Ventana al espacio (CLXXVIII)

 

La nebulosa de la Hélice, desde GALEX.

Misión al planeta Tierra: PACE

 Nuestro hogar en el sistema solar se denomina Planeta Azul no por casualidad. Más del sesenta y cinco

por ciento está cubierto por masas de agua líquida, siendo su característica más llamativa. Al menos, visto desde lejos. Acerquémonos, y veremos que la cosa cambia, hasta cierto punto. Sí, desde el espacio el agua es azul porque refleja el color del cielo, hasta que vemos que el tono cambia, dependiendo de diversos factores, como la profundidad, o falta de ella. Además, un vistazo más de cerca demuestra que el tono puede cambiar de azul a marrón, más claro o más oscuro dependiendo de los sedimentos, a verde ante la presencia de microorganismos, o a negro, rojo por contaminantes. Todo va de la salud de los océanos. 

Si los océanos son importantes en el contexto del sistema terrestre, la atmósfera no lo va a ser menos. Casualmente, hay un aspecto en que los océanos y la atmósfera están interconectados: los aerosoles. Es un aspecto difícil de estudiar, pero crucial porque, sin aerosoles, no hay nubes. Su naturaleza es diversa: puede ser polvo en suspensión levantado de los desiertos, puede ser la sal de los océanos elevada a la atmósfera... Y así una amplia gama. Que hay conexión no lo niega nadie, porque los océanos almacenan calor capturado de la atmósfera, así como gases tales como el CO², que los guarda durante años en las corrientes, y acabar liberándolos en un momento dado. Vale, ¿cómo estudiar todo esto? Con nuestro protagonista de hoy.

Gracias a un escáner visual instalado en la estación espacial Skylab los científicos entendieron que tenían una potente herramienta para ver cual es el estado de salud de los océanos. Misiones posteriores, como el satélite Nimbus 7, amplió todo aquello que suponíamos. Faltaba, esa sí, una cobertura global continua, debido a la falta de sistemas de almacenamiento de a bordo de los satélites. La cosa cambió con los satélites Terra y Aqua, y sus sensores MODIS. Con un campo ancho de visión, una resolución de 250 metros y todo un catálogo de longitudes de onda disponibles, podemos registrar lo que sucede en los océanos cada día, una tarea que sensores como los VIIRS de Suomi-NPP y los recientes satélites de NOAA, los OLCI de los Sentinel-3, y otros similares continúan sin descanso. Sin embargo, hace tiempo hubo un sensor especial dedicado, específicamente para vigilar el estudio de los océanos. Conocido como SeaWIFS, voló como la única carga del satélite OrbView-2 (o SeaStar), y usaba un total de ocho bandas espectrales en luz visible e infrarrojo cercano. Era capaz de capturar imágenes para una cobertura global con resoluciones de hasta cuatro kilómetros, así como conseguir imágenes de áreas seleccionadas con una resolución de algo más de un kilómetro, desde una órbita a 705 km de altitud. Todo limitado a la memoria de a bordo. Lanzado en agosto de 1997, operó hasta diciembre del 2010. Fue extremadamente útil, y su pérdida se sintió mucho. Los partidarios para retomarlo donde SeaWIFS lo dejó han estado presionando por una misión semejante. Hasta ahora.

¿Qué pasa con los aerosoles? Pues que ha sido un quiero y no puedo. Bueno, no tanto. Sí, hemos tenido misiones como CALIPSO y CATS, o PARASOL, cada uno con distintas aproximaciones a su estudio. Sin embargo, quien se esperaba que revolucionase el estudio de los aerosoles en la atmósfera era la misión Glory. Iba a usar un sistema de polarimetría para su estudio, de mayor resolución al del sensor POLDER de PARASOL. Pero no llegó a la órbita porque la cofia del cohete no se separó, incinerándose en la reentrada. Recientemente, experimentos en Cubesats permitieron desarrollar sistemas de polarimetría de aerosoles compactos, idóneos para incluirse en una misión de mayor en envergadura. Ya iba siendo hora.

Desarrollado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, el satélite PACE (Plankton, Aerosoles, Nubes y ecosistema Terrestre) está específicamente diseñado para las tareas encomendadas: los océanos, las nubes, los aerosoles, el intercambio de calor entre los océanos y la atmósfera... Es uno de los satélites más esperados.

El Centro Goddard se ha ocupado de casi todo en PACE. Suyo es el diseño, ellos la integraron, la probaron y, una vez en órbita, la operarán. Su bus es una pieza única, diseñada específicamente para la misión y sus requisitos. Una vez en órbita y desplegada, ofrecerá unas medidas de 1.5 x 1.5 x 3.2 metros, es decir bastante comedidas. En ella, claro está, se aloja lo necesario para funcionar, como computación (contando con una memoria

masiva de 1.7 terabytes), comunicaciones (banda-S para recepción de comandos y envío de telemetría, banda-Ka para transmisión de datos a alta velocidad a 600 Mbps, acoplada a una antena de alta ganancia), control de actitud triaxial, generación de energía (usando un panel solar rotatorio de tres secciones y una batería de ion-litio), y control termal. Su carga útil se compone de tres instrumentos. El principal se llama OCI, Cámara de Color Oceánico. En un paquete de casi trescientos kilogramos de masa, se encierra un radiómetro de imágenes hiperespectral de campo ancho. Un sistema óptico móvil, capaz de rotar, cubre

una extensión de casi 2700 km., suficiente como para ver el planeta entero cada dos días. El sistema, por ello, escanea de este a oeste a medida que orbita; no es como las cámaras de los últimos satélites de Landsat, que usan su propio movimiento orbital para recoger la información. Con el sistema óptico capturando la luz, ésta pasa a un divisor de haz dicrótico hasta tres sistemas de detectores: espectrógrafo azul, espectrógrafo rojo (ambos con rejillas de difracción y CCD´s como detectores) y un módulo de infrarrojo de onda corta, usando detectores de arseniuro de indio y galio con otros de mercurio-cadmio-telurio. Así, el sistema registra múltiples longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, un total de 119 bandas distintas. Su resolución será de aproximadamente un kilómetro. Los otros dos son polarímetros, siendo el primero SPEXone, Espectros

polarímetro para Exploración Planetaria. Basado, aproximadamente, en el sistema TROPOMI de Sentinel-5P, el sistema cuenta con un montaje que permite cinco campos de visión distintos para un único sistema detector. Todos los telescopios están formados por tres espejos, cuya luz acaba en una abertura hacia el espectro-polarímetro, cada campo de visión separado por máscaras incorporadas en su interior. De ahí, va al denominado Módulo de Modulación de Polarización, y de ahí, al espectrómetro, compuesto por cuatro espejos y una rejilla plana. Como detector, usa el mismo tipo de sensor CMOS usado para el sistema SuperCam de Perseverance, una unidad de 2048 x 2048 pixels. El instrumento registrará polarización y espectros en el rango de la longitud de onda visible que va desde los 385 hasta los 770 nm, con ángulos de visión a cero grados, más-menos 20º, y más-menos 58º, con una resolución de unos cinco kilómetros, cubriendo en modo Pushbroom un área de 100 km., necesitando un mes para obtener una imagen global.  Y el segundo es HARP2, Polarímetro de

Investigación Hiper Angular 2. Producido para volar en Cubesats, es un instrumento ligero pero altamente capaz. Usa nada más que un telescopio de gran campo de visión (la suficiente como para cubrir toda la Tierra en dos días) que entrega la luz a un prisma especial, llamado prisma Phillips, que es el que hace la divisón de polarización. Un plano focal de varios CCD's registra la luz, y sobre ellos se han instalado tiras de filtros registrando las cuatro longitudes de onda seleccionadas (441-549-669-873 nm) en 120 sectores. El sistema se ha diseñado para hacer múltiples análisis en un montón de ángulos de visión, tanto en la dirección del vuelo como hacia los laterales del campo de visión, con sesenta de ellos lateralmente para la sintonizada en los 669 nm, y diez para el resto, con resoluciones de entre uno y dos kilómetros, en ángulos de polarización a 0º, 45º y 90º. Su masa de lanzamiento alcanza, a plena carga, 1694 kg.

Como recientemente, será un Falcón 9 el lanzador usado, con su fecha de despegue fijada para el 6 de febrero. Curiosamente, será lanzado desde la plataforma 40 de Cabo Cañaveral, con destino a una órbita casi polar, sincrónica solar, a una altitud de 676.5 km. Eso obligará al lanzador a una serie de maniobras especiales para alcanzarla. Hacía tiempo que no se lanzaba desde Florida un satélite a este tipo de trayectoria.

Una vez finalizada la verificación funcional de todo el sistema, el satélite PACE iniciará su tarea primaria, de tres años de duración, con recursos para continuar durante, al menos, diez años. Muchos son los temas que tocará, una vez en funciones. Al ver de todo, desde la

atmósfera a las nubes y terminando con los océanos, buscará responder a cuestiones relacionadas con los recursos vitales, la productividad oceánica, los cambios atmosféricos, cambios en los océanos, intercambios entre tierra firme y los océanos, intercambios entre los océanos y la atmósfera, medio ambiente y ecosistemas oceánicos, proliferación de algas e impactos del ser humano. Posiblemente los más visibles son los de las proliferaciones de algas, porque algunos de estos sucesos pueden tener un impacto muy negativo en la calidad de las aguas, no sólo en lo que se refiere al baño, sino en una importante reducción en la cantidad de oxígeno en las aguas, afectando a los

microorganismos oceánicos de los que se alimentan muchos peces. Sus objetivos son, al final, cuatro: extender registros de datos  sistemáticos clave sobre el clima, la biología, ecología y biogeoquímica oceánica, junto con registros climáticos sobre nubes y aerosoles; hacer nuevas mediciones globales del color oceánico para mejorar nuestra comprensión sobre las respuestas del ciclo del carbono y del ecosistema oceánico al cambio climático; adquirir observaciones globales de las propiedades de las nubes y los aerosoles, concentrándose en reducir las mayores incertidumbres en los modelos climáticos y de emisión de energía radiante del sistema terrestre; y mejorar nuestra comprensión de cómo los aerosoles influyen en los ciclos biogeoquímicos y en los ecosistemas de los océanos y, a la inversa, cómo los procesos biológicos y fotoquímicos afectan a la atmósfera. Casi nada.

Una misión fascinante, que puede mejorar aún más cuando se ponga en órbita el satélite EarthCARE, de la ESA y JAXA. Sólo una palabra: sinergia.

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. Perseverance, 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 sido 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 los 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 cosa marcha, con el telescopio James Webb a la vanguardia. Desde lo más cercano a lo más lejano, esta herramienta cumple con 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 del 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, como 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 de 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 etapas 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 vez 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.