¿Pero eso qué es?...Un punto brillante en el espacio

Con esta entrada se inaugura una nueva sección del blog. La idea es empezar la entrada mostrando una imagen que resulte, digamos, algo misteriosa y que sirva de excusa para hablar de algún tema que sea interesante. A ver qué tal queda la cosa.

La primera imagen que me gustaría mostrarte es la siguiente, tomada hace poco más de un mes, el 3 de mayo de 2011:

De acuerdo, así a primera vista, la imagen no dice mucho. Empecemos por lo evidente: parece que estamos ante una porción del espacio, ya que se aprecian, sobre un amplio fondo negro, unos cuantos puntos luminosos diminutos, unos más intensos que otros, que podemos suponer que son estrellas. Podría ser simplemente un trozo del cielo nocturno tomado desde la Tierra. Pero, claro, seguro que te has dado cuenta que hay algo que no encaja. En el centro de la imagen destaca la presencia de un punto luminoso de un enorme tamaño, si lo comparamos con el resto de puntos que lo rodean. No hay nada parecido que se vea desde la Tierra: demasiado grande para ser una estrella o un planeta, y demasiado pequeño para tratarse del Sol o la Luna. ¿Y si fuese otro cuerpo celeste, como un cometa, que se encontrase en las proximidades de la Tierra? Pues entonces se habría provocado un revuelo tal que ya te habrías enterado. Y no ha sido el caso. Por tanto, podemos concluir que la imagen pertenece a una región cualquier del espacio, pero no en las cercanías de nuestro planeta. Y el objeto en cuestión puede tratarse de algo muy lejano y extremadamente grande, o bien se encuentra más cerca  del observador -sea quien sea este observador.

Una vez que hemos desengrasado un poco las neuronas con este breve análisis, vamos a desvelar la solución. Esta foto –esta histórica foto- es la primera imagen captada por la sonda espacial Dawn (Amanecer, en inglés) de Vesta, el segundo asteroide más grande de todo el Sistema Solar.

Vesta a la vista

Después de su lanzamiento el 27 de septiembre de 2007, y tras casi cuatro años de peregrinaje por el espacio interplanetario, la sonda espacial Dawn se encuentra muy cerca de su primer objetivo: el asteroide gigante Vesta, en el corazón del cinturón de asteroides, una región jamás alcanzada por una nave espacial. En el momento en que escribo estas líneas, Dawn se encuentra a unos 335.000km de Vesta, más cerca de la distancia que separa la Tierra de la Luna (la distancia media entre nuestro planeta y su satélite es de 384.000 km). Puede parecer mucho, pero comparado con la distancia que ya ha recorrido -unos 2.700 millones de kilómetros, algo así como veinte veces la distancia entre la Tierra y el Sol-, podemos decir sin duda que Dawn se encuentra a tiro de piedra de Vesta.

El cinturón de asteroides,
situado entre Marte y Júpiter.

El llamado cinturón de asteroides es una región del Sistema Solar comprendida entre las órbitas de Marte y Júpiter. Allí se concentran más de cien mil asteroides, cuerpos rocosos de formas irregulares que pueden llegar a tener cientos de kilómetros de longitud. Vesta, por ejemplo, tiene un diámetro de 530 kilómetros. Y Ceres, el destino final de la misión Dawn, llega hasta los mil kilómetros de diámetro. Ceres es el cuerpo celeste más grande del cinturón de asteroides y desde 2006 ostenta la categoría de planeta menor.

El cinturón de asteroides tiene un enorme interés para los científicos. Se cree que los asteroides son fragmentos que, por razones desconocidas, no llegaron a juntarse para formar un planeta. Eso ocurrió hace la friolera de 4.600 millones de años, en una época turbulenta en la que los planetas estaban en plena constitución. Conocer la estructura superficial e interna de estos verdaderos fósiles del Universo nos ayudaría a entender cómo fue el origen de nuestro Sistema Solar, un proceso en el que todavía existen muchas lagunas.

Un prodigio de la tecnología

La mayoría de las sondas espaciales se programan siguiendo una trayectoria fija hacia su objetivo. Básicamente, obtienen el impulso necesario para escapar de la atracción gravitatoria terrestre gracias a su lanzamiento junto a un gran cohete y luego marchan hacia su objetivo sin cambiar de dirección. Como las misiones espaciales pueden llegar a durar años y por el camino no hay manera de repostar, el escaso combustible de a bordo se utiliza con cuentagotas, normalmente para pequeñas maniobras de corrección y para la aproximación al objetivo final. Llevar a cuestas todo el combustible necesario para otro tipo de maniobras complicaría enormemente el lanzamiento de la sonda.

Representación artística de la sonda Dawn,
con Vesta y Ceres al fondo, a ambos lados.

Para afrontar una misión como ésta, era preciso contar con un sistema de propulsión diferente, capaz de modificar la trayectoria de la sonda espacial en pleno vuelo. Esto se consigue gracias a los llamados motores de iones, que consumen muy poca cantidad de combustible. El principio de funcionamiento de estos motores es bien sencillo. Unos paneles solares, de una envergadura de unos 20 metros, recolectan energía del Sol que se utiliza para ionizar átomos de gas xenón, es decir, separar el átomo neutro en iones negativos - electrones- y positivos -núcleos de xenón-. Los iones positivos de xenón son expulsados por la parte trasera de la nave gracias a la acción de un fuerte campo eléctrico, que los acelera produciendo un suave impulso. Y cuando digo suave, me refiero a algo tan insignificante como la misma fuerza que siente tu mano cuando aguanta una hoja de papel. Gracias al poco peso de la sonda y a la ausencia de fricción del espacio exterior, esta sutil fuerza basta para que la sonda Dawn se acelere y aumente su velocidad poco a poco. Esta aceleración es miles de veces menor que la producida por un cohete convencional. Sin embargo, como en la fábula de la liebre y la tortuga, estos cohetes sólo pueden conservar su enorme aceleración unos pocos minutos, mientras que la aceleración de la sonda Dawn, aunque mucho menor, puede mantenerse durante años, alcanzando velocidades de vértigo y consumiendo muy poco material propulsor (a pleno rendimiento, el sistema apenas gasta algo más de un cuarto de kilo de combustible al día). Hasta el momento, la sonda Dawn ha alcanzado una máxima velocidad de 15.480 km/h –o lo que es lo mismo, 4,3 km por segundo-, pulverizando el anterior récord de velocidad espacial de la nave Deep Space 1, también impulsada por motores de iones. Y se espera que en el transcurso de su misión sea capaz de superar ampliamente este logro.

Esquema técnico de funcionamiento de un motor de iones.

Destino final

Con este sistema de propulsión, Dawn ha ido deslizándose en espirales cada vez más grandes  alrededor del Sol, aproximándose de forma sigilosa a su objetivo. La velocidad se ha reducido poco a poco en las últimas semanas para acoplarse a la de Vesta; ahora mismo no supera la de un avión comercial. El 16 de julio, si todo va bien, la gravedad de Vesta capturará la sonda Dawn y ésta pasará pacíficamente, casi sin enterarse, de orbitar alrededor del Sol a hacerlo alrededor del asteroide. Cuando termine la maniobra de aproximación, al cabo de un mes más o menos, Dawn se ubicará a apenas 177 kilómetros de la superficie de Vesta, ¡más cerca todavía de lo que la Estación Espacial Internacional se encuentra de la Tierra! Dawn se convertirá así en la primera sonda espacial que orbita un cuerpo en el cinturón de asteroides.

La misión entonces no habrá hecho más que empezar. Después de explorar Vesta durante un año y recopilar todos los datos posibles, la sonda espacial Dawn dejará ese extraño mundo tan discretamente como llegó: encenderá sus motores de iones y describirá órbitas cada vez más grandes alrededor del asteroide, hasta alejarse lo suficiente como para escapar de la atracción gravitatoria de Vesta. Entonces, Dawn volverá a orbitar en torno al Sol, justo como lo está haciendo en este momento, apuntando al destino final de su misión, Ceres. Allí, la sonda seguirá los mismos pasos que en Vesta: entrará suavemente en su órbita y realizará un estudio detallado del planeta enano. Eso ocurrirá a partir de febrero de 2015.

Situación de la sonda Dawn, a fecha 9 de junio de 2011.

La misión es muy ambiciosa, pues ninguna nave espacial ha orbitado jamás alrededor de dos cuerpos celestes. 

Estoy esperando impaciente las primeras imágenes de la superficie de Vesta, en las que se vea algo más que un punto brillante en el espacio.¿Qué sorpresas nos deparará este gigantesco asteroide? ¿Se parecerá en algo a este modelo elaborado por la NASA a partir de imágenes obtenidas del Telescopio espacial Hubble?

Muy pronto lo sabremos...

NOTA: Esta entrada participa en la XX Edición del Carnaval de la Física que organiza Francisco J. Hernández en su blog Resistencia Numantina.

IMÁGENES: Todas las imágenes por cortesía de NASA/JPL.