Misiones Interplanetarias a Cuerpos Menores y enanos; Los nuevos horizontes.

 Artículo publicado en la Revista de SOMYCE. Vol. 17, No. 53 (Junio 2015)

Resumen. En este artículo hablaremos de las principales misiones espaciales que se han realizado y que están en funcionamiento actualmente a cuerpos menores (asteroides y cometas) y a los planetas enanos más impor-tantes del sistema solar, Vesta, Eris y Plutón.

Abstract. This article will discuss the major space missions has been done and are currently operating at lower bodies (asteroids and comets) and the most important dwarf planets of the solar system, Vesta, Eris and Pluto.

Autor: José Vicente Díaz Martínez – Sociedad de Observadores de Meteoros y Cometas de España – Correos electrónicos: somyce-facebook@somyce.org – josevte.miuniverso@outlook.com

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  1. Introducción.

Los cuerpos menores (asteroides y cometas) son muy pequeños y con observaciones desde la Tierra obtenemos pocos datos. Sólo cuando se observan desde sondas enviadas a su encuentro es cuando empezamos a recabar información más relevante sobre sus características.

Desde los años 70 se han enviado muchas misiones al espacio en busca de estos objetos, especialmente a cometas, y en estas últimas décadas a asteroides. Repasaremos en este punto las principales misiones y sus descubrimientos más importantes, sobre todo las últimas de 2014 y 2015 que están cambiando la historia de la Astronomía.

Probablemente la primera misión más interesante que se hizo fue la visita al cometa Halley, este cometa de aparición cada 76 años es uno de los más vistos a lo largo de la historia del hombre, hay numerosas observaciones de todo tipo de culturas y es de los más documentados, la primera observación se remonta al año 239 a.C., para esas antiguas civilizaciones era presagio de catástrofes y malas predicciones, pero sólo era un cometa. En 1304 el pintor Giotto de Bondone lo incluyó en su pintura del nacimiento de Belén, seguramente por alguna aparición espectacular.

Por tanto fue objetivo de la comunidad científica en su paso por la Tierra en 1986, se en-viaron seis misiones: Desde Japón las naves Suisei y Sakigake que tomaron imágenes ultra-violetas y medidas de la interacción de viento solar con el cometa, de la antigua URSS las sondas Vega 1 y Vega 2 que su misión principal era Venus pero contactaron también con Halley, desde EEUU se lanzó la sonda ICE que interceptó la atmósfera del cometa. Pero la misión más importante a Halley fue la misión Giotto de la Agencia Espacial Europea (ESA), llegó a acercarse hasta los 596 km del cometa, fue un encuentro de alto riesgo pues se temía que los impactos de los granos de polvo la destruyeran, tras atravesar la cola sufrió miles de impactos que la dejaron temporalmente fuera de servicio pero se recuperó y pudo seguir su misión.

Los resultados fueron espectaculares, determinó la composición del material eyectado por el cometa descubriendo que el 80% de lo desprendido por el cometa era agua, observó que el núcleo es muy oscuro determinando su albedo en el 4%, también determinó que la abundancia de los elementos hallados salvo el nitrógeno fueron formados a partir de la nube protosolar, por tanto era una reliquia de la formación del sistema solar. Giotto siguió camino hacia otro cometa tras visitar Halley, fue en busca del cometa Grigg-Skjellerup cometa menos activo y alejado del Sol con lo que pudo estudiarlo sin menos daños tomando datos de la eyección de polvo del cometa.

En los años 90 es destacable el lanzamiento de la nave SOHO de observación del Sol que ya ha observado más de 100 cometas en su aproximación al astro rey. También hubo una sonda que pudo observar el choque de un cometa con un planeta fue la sonda Galileo que se envió en 1989 para estudiar el planeta Júpiter y que fue testigo del choque del cometa Shoemaker-Levi con el planeta gigante Júpiter.

La NASA en 1998 lanzó la sonda Deep Space 1 para tomar imágenes del cometa Borre-lly, que son unas de las mejores imágenes tomadas del núcleo de un cometa, y pasó también a 15 km del asteroide (9969) Braille, pero no pudo tomas imágenes por fallos en el sistema. En 1999 se lanzó por parte de la NASA la sonda Stardust hacia el cometa Wild 2 con la misión de recogida de partículas de la cola cometaria para su estudio en la Tierra, para reco-ger este polvo cometario utilizó un “aerogel” que es un gel muy poroso y denso donde se quedarían insertadas las partículas de polvo, la sonda regresó en 2006 a la Tierra con las muestras de ese polvo.

  1. Las grandes misiones del siglo XXI.

En nuestro siglo se ha ido más allá, aparte de tomar muestras de eyecciones de cometas y de tomar imágenes de asteroides y cometas se han lanzado misiones para recoger muestras de asteroides y cometas aterrizando en ellos, como es el caso de la misión Rosetta lanzada en 2004 hacia el cometa 67-P/Churyumov-Gerasimenko donde en noviembre del año pa-sado envió la pequeña sonda Philae para que se posara sobre el cometa.

El cometa fue descubierto en 1969 por un científico soviético, Klim Ivánovich Churiu-mov. Tiene una morfología muy peculiar, dos partes diferentes en contacto entre sí, una par-te en forma de bulbo y la otra parte más alargada.

RosettaLa sonda Rosetta e Imagen desde la sonda del cometa 67P/Chury (ESA)

Rosetta en su viaje hacia el cometa pasó por varios asteroides: (2867) Steins en 2008 ,21 Lutetia y P2010 A2 en 2010, que además fue todo un descubrimiento pues P2010 A2 tenía comportamiento cometario ya que eyectaba algún tipo de material, más tarde se descubrió que era fruto de un choque con otro asteroide.

La sonda Rosetta, actualmente en órbita sobre el cometa 67-P/Chury, está tomando datos sobre la caracterización global del núcleo, la composición de los volátiles y refractarios del núcleo, estudio de la actividad cometaria y caracterización global de asteroides, incluyendo la determinación de las propiedades dinámicas, morfología de la superficie y la composición.

Pero lo más importante de la misión fue el acometizaje de una pequeña sonda que acompañó a Rosetta en su viaje interplanetario: la pequeña sonda Philae.

Captura Representación artística de la sonda Philae, autor; DLR, CC-BY 

La pequeña sonda debía posarse sobre un punto llamado punto “J”, al que se le asigno el nombre de Agilkia. Este nombre corresponde a una isla del río Nilo donde se trasladó un templo desde la isla Philae hasta la isla Agilkia, debido a la construcción de la presa de Asuán.

Acometizaje PhilaeGráfico del acometizaje teórico de Philae, fuente: DLR/ESA

Esa era la idea y este el desarrollo de los acontecimientos:

El día 12 de noviembre fue el momento clave para la misión Rosetta, fue una día emocionante, a las nueve y media de la mañana Philae se desacopló muy bien y se dirigió hacia 67P/Chury…. Pero hubo diversos problemas, tenía problemas en el anclaje y no se sabía como iba a acometizar. La inquietud embargaba a toda la Agencia Espacial Europea (ESA) y a medio planeta, esperando la esperada señal de la sonda a su llegada al cometa…

1398469_10152557445718924_8464155151530174988_oLa Cámara teleobjetivo OSIRIS de Rosetta registró esta instantánea del módulo de aterrizaje Philae después de la separación. ESA / equipo de OSIRIS

Pero no llegaba ese momento, algo estaba pasando. Los nervios afloraban por doquier… hasta que por fin la alegría y los abrazos empezaron a aflorar en el centro de control de ESA, ¡¡Philae daba señales de vida!!

Pero el acometizaje no fue fácil, hasta tres veces llegó al cometa, pero rebotó dos. La sonda acometizó a las 15:33 UT, pero los arpones y el retropropulsor fallaron provocando un rebote de aproximadamente un kilómetro, después acometizó de nuevo a las 17:26, volvió a re-botar y se posó finalmente a las 17:33… Toda una Odisea.

Philae_primeraimagenPrimera imagen desde el cometa – ESA/Rosetta/Philae/ CIVA 

Philae llegó al cometa pero no en el punto señalado, un poco alejado de este y en zona de sombra, con lo que no podía captar luz suficiente para mantenerse mucho tiempo en funcionamiento, el módulo funcionó durante las 64 horas que sus baterías lograron proporcionarle energía. En ese tiempo Philae pudo usar su perforador y reunir datos antes de ponerse a hibernar. Los científicos creen que conforme se acerque el cometa al Sol se podrá seguramente, entre mayo y junio de este año, establecerse contacto con el módulo, y que este pueda recargar sus baterías entre los meses de julio y septiembre. Pero en el tiempo que estuvo encendido recabó una gran información:

-Utilizando el instrumento MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) se encontró con una superficie bastante dura, las capas superiores de la superficie del cometa están cubiertas por entre 10 y 20 cm de polvo, bajo lo que habría hielo puro o mezclado con polvo, ese hielo se vuelve más poroso a mayor profundidad. Este descubri-miento fue confirmado por el experimento SESAME (Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiment). Otro de los instrumentos en ser activado fue en fue SD2 (Sampling, Drilling and Distribution Subsystem), diseñado para entregar muestras del suelo a los instrumentos COSAC y Ptolemy. Se debía realizar una pequeña perforación y mover una muestra al compartimiento adecuado para las mediciones, pero los datos muestran que en realidad no se detectó la entrega de muestras en Ptolemy. Pero el instrumento COSAC (Cometary Sampling and Composition Experiment) funcionó correctamente y fue capaz detectar la presencia de moléculas orgánicas.

COSAC fue diseñado justamente para detectar moléculas orgánicas. Aún se debe determinar si estas moléculas orgánicas son simples como el metanol y amoníaco o más complejas como los aminoácidos. Realmente el poco tiempo que estuvo Philae conectado fue muy productivo. Otro de los últimos descubrimientos ha sido que el cometa no tiene campo magnético entorno al núcleo del cometa. En misiones espaciales anteriores resultó siempre complicado obtener datos fiables al respecto, por la interacción entre los vientos solares y los cometas.

Desde la Tierra también podemos contribuir a las investigaciones sobre este cometa, concretamente el JPL (Jet Propulsion Laboratory ) de NASA propone a los astrónomos aficiona-dos ser parte del Programa de Observación desde la Tierra del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (CG) de abril a diciembre de 2015. Se trata de una campaña mundial para ob-servar y fotografiar el cometa 67P (GC) a medida que se acerca y se aleja del Sol. Se pueden enviar las observaciones a la siguiente dirección:

http://rosetta.jpl.nasa.gov/rosetta-ground-based-campaign

La llegada al cometa 67P/Chury ha sido todo un hito para las misiones espaciales, pero ya hemos llegado a tomar muestras de un cuerpo menor, concretamente de un asteroide, fue con la sonda Hayabusa, llevada a cabo por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (Jaxa), cuyo objetivo fue la toma de muestras para ser llevadas a la Tierra, el objetivo fue el asteroide (25153) Itokawa. La capsula con las muestras fue recogida en junio de 2010 en el desierto central australiano y dio a conocer un resultado importante sobre el asteroide: es de tipo condrita es decir de tipo S, exactamente igual que los meteoritos más comunes recogidos en Tierra, también se descubrió que el asteroide tenía poca erosión espacial (de solo 8 millones de años), con lo que se concluyó que era mucho más grande inicialmente y por un algún choque se partió y se volvió a juntar en un montón de escombros.

  1. Misiones a Planetas enanos.

La misión Dawn de NASA fue lanzada el 27 de septiembre de 2007, hacia dos objetos que se encuentran en el cinturón principal de asteroides, el asteroide Vesta y el planeta ena-no Ceres. Exploró Vesta entre 2011 y 2012, después fue lanzada hacia Ceres, donde el 6 de marzo de 2015 se convirtió en la primera nave espacial en orbitar un planeta enano. Ambos cuerpos celestes se cree que se formaron muy temprano en la historia del sistema solar. La misión busca caracterizar y estudiar el sistema solar temprano y los procesos físicos y químicos que dominaron su formación.

DawnSonda Dawn, imagen artística de NASA

El principal descubrimiento en Vesta ha sido la enorme cuenca de impacto situada en el polo sur, denominada Rheasilvia, esta cuenca de 500 kilómetros de diámetro se formó du-rante el impacto de un gran asteroide. En el centro de Rheasilvia se observó el pico del cráter de impacto, una montaña de 20 km, siendo la segunda más alta del sistema solar después del Monte Olimpo en Marte.

Realizando un conteo del número de cráteres de la cuenca Rheasilva se ha estimado su edad en unos mil a dos mil millones de años, mientras que el hemisferio norte sería aun más antiguo (cuatro mil millones de años). Esta dicotomía entre el norte y el sur se traduce en una clara diferencia en la composición. El sur está formado principalmente por basalto, mientras que el norte presenta una composición mucho más compleja.

Después de visitar Vesta, el destino ha sido el planeta enano Ceres. Pues bien, la sonda Dawn nos ha dado una sorpresa interesante, las últimas imágenes tomadas a casi 46.000 kilómetros de Ceres, revelan unos puntos brillantes muy curiosos, que se cree que son debi-dos a actividad volcánica o tal vez al reflejo de la luz del sol por placas de hielo, pero habrá que esperar a un mayor acercamiento para realizar mejor las interpretaciones geológicas.

CeresLos puntos brillantes de Ceres Imagen: NASA / JPL

Por último mencionar una misión que puede dar muchos datos de los objetos más alejados del sistema solar, se trata de la misión New Horizons de la NASA, esta sonda fue lanzada en enero de 2006 con destino a Plutón, tras varios pasos por Júpiter para ganar velocidad llegará a Plutón el 14 de julio de este año 2015, su misión será estudiar a Plutón y a todas sus lunas, después estudiará objetos del cinturón de Kuiper entre los años 2015 y 2020.

La sonda New Horizons será la primera nave espacial en estudiar y cartografiar Plutón y su acompañante Caronte, pero New Horizons no se detendrá en Plutón, pasará por un último objeto llamado PT1 en enero de 2019, antes de salir del sistema solar. New Horizons incluye cámaras, espectrómetros, un detector de partículas de polvo y experimentos de ondas de ra-dio.

Para finalizar hablando de misiones espaciales que mejor que hablar y homenajear al telescopio espacial Hubble que el 24 de abril de 2015 se cumplieron 25 años desde su lanza-miento, con miles de imágenes se ha llegado a publicar más de 9000 artículos científicos so-bre todos los datos que ha enviado hasta este momento. Hubble ha observado todo tipo de objetos: galaxias, nebulosas, cometas, planetas…. Dejando un legado realmente impresio-nante.

Nos quedamos con una imagen para finalizar el artículo tomada por el Hubble: el planeta enano Plutón. Del que en julio de este año tendremos imágenes impresionantes gracias a la sonda New Horizons, imágenes que cambiaran seguro nuestra perspectiva sobre ese pequeño gran planeta.

Plutón_Hubble Imágenes de Plutón tomadas por el telescopio espacial Hubble.

Referencias:

[1] Misión Rosetta: http://rosetta.esa.int/

[2] Últimas noticias sobre Rosetta:

http://www.esa.int/Our_Activities/OperationsRosetta_timeline_countdown_to_comet_arrival

[3] Misión Dawn: http://dawn.jpl.nasa.gov/

[4] Misión New Horizons: http://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html

[5] Telescopio espacial Hubble: http://www.hubblesite.org/

[6] Díaz Martínez, J. V. Distribución y caracterización de los cuerpos menores del Sistema Solar (I), Meteors 44 (2ª Etapa), 15-45

[7] Díaz Martínez, J. V. Distribución y caracterización de los cuerpos menores del Sistema Solar (y II), Meteors 46 (2ª Etapa), 11-33

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