Publicado: 
18 de septiembre de 2001

Deep Space 1: la aventura continúa

Deep Space 1: Continuan las aventuras.

La sonda espacial Deep Space 1 de la NASA está a punto de comenzar la que hasta ahora será su más grande aventura -- una audaz zambullida al interior de un cometa.

NASA

Centro Marshall de Vuelos Espaciales
Kirk: "Supongo que las probabilidades están en nuestra contra y que la situación es desfavorable".
Picard: "Podría decirse que sí"
Kirk: "¡Suena divertido!"
-- Capitanes James T. Kirk y Jean-Luc Picard, en Star Trek: Generaciones

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19 de septiembre, 2001: El 24 de octubre de 1998, un cohete modelo Delta despegó de Cabo Cañaveral. Era un lanzamiento de rutina que llevaba consigo una sonda espacial de apariencia ordinaria. Pero la gente de NASA sabía que no era así. Esta misión era algo especial -- incluso su nombre era algo fuera de lo común: Deep Space 1 (Espacio Profundo 1 ó simplemente DS1 por sus siglas en inglés).

La mayoría de las sondas espaciales son construidas usando tecnologías que han sido probadas de antemano, minimizando de esta manera los riesgos de falla. Pero la DS1 salió de la Tierra repleta de dispositivos no ensayados. Su misión era de hecho probar una docena de tecnologías nuevas e inusuales. Entre ellas se encontraban: un motor de propulsión iónica de larga duración, un panel solar para concentrar la luz del Sol y obtener más potencia, y programas de computadora que dotaban a la nave de una inteligencia artificial que le permitiría hacerse cargo de sí misma.

 Arriba: Una representación artística de Deep Space 1 (Espacio Profundo 1) propulsada a través del espacio por medio de un exótico chorro de iones azulado. Crédito de la imagen: Tony Phillips, Dane Clausen y el JPL (siglas en inglés de el Laboratorio de Propulsión a Chorro ó JPL de la NASA).

Los controladores de  misión de Tierra deben de haber tenido angustiosas pesadillas. Casi cualquier cosa podría salir mal con Deep Space 1. Y si esto pasara, ¡la nave tendría que estar a cargo de sí misma!

  Pero como se dice por ahí, la fortuna le sonríe a los audaces. Deep Space 1 estuvo casi un año probando sus inciertas tecnologías, y aunque parezca imposible, todas funcionaron -- muchas de ellas mejor de lo que se esperaba. La turbina de iones del DS1, por ejemplo, es hoy en día el sistema de propulsión que ha operado por más tiempo en la historia del programa espacial. 
 

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"Deep Space 1 probó estas tecnologías avanzadas de modo que otras misiones no tuvieran que correr con los costos de ser las primeras", explica Marc Rayman, gerente del proyecto Espacio Profundo 1 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA. 

Rayman dirige a un grupo de hábiles científicos e ingenieros quienes comparten el espíritu pionero de la sonda espacial. Siempre pensando en nuevas cosas que intentar, los científicos planearon la próxima aventura de Deep Space 1 aún antes de que su misión principal de probar tecnologías terminara. "Queríamos volar cerca de un cometa", recuerda Rayman. Esto algo que pocas sondas espaciales han intentado antes. De hecho, los cometas son territorio virgen comparados con los planetas y asteroides que han sido mejor estudiados. Volar hacia lo desconocido parecía una misión normal para Deep Space 1.

Rayman continúa diciendo: "Cuando nos encontrábamos encendiendo la turbina de iones durante las pruebas de 1998 y 1999, siempre nos manejamos de manera tal de tener nuestras opciones abiertas para un encuentro". Su blanco favorito era 19P/Borrelly , un misterioso cometa que se había desviado hacia el Sol en el siglo 19, cuando pasó demasiado cerca de Júpiter. El cometa ha estado yendo y viniendo a través del interior del Sistema Solar cada 6.9 años desde entonces. Borrely alcanzaría su perihelio (su máximo acercamiento al Sol a una distancia de 1.36 UA) el 14 de septiembre del 2001 -- justo a tiempo para encontrarse con Espacio Profundo 1.

Pero primero, la NASA tenía que aprobar este plan. Había buenas razones para ir, dice Rayman, pero la aprobación no era de prever. "La NASA tiene muchos objetivos importantes que cumplir y, desde luego, fondos limitados. Aún así, teníamos esperanzas puesto que la misión principal había sido tan exitosa".

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Solamente una nave había sido capaz de tomar fotografías a corta distancia de un cometa en el pasado: la sonda Giotto de la Agencia Espacial Europea (European Space Agency), la cual voló a escasos 596 km del núcleo del cometa Halley en 1986. Las fotografías revelaron que el núcleo del Halley era uno de los objetos más negros del Sistema Solar -- ¡lo que fué uno de los descubrimientos más sorprendentes  de la sonda Giotto!. Desafortunadamente, el polvo producido por el cometa destruyó la cámara de la Giotto, de manera que cuando la sonda voló incluso más cerca del cometa Grigg-Skjellerup en 1992, ya estaba 'ciega'.

Izquierda : La sonda espacial Giotto capturó esta imagen a corta distancia del núcleo del cometa Halley en 1986. La mancha brillante en la parte superior izquierda es un chorro de gas producto de la sublimación de los hielos del cometa, escapando por una abertura de su corteza oscura.[more]

Al menos cuatro sondas más -- CONTOUR, Stardust, Deep Impact y Rosetta (ésta última también perteneciente a la Agencia Espacial Europea) -- tendrán encuentros cercanos con cometas en años venideros. Pero los científicos no están seguros de si la experiencia con Giotto es una guía confiable para estas misiones.

"Los cometas son tan individuales como las personas", explica Rayman. "No podemos pensar que vamos a entender a toda la raza humana estudiando a una sola persona. Y de la misma manera, Halley no puede revelarnos todo lo que necesitamos saber acerca de los cometas".

Al visitar al cometa Borrelly, Deep Space 1 podrá examinar por segunda vez en la historia un cometa de cerca, tal vez tan cerca como 2000 km, y proveería de información muy valiosa a aquellos que planean las misiones.

A fines de 1999 las Oficinas Centrales de la NASA por fin estuvieron de acuerdo: Deep Space 1 podía visitar Borrelly. "Estábamos muy contentos", dice Rayman, siempre dispuesto para una nueva aventura. Sin embargo había muy poco tiempo para celebrar. Cuando Rayman escuchó las buenas noticias, Borrelly ya estaba en camino hacia su perihelio. "Necesitábamos despegar cuanto antes", recuerda.

Y por supuesto, fue entonces cuando el desastre ocurrió.

Justo en el momento en que Deep Space 1 estaba por dirigirse hacia el cometa a finales de 1999, su sistema de teledirección, llamado "Star Tracker" (en español "Seguidor de Estrellas") falló de repente. El "Star Tracker" era una cámara computarizada (irónicamente no era uno de los dispositivos experimentales de la sonda) que medía la orientación de la DS1 con respecto a las estrellas. Sin ella, la sonda estaba perdida.

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Los ingenieros del JPL rápidamente encontraron una solución. Reconfigurarían a "MICAS" (una cámara experimental que DS1 había apenas terminado de probar) para que funcionara como un Star Tracker provisorio. Era un plan brillante, pero tenía un pequeño problema: la sonda Espacio Profundo 1 se encontraba a 300 millones de kilómetros de distancia. ¡Nadie podría meter las manos! Su única opción era transmitir órdenes por radio a través de el espacio interplanetario, indicando a la computadora de a bordo como transformar a MICAS en un guía de navegación.

Derecha : Los ingenieros del JPL utilizan antenas como ésta pertenecientes a la Red de Espacio Profundo (Deep Space Network) para transmitir órdenes y recibir señales de Deep Space 1.

Era una operación escalofriante: el tiempo se acababa rápidamente y las pruebas tenían que hacerse de prisa -- un comando en falso enviado al sistema de navegación de la nave ¡podría desorientarla para siempre! Pero al final, Deep Space 1 pudo salvarse. "Fué un rescate emocionante", recuerda Rayman, " y justo a tiempo para el encuentro con Borrelly". (Lea aquí un informe completo del rescate.)

El 28 de junio del 2000, con MICAS al mando, Deep Space 1 se orientó hacia el cometa y encendió su turbina de iones -- este era el comienzo de un viaje de 15 meses. Dos veces desde entonces, las tormentas solares han confundido al sistema de navegación provisional, y una vez MICAS trató de componerlo utilizando una estrella que era muy tenue. "En cada situación, el equipo del DS1 logró que la nave volviera a su funcionamiento normal", dice Rayman. "Fue un trabajo estresante. E inolvidable. No hay nada parecido a reunir media docena de expertos en los temas del espacio (con sus cerebros funcionando a base de galletas Oreo) a medianoche para comandar una nave que esta a cientos de millones de kilómetros en el espacio".

Otro accidente de este tipo, comenta Rayman, y el encuentro con Borrelly prosiblemente hubiese fallado por completo. Afortunadamente, el largo viaje está casi por concluir. El 22 de septiembre, Deep Space 1 finalmente alcanzará al cometa -- y comenzará su mas grande aventura.

Este mes, los astrónomos amateurs podrán observar fácilmente al cometa Borrelly a través de un telescopio de 10 pulgadas o más. Con un brillo de magnitud 9 en la constelación de Géminis, este objecto se ve como una manchita borrosa con una cola tenue y corta.

Abajo: Utilizando un telescopio de 30 cm, el astrónomo Tim Puckett capturó esta imagen del Cometa Borrelly el 15 de septiembre de  2001. Una imagen negativa de más larga exposición revela la cola tenue de Borrelly.

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Esa mancha es la coma del cometa, una gigantesca nube de gas que  abarca unos 50,000 km y que esconde en su interior al núcleo del cometa Borrelly. El núcleo es una mezcla de hielo, polvo y roca del tamaño de un asteroide. Aunque pequeño, es la fuente de todo lo que vemos. Los hielos contenidos en el núcleo del Borrelly, al ser calentados por la luz solar, se evaporan furiosamente -- escupiendo polvo y emanando chorros de gas. Es una vorágine gigante que puede resultar mortal para una nave como Deep Space 1.

"A diferencia de Giotto", dice Rayman, "DS1 no fue construida para encontrarse con un cometa. No tiene una cubierta especial para protegerse de las partículas voladoras. Una sola partícula cometaria del grueso de un cabello humano puede llevar consigo tanta energía como una bola de boliche que choca contra un grupo de pinos". Deep Space 1 podría ser sacudida violentamente por dichas partículas docenas de veces mientras transita a través de la coma -- un viaje de una hora de duración a una velocidad de 16.5 km/s (37,000 mph)

Y una hora no es mucho tiempo para encontrar el núcleo del Borrelly. "Nuestra meta es tomar una fotografía a blanco y negro de la parte iluminada del núcleo mientras la sonda se encuentre a unos 8000 km de distancia", dice Rayman. Pero, añade, esto no será fácil. Tan pronto como Deep Space 1 se zambulla en la neblina, la cámara de navegación tendrá que parar su seguimiento de estrellas y comenzar a buscar el núcleo. A bordo, los giroscopios harán lo mejor que puedan para mantener a la sonda en una posición estable mientras MICAS toma una rápida secuencia de fotos y las analiza en busca del núcleo cometario. El procedimiento es complicado porque nadie sabe si el núcleo del cometa será oscuro (como el del Halley) o brillante; o si el centro irregular de 5 por 5 por 8 km se presentará de frente o de lado. Y, desde luego, la nave misma podría estar siendo desviada al ser sacudida por el polvo del cometa.

Si MICAS supera los factores en su contra y encuentra el núcleo, los científicos tendrán algo más que una foto en blanco y negro. Además de su cámara óptica, MICAS está también equipada con un espectrómetro infrarrojo experimental que puede detectar minerales a una gran distancia. (Aún la impresionante sonda Giotto no llevaba consigo un dispositivo como éste). Los científicos no sólo verán cómo es el núcleo del cometa Borrelly, sino que también aprenderán ¡de qué está hecho!

Abajo : Los que observen el cielo a una latitud media en el hemisferio norte utilizando un telescopio de 10 pulgadas o más pueden ver el cometa Borrelly cerca de las estrellas gemelas de Géminis. El mapa celeste de abajo muestra el cielo oriental  antes del amanecer, incluyendo al cometa (invisible sin la ayuda de un telescopio) y a los llamativos planetas Júpiter y Saturno. Vea la órbita en tres dimensiones del cometa o calcule la efeméride correspondiente a su localidad.

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Mientras que la cámara MICAS conduce su intensa búsqueda del núcleo, otros instrumentos a bordo de la DS1 estarán cuidadosamente recolectando importante mediciones del coma. "Hemos reconfigurado muchos de los sensores del DS1 para estudiar al cometa Borrelly", dice Rayman. Por ejemplo, los sensores de diagnóstico de la turbina iónica estarán "escuchando" ondas de plasma en el coma gaseoso e intentando detectar el campo magnético del cometa. También, un espectrómetro de masa experimental llamado "PEPE" identificará átomos y moléculas en los gases que soplen cerca de la sonda. "Esta es una magnífica oportunidad de aprender de qué está hecho la coma de un cometa", dice Rayman.

Que la DS1 emerja de la coma de un cometa trayendo consigo datos espectaculares -o bien que emerja intacta-- está aún por verse. Pero no importa, el encuentro con el cometa Borrelly es un éxito garantizado en virtud de su arrojo. Si la nave espacial es destruida, otras misiones serán más precavidas y probablemente sobrevivan gracias al sacrificio de la DS1. Si la sonda espacial sobrevive, enviará de regreso a la Tierra datos científicos invaluables.

Este viaje  ha estado lleno de aventuras -- muchas de ellas diferentes de lo que se planeaba", dice Rayman. "Pero está bien. No podemos ganarnos los premios mayores si no nos arriesgamos a lo grande".

NOTA : No deje de leer los fantásticos resultados de esta misión en el artículo correspondiente al 22 de septiembre en Ciencia@NASA.

Enlaces en la Red Espacio Profundo 1 - Página principal de la misión desde el JPL

Al Cometa Borrelly o Reviento -- Artículo de Science@NASA (en inglés). La sonda espacial Deep Space 1 de la NASA se encuentra ahora en camino hacia un encuentro con el cometa Borrelly después de un arriesgado rescate a cargo de los ingenieros de la sonda en el JPL.

Los Infatigables Iones de Deep Space 1 -- Artículo de Science@NASA (en inglés). La turbina de propulsión iónica de la sonda Deep Space 1 ha acumulado más tiempo operando en el espacio que ningún otro sistema de propulsión en la historia del programa espacial.

Cara a Cara con el Asteroide Braille -- Artículo de Science@NASA (en inglés).Utilizando un sistema de piloto automático experimental, la inusual sonda espacial de la NASA, Deep Space 1, ha completado el vuelo más cercano a un cometa jamás realizado.

Los Increíbles Iones del Transporte Espacial - Artículo de Science@NASA (en inglés). Después de un exitoso ensayo durante la misión Espacio Profundo de la NASA, los científicos dicen que la propulsión a iones está aquí para quedarse.

La Sonda Giotto de la Agencia Espacial Europea -- la primera nave en fotografiar de cerca el núcleo de un cometa

Futuras Misiones Cometarias: Stardust (NASA), Rosetta (ESA), Deep Impact (NASA), CONTOUR (NASA).


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