravedad actuaría de freno en la expansión. ¿Qué existe que provoca está aceleración inesperada? El término es Energía Oscura. Los cosmólogos dieron forma, hace un tiempo, al llamado "modelo de concordancia", en el que introdujeron múltiples valores hasta que todo, valga la redundancia, concordaba, y en ese modelo, la energía oscura era un sesenta y ocho por ciento del total. Es más, se ha fijado la energía oscura como una constante cosmológica, pero, ¿lo es? Eso está por ver. Se asume esa constante porque se cree que es el valor de esta energía en el extenso vacío del espacio. Nada, sin embargo, nos dice si este valor es, de hecho, constante. Claro que, para algunos, el problema es distinto: ¿Entendemos, en realidad, el funcionamiento de la gravedad? Menudo problema.

Después de este ladrillo, viene lo que interesa: hablar de la misión del día, la cual ha sido diseñada para resolver estás cuestiones o, al menos, darles algo de luz.

El germen de nuestra protagonista de hoy procede de dos propuestas lanzadas a finales de la década del 2000: DUNE y SPACE, que proponían formas complementarias para un mismo objetivo, sondear la energía oscura. Entonces, se decidió que lo mejor era fusionarlas, dando como resultado Euclid, adoptada formalmente en junio del 2012 por la Agencia Europea del Espacio.

El nombre deriva del matemático griego Euclides de Alejandría, considerado el creador del concepto de la geometría, un concepto vinculado a la densidad de la materia y la energía. La misión ha sido preparada para observar grandes franjas del cosmos de una vez con instrumentos de alta calidad y ópticas de alta precisión para cumplir sus objetivos. Sin más dilación, veamos cómo es.

Euclid ha sido desarrollado gracias a la colaboración de múltiples instituciones y firmas industriales, con Thales Alenia Space cómo contratista principal y responsable del módulo de servicio, así como de la integración y pruebas, mientras que el módulo de carga útil fue encargado a Airbus Defense and Space. Plenamente integrado, ofrece unas dimensiones de 4.7 metros de altura y 3.7 de diámetro. El módulo de servicio lo conforma la plataforma inferior, con seis paneles laterales y el escudo solar que actúa también como panel solar. Una estructura cónica central, con un diámetro en su extremo superior de 2.25 metros de diámetro

sirve como unión, por debajo, a la etapa superior del lanzador, y en el superior, para la unión del módulo de carga útil. Dentro de los seis paneles se sitúa todo lo básico para funcionar: computación, empleando un ordenador con un procesador LEON-FT como núcleo, realizará todas las funciones de a bordo, y cuenta con una memoria masiva de de 4 Tb de capacidad de datos. Comunicaciones, con un sistema dual de banda-X y banda-Ka, contando con una antena de alta ganancia parabólica y direccional, de setenta centímetros de diámetro, y tres antenas de baja ganancia, dos situadas en la estructura y una tercera en el montaje de la antena principal, y usando únicamente banda-X. Control de actitud, triaxial, a base de unidades de medición inercial, un Sensor de Guiado Preciso con cuatro detectores CCD, tres escáneres estelares, sensores solares, ruedas de reacción y su propulsión. Un aspecto interesante es la desconexión voluntaria de las ruedas de reacción para crear un entorno lo más quieto y silencioso posible para la operación de los instrumentos. Propulsión, formado por un sistema principal que usa hidracina como combustible, para sus maniobras de corrección, y uno de gas frío con nitrógeno como combustible, para los movimientos del observatorio, como si usara las ruedas de reacción, giros, traslaciones... esas cosas. Un tanque principal almacena la hidracina, con una capacidad de hasta 137 kg, mientras que cuatro más pequeños almacenan hasta setenta de nitrógeno a alta presión. Generación de energía, mediante su panel solar situado en el escudo solar, generando más que suficiente corriente para operar los sistemas de a bordo, y alimentar su batería, si bien ésta sólo se usará en la fase de lanzamiento. Control termal, con los elementos de costumbre, es decir, mantas multicapa, radiadores y calentadores eléctricos. En cuanto al módulo de carga útil, encierra el corazón científico de Euclid, en dos partes: la cavidad frontal y la de instrumentos, separados por una placa base. En la cavidad frontal

se sitúa su telescopio, una unidad reflectora tipo Korsch con un espejo primario de 1.2 metros de diámetro, un espejo secundario en un mecanismo móvil para ajustes precisos, y más allá del telescopio, un espejo terciario. En total, la longitud focal del sistema es de 24 metros (f/20.42), e incluye tres espejos de doblado del camino de la luz, dos inmediatamente detrás de la salida del espejo primario y un tercero sirviendo a uno de los instrumentos, y un filtro dicrótico. Todos los espejos están fabricados en Carburo de Silicio, material muy ligero e insensible a los cambios de temperatura que se dan en el espacio, ideal para misiones como esta. En cuanto al filtro dicrótico, está elaborado a partir de sílice fundido de alta calidad, es redondo con un diámetro de 117 milímetros además de estar recubierto de 180 capas ultrafinas de materiales dieléctricos. Este filtro dividirá la luz que recibe, siendo transparente en las longitudes de ondas infrarrojas y opaco y reflector de la luz visible. Para cumplir su programa

científico, cuenta con dos instrumentos. VIS es la cámara Visible. Se trata, en realidad, de una gran agrupación de sensores CCD de gran formato (4096 x 4132 pixels) producidos especialmente para Euclid. Están dispuestos en una rejilla 6 x 6, lo que crea un enorme campo de visión que es, visto desde la Tierra, el equivalente a dos veces y media el tamaño de la Luna llena. Un único filtro de banda ancha permitirá obtener imágenes, de alta calidad, por supuesto, en un rango de longitudes de onda que va desde los 550 nm en el visible (longitud de onda verde) hasta los 900 en el infrarrojo. Esta cámara, en total, entregará imágenes de seiscientos megapixels, ahí es nada. Por su parte, NISP (Espectrómetro y Fotómetro Infrarrojo) obtendrá mediciones de la luz galáctica en el rango que va desde los 0.9 micrones hasta los 2 micrones. Para ello, cuenta con dos ruedas, una de ellas para

espectrometría incorporando cuatro grismas (prismas y rejillas de difracción) para hacer espectroscopia de baja resolución sin aberturas estrechas, y una rueda de fotometría con tres filtros: Y (0.9-1.19 micrones), J (1.19-1.54 micrones) y H (1.54-2 micrones), entregando ambas ruedas la luz a un conjunto de sensores infrarrojos de mercurio-cadmio-telurio de gran formato (2040 x 2040 pixels) en una rejilla 4 x 4, en una acumulación nunca antes vista. Estos sensores fueron suministrados gracias a la NASA. Concretando sobre las dos ruedas, la de filtros fotométricos y la de los grismas de espectrometría, en realidad son unidades idénticas de cinco posiciones, pero no todas ocupadas. En la fotométrica, una de las posiciones vacías es una abertura cerrada, y la segunda se encuentra abierta, mientras que la posición vacante en la de grismas está abierta, mientras que los grismas tienen cada uno una orientación propia: dos de ellos están orientados a cero grados, mientras que el tercero lo está a noventa grados, y el último, a ciento ochenta grados. En la cavidad de instrumentos, de los dos el primero situado es NISP, con el filtro dicrótico justo frente a él, mientras que VIS, acompañado por el Sensor de Guiado preciso, ocupan la otra posición en su interior, suponiendo el final del camino de la luz recogida por el telescopio. Con el observatorio listo para el lanzamiento, Euclid declarará una masa de unas dos toneladas.

Según el plan original, el lanzamiento debía ocurrir usando un lanzador Soyuz-ST ruso, pero la guerra de Ucrania lo cambió todo. Con ella, la ESA cerró su colaboración con Rusia, y ellos cerraron su complejo de Kourou. Esto obligó a buscar un nuevo lanzador, y el escogido ha sido uno de manufactura estadounidense. ¿Por qué no uno europeo? Bueno, el Vega o el Vega-C, más moderno, carece de potencia, o espacio en la cofia, para albergarlo, y en cuanto al futuro Ariane 6, tras la retirada de su antecesor, es todavía una promesa que una realidad. Por ello, Euclid será la segunda misión de la ESA en usar el Falcon 9 de SpaceX, que despegará desde Cabo Cañaveral el 1 de julio.

Su destino en el espacio es el punto de Lagrange L2, por lo que compartirá espacio con otras misiones, como Gaia o el telescopio James Webb. Una vez en su sitio, y tras las comprobaciones de rutina, la misión comenzará, durando seis años, con posibilidades para su extensión. Desde allí, Euclid cubrirá, al menos, un tercio de la bóveda celeste, adentrándose en el cosmos hasta, por lo menos, diez billones de años luz, con la intención de observar miles y miles de galaxias para dar forma a un mapa tridimensional de ellas, y mientras VIS captura imágenes de una calidad excepcional, cuatro veces mejor que las que pueden conseguir los telescopios de rastreo basados en Tierra, NISP medirá el desplazamiento al rojo de estas galaxias, así como su composición elemental. Con este mapa tridimensional se verá la distribución de las galaxias en el universo, y cómo cambia con el tiempo. Todo, para estudiar, de forma indirecta, tanto la materia como la energía oscura. Son cinco temas los que la misión apunta a desentrañar: ¿Cuál es la estructura y la historia de la Red Cósmica, formada, muy posiblemente, por la materia oscura? ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura? ¿Cómo ha cambiado la expansión del universo a lo largo del tiempo? ¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura? ¿Nuestra comprensión de la gravedad es completo?

Pues ya lo veis, una misión de alta precisión y compleja de desarrollar, apuntando a uno de los misterios más oscuros, valga la redundancia, del cosmos. Y no será la única, porque en un futuro cercano llegará otra que le acompañe en esta tarea. Pues eso, suerte.