Publicado: 
15 de marzo de 2011

¡Al fin! La sonda MESSENGER llega a la órbita de Mercurio

Marzo 15, 2011: El próximo 17 de marzo, la sonda MESSENGER, de la NASA, se convertirá en la primera nave espacial en entrar en órbita alrededor del planeta Mercurio. Es un momento de suma importancia en la exploración planetaria. Los investigadores podrán finalmente dar un buen vistazo a un mundo rocoso que es muy similar a la Tierra y que, al mismo tiempo, resulta extremadamente extraño. 

MESSENGER Poised to Orbit Mercury (inorbit, 200px)
Concepto artístico de la sonda MESSENGER sobrevolando la superficie de Mercurio.

Sólo hay una pregunta: ¿por qué ha tardado tanto la misión? Mercurio es uno de los planetas más cercanos a la Tierra y, a primera vista, parecería fácilmente accesible. Jim McAdams, jefe de diseño de ingeniería de la misión explica el problema:

"Mercurio avanza mucho más rápidamente que la Tierra en su órbita, de modo que una nave espacial debe llegar a los 105.000 km/h (alrededor de 65.000 mph) de velocidad para alcanzarlo. Y una vez que te encuentras allí, deberás enfrentarte cara a cara con el abrasador calor del Sol".

Solamente la sonda Mariner 10, que sobrevoló el pequeño planeta de forma breve en 1974 y 1975, y la sonda MESSENGER, han intentado llegar allí. Incluso después de los sobrevuelos de la nave MESSENGER, en 2008 y 2009, Mercurio sigue siendo el planeta menos explorado.

Situado a gran profundidad en el pozo gravitacional del Sol, Mercurio es el planeta que se encuentra más sujeto al poderoso agarre solar. Cuanto más cerca esté un planeta del Sol, más rápido tiene que moverse para equilibrar el tirón de la gravedad. Mercurio viaja en su órbita a una velocidad promedio de 171.000 km/h (106.000 mph).

"La sonda MESSENGER debe lograr una velocidad tremenda para alcanzar a Mercurio", explica McAdams."Eso es un verdadero reto para los actuales sistemas de propulsión. Pero Chen-wan Yen, un ingeniero del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por su sigla en idioma inglés), diseñó una astuta trayectoria que utiliza asistencias gravitacionales de Venus y del propio Mercurio. Yo utilicé esa trayectoria como punto de inicio, y fui añadiendo sobrevuelos adicionales para ajustar tanto el lanzamiento como las fechas de arribo a Mercurio."

La trayectoria resultante, con bucles-en-bucles, que ha seguido la sonda MESSENGER para finalmente incluirse en la órbita del primer planeta, ha cubierto ya alrededor de 8 mil millones de kilómetros (5 mil millones de millas), incluyendo 15 bucles alrededor del Sol y sobrevuelos a múltiples planetas.

Conforme una nave espacial se acerca a un planeta, el tirón que ejerce el planeta envía a la nave hacia una nueva dirección, acelerándola y dando una nueva forma a su órbita. El itinerario final de la nave MESSENGER incluye sobrevuelos a la Tierra, a Venus y al mismo Mercurio, para acelerarla y desviar hacia adentro su trayectoria, en dirección a la de Mercurio, usando en todo el proceso muy poco combustible.

"Con cada sobrevuelo, la velocidad promedio de la sonda MESSENGER respecto del Sol se incrementa", explica McAdams. "Pero la velocidad de la nave respecto de Mercurio disminuye". (¿Suena confuso? Por favor, lea la nota al pie de página1.)

Mientras tanto, otro reto espera: la "calurosa" bienvenida de Mercurio. El Sol allí brilla hasta 11 veces más de lo que lo hace en la Tierra, y las temperaturas en la superficie de Mercurio, en el ecuador, pueden alcanzar los 450 grados Celsius (840 grados Fahrenheit). El caluroso lado diurno del pequeño planeta irradia mucho de esa energía térmica de regreso al espacio, a una tasa cuatro veces mayor de lo que lo hace la Tierra.

MESSENGER Poised to Orbit Mercury (insertion burn, 550px)
Observe esta animación para ver la maniobra de inserción a la órbita de Mercurio y la primera órbita de la nave alrededor del planeta.

"Hemos resuelto este problema mediante el uso de un enorme parasol hecho de tejido cerámico, que soporta el calor y protege al resto de la nave", explica el investigador principal del proyecto, Sean Solomon. "Y la misión está diseñada para limitar el tiempo que pasa la nave sobre las partes más calientes de Mercurio."

Otros materiales de alta tecnología se utilizan en los paneles solares y en los instrumentos científicos para mantenerlos dentro del rango de temperatura permitido.

Los investigadores están ansiosos por hacer nuevos descubrimientos en Mercurio. Es un planeta con muchos misterios: tiene la exosfera más activa de todo el sistema solar, tiene un campo magnético sorprendentemente "vivaz" que ha tenido perplejos a los científicos durante años, posee un núcleo que ocupa casi el 60% de la masa total del planeta, y que es al menos parcialmente líquido, así como un paisaje intrigante, marcado con una variedad de cráteres y respiraderos volcánicos y surcado por escarpas altísimas, que serpentean a lo largo de cientos de kilómetros sobre la faz del planeta. Y eso es sólo el comienzo.

La sonda MESSENGER está repleta de instrumentos científicos (cámaras de alta resolución, láseres y magnetómetros), los cuales están diseñados para resolver estos misterios de una buena vez.

¡Al fin!

Se agradece especialmente a Marc Rayman y Roby Wilson, del Laboratorio de Propulsión a Chorro, de la NASA, a Jim McAdams, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, a Sean Solomon, del Instituto Carnegie en Washington, y a Stan Peale, de la Universidad de California en Santa Bárbara, por ayudar a la autora a entender algunas sutilezas de la mecánica orbital. (Sí, se necesitó de todos ellos.)

Créditos y Contactos
Autor: Dauna Coulter
Funcionaria Responsable de NASA: Ruth Netting
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Traducción al Español: Carlos Román
Editora en Español: Angela Atadía de Borghetti
Formato: Carlos Román


Más información

MESSENGER —portal

Vea al planeta Mercurio al atardecer —Ciencia@NASA

1Nota al pie: ¿Cómo puede la velocidad de una nave espacial incrementarse respecto del Sol y al mismo tiempo disminuir respecto de Mercurio? Considere lo siguiente:

Imagine que usted trata de saltar hacia un tren desde su automóvil, ambos en movimiento (¡no intente hacer esto en casa!). El tren viaja a una velocidad de 97 km/h (60 mph) sobre los rieles, paralelos a la avenida principal y estará pasando por el almacén de ramos generales exactamente a la 1 p.m. Usted está listo para entrar en acción, estacionado sobre la avenida principal en su automóvil. A las 12:59:30 usted comienza a acelerar calle abajo para interceptar al tren. El punto de arranque de su automóvil está más cerca del almacén de ramos generales de lo que lo está el tren en ese momento, pero el tren viaja más rápido (97 km/h ó 60 mph), en la misma dirección que usted. Conforme usted acelera hasta 17 km/h (10 mph) respecto de su punto de inicio, lleva una diferencia de 80 km/h (50 mph) respecto del tren. A medida que usted continúa incrementando su velocidad, en relación con su punto de partida, la diferencia de velocidad entre el tren y usted disminuye. ¡Se está usted acercando! Entonces, usted calcula su aceleración para poder pasar por el almacén de ramos generales a 97 km/h (60 mph) en el mismo instante en que lo haga el tren. En ese momento, tendrá una diferencia de velocidad de cero kilómetros por hora con relación al tren. ¡Ahora salte!

Del mismo modo, una vez que la sonda MESSENGER se acerque a Mercurio a la velocidad correcta, podrá encender su motor principal y acelerar lo suficiente como para ser capturada por la gravedad del planeta y entrar en órbita.

Más preguntas y respuestas sobre MESSENGER:

¿Sabía que?
Se necesitaría un equipo de personas manejando un automóvil a 90 km/h (56 mph) durante 10.000 años para viajar los 7.900 millones de kilómetros (4.900 millones de millas) que viajó la nave MESSENGER alrededor del Sol en solo 6,6 años.

¿Qué significa la sigla MESSENGER? En idioma inglés, la sigla significa MErcury Surface, Space ENvironment, Geochemistry, and Ranging spacecraft. En idioma español, quiere decir: Nave espacial para el estudio de la superficie, el ambiente espacial, la geoquímica y el cálculo de la distancia del planeta Mercurio.

¿Para qué orbitar Mercurio? Orbitar Mercurio durante un año permitirá a los científicos estudiar el planeta en detalle y responder algunas preguntas tentadoras, hechas durante los vistazos previos y breves que se han dado al pequeño mundo. Muchas de las respuestas a esas preguntas requieren mediciones en Mercurio (tales como la caracterización del campo magnético del planeta) u observaciones de larga duración. Asimismo, la sonda MESSENGER se moverá más lentamente en órbita que durante un sobrevuelo, permitiendo de este modo que las cámaras puedan concentrarse en rasgos intrigantes que hasta ahora solamente han sido vistos desde una gran distancia. Las cámaras tendrán una resolución de 250 metros, pero podrán incrementar hasta 25 veces ese poder de resolución una vez que se apliquen los acercamientos (zoom).

¿Por qué Mercurio viaja tan rápido? El tirón gravitacional del Sol es más fuerte conforme más cerca se esté del Sol, así que un cuerpo cercano deberá moverse más rápidamente para evitar caer hacia la estrella. Piense en una roca amarrada a una cuerda, a la que se hace girar. Cuanto más corta sea la cuerda, más rápido tendrá que dar el giro para mantenerla en movimiento. Esto es porque cualquier órbita es, en realidad, un equilibrio justo entre el tirón de la gravedad hacia un centro y la tendencia innata de los objetos de viajar en una trayectoria rectilínea.

¿Qué se tendría que hacer para insertar a la sonda MESSENGER en órbita alrededor de Mercurio sin usar sobrevuelos?
McAdams da la respuesta: "Alrededor de un 54% de la masa que tenía la nave MESSENGER al momento de su lanzamiento estaba compuesta de combustible. Se hubiera requerido mucho más combustible sin los sobrevuelos ya que éstos ahorran combustible. Hay retos de diseño y de costo al tener que incrementar el porcentaje de combustible para superar el 85% de la masa de lanzamiento. Los costos de lanzamiento solamente podrían haber igualado al costo total de la misión (incluyendo: desarrollo, nave espacial, pruebas, lanzamiento y operaciones)".

¿Qué se requeriría para lograr una trayectoria recta de intersección con la órbita de Mercurio? McAdams responde: "Si se enviara una nave espacial directamente hacia Mercurio a bordo de un enorme cohete hecho de fases apiladas, se necesitaría un cohete que tuviera muchas veces la capacidad de empuje del cohete Delta II (es decir, Delta 2) que envió a la sonda MESSENGER hacia Mercurio. Luego de abandonar la órbita de la Tierra, la nave espacial necesitaría 2,5 veces (es decir, un 150% más) el combustible cargado a bordo para poner a la nave espacial en la órbita deseada alrededor de Mercurio".

¿Cuántos sobrevuelos hubo y cuándo ocurrieron? Hubo un total de seis sobrevuelos: uno de la Tierra, dos de Venus y tres de Mercurio. El sobrevuelo de la Tierra ocurrió un año después del lanzamiento y los sobrevuelos de Venus se hicieron en octubre de 2006 y junio de 2007, usando el tirón de la gravedad de los planetas para guiar a la sonda MESSENGER hacia la órbita de Mercurio. Los sobrevuelos de Mercurio, tuvieron lugar en enero de 2008, octubre de 2008 y septiembre de 2009, y sirvieron para hacer ajustes y encoger la órbita de la nave MESSENGER hasta hacerla cercana a la de Mercurio, permitiendo a la vez que la nave recolectara datos críticos para planear la fase orbital de la misión.