Hasta la vista, Vesta

Según ha confirmado la NASA, la sonda espacial Dawn ya ha dicho adiós a Vesta. Y lo ha hecho tan discretamente como llegó, encendiendo sus suaves motores de iones para describir órbitas cada vez más grandes, hasta que se ha alejado lo suficiente como para escapar de su atracción gravitatoria. De esta manera se pone punto y final a su misión científica en Vesta, que ha durado poco más de un año y que se puede calificar de un rotundo éxito.

He aquí algunos de los logros y conclusiones más importantes conseguidos por Dawn:

1. Dawn se ha convertido en la primera nave espacial que orbita un cuerpo del cinturón de asteroides.
2. Los datos recopilados por Dawn ponen de manifiesto que Vesta se parece más a un pequeño planeta que a un asteroide típico (más información en esta entrada). 
3. Vesta se fundió completamente en el pasado y su interior se distribuyó en capas, formándose un núcleo de hierro.
4. Vesta sufrió dos colosales impactos en su hemisferio sur, que han dejado enormes cuencas de cientos de kilómetros de diámetro.
5. Estos dos gigantescos impactos crearon surcos que rodean por completo la superficie de Vesta.

Su siguiente objetivo es Ceres, el cuerpo más grande del cinturón de asteroides, y que desde 2006 ostenta la categoría de planeta enano. Para ello habrá que esperar un poco todavía, pues su llegada está prevista a principios de 2015.

El asteroide Vesta es un pequeño planeta

No lo digo yo, lo dice Christopher T. Russell, el investigador jefe de la misión Dawn. Y cuenta con varios argumentos de peso en los que apoyarse. Ya sabíamos que Vesta tiene cráteres gigantescos. Pero ahora hemos descubierto que también tiene enormes montañas; la mayor de ellas dobla en altura al Everest. También se ha observado la presencia de minerales en el fondo de profundas grietas superficiales, lo que alimenta la teoría de que su interior estuvo fundido alguna vez; puede que incluso en la actualidad tenga un océano de magma bajo su superficie. Y las mediciones de su campo gravitatorio confirman que tiene un núcleo de hierro, cuyo origen se remonta a la etapa inicial del Sistema Solar. Por todo ello, Vesta se parece más a un planeta como la Tierra o a un satélite como nuestra Luna que a cualquier otro asteroide.

Estas conclusiones se han conseguido principalmente gracias a las más de 20.000 imágenes que ha tomado la sonda Dawn desde que entrase en la órbita de Vesta, allá por julio de 2011. Con ellas, los chicos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA acaban de realizar este alucinante vídeo para que sepamos lo que se siente al sobrevolar su escarpada superficie.

Ya sé que hacía mucho que no hablaba de Vesta, después de dedicarle tres entradas a la misión Dawn y su llegada al asteroide (primera, segunda y tercera). Pero ahora que he conseguido retomar el tema, habrá que ponerse al día, ¿no?

V de Vesta

La sonda Dawn, a 40,000 kilómetros del asteroide Vesta. Y acercándose...
(9 de julio de 2011, NASA/JPL)

Si todo va bien y estás leyendo esta entrada después de las 4 de la madrugada del 16 de julio de 2011 (GMT+1), la sonda Dawn estará ya orbitando alrededor del asteroide Vesta, el segundo cuerpo más grande del cinturón de asteroides con sus 530 kilómetros de diámetro. (Los habituales del blog ya saben que es un tema que me fascina y al que ya he dedicado una y otra entrada.) Será un hecho histórico, la primera vez que una nave orbite alrededor de un cuerpo del cinturón de asteroides, la región entre Marte y Júpiter donde se concentran más de cien mil de estos cuerpos rocosos.

Desde que partiera de la Tierra en septiembre de 2007, la trayectoria de la sonda Dawn se ha acercado sutilmente a la de Vesta en su camino alrededor del Sol. Gracias a sus suaves motores de propulsión iónica, la sonda será capturada casi sin enterarse por la gravedad de Vesta; nada que ver con las violentas (y peligrosas) entradas en órbita de otras sondas al encender sus motores. Cuando eso ocurra, dentro de unas pocas horas, Dawn se encontrará a apenas 16.000 kilómetros de la superficie del asteroide, una minucia comparada con la distancia que la separará de la Tierra en ese momento, unos 188 millones de kilómetros.

Y digo si todo va bien porque en estos asuntos no hay que cantar victoria antes de tiempo, por muy cerca que se esté del objetivo. Eso lo saben perfectamente los ingenieros de la misión, que el pasado 27 de junio se llevaron un buen susto. El sistema de propulsión iónica sufrió una repentina pérdida de potencia debido a que las válvulas que controlan la salida del xenón no se abrieron correctamente. Como consecuencia de ello, Dawn pasó automáticamente al modo “comunicaciones seguras”, en el cual se detuvieron diversas actividades, como la recogida de imágenes para el ajuste de la trayectoria, y la sonda giró su antena hacia la Tierra para facilitar la comunicación con nuestro planeta. Por suerte, los ingenieros pudieron restablecer el funcionamiento habitual del sistema de propulsión tres días después y desde entonces ha trabajado sin problemas.

Si, como decía, todo va bien, Dawn permanecerá de visita en Vesta durante un año, estudiando el asteroide gigante de cerca para ayudar a entender los inicios del Sistema Solar. Asteroides como Vesta se formaron hace miles de millones de años, al mismo tiempo que los planetas del Sistema Solar; son, por tanto, auténticas reliquias que pueden aportar una valiosa información a los científicos. En una primera etapa de reconocimiento, la sonda se situará a unos 2,700 kilómetros de altura, desde donde obtendrá panorámicas en color del asteroide y recopilará datos sobre la luz reflejada por su superficie a distintas longitudes de onda, lo que permitirá realizar una primera valoración de la composición de su superficie.

Una vez completada esta primera etapa, Dawn se acercará a sólo 680 kilómetros de la superficie y se dedicará a trazar mapas de las regiones del asteroide iluminadas por el Sol, obtener imágenes en tres dimensiones de la topografía de su superficie, adquirir datos en alta resolución para clasificar sus distintos tipos de rocas y conocer mejor las propiedades térmicas de Vesta.

Por último, Dawn descenderá a menos de 200 kilómetros de altura, donde, entre otros objetivos, intentará desentrañar la estructura interna de Vesta. Ahora mismo los astrónomos clasifican a Vesta como un asteroide gigante, pero también se le suele llamar un protoplaneta, porque es un cuerpo de gran tamaño que casi se convirtió en un planeta. De hecho, se piensa que su estructura interna podría ser bastante parecida a la de la Tierra: un núcleo metálico, un manto rocoso y una corteza. A lo mejor, cuando Dawn lo estudie en detalle, Vesta sube de categoría y pasa a convertirse en un planeta enano.

Dawn partirá a su segundo destino, el planeta enano Ceres, en julio de 2012, donde está previsto que llegue en febrero de 2015. Será la primera nave espacial en orbitar alrededor de dos cuerpos distintos de nuestro Sistema Solar.

Si todo va bien… 


Fuente: NASA/JPL

Últimas noticias de Vesta

Resulta que un día después de publicar la anterior entrada (si no la has leído, te recomiendo que empieces por ahí), los chicos de la NASA colgaron en su web un vídeo donde se muestran las primeras imágenes de la superficie del asteroide Vesta, captadas desde la cámara de la sonda espacial Dawn. Son exactamente veinte fotografías, tomadas durante un período de treinta minutos, y que en el vídeo aparecen repetidas cinco veces (supongo que por aquello de alargar algo su duración). Las imágenes se obtuvieron el 1 de junio de 2011, cuando la sonda Dawn se encontraba a unos 483.000 kilómetros de distancia de Vesta, y sirvieron para ajustar la trayectoria de la sonda espacial en su aproximación al asteroide, donde se espera que llegue dentro de poco más de un mes, el 16 de julio de 2011.

No te hagas ilusiones, las imágenes son poco nítidas y a primera vista apenas se aprecia algo más que un cuerpo celeste de forma irregular que gira. Para los expertos, sin embargo, son más que suficientes para obtener algunos datos interesantes. Como se explica al final del vídeo, llama la atención una mancha oscura que se encuentra en la superficie del asteroide, a la altura del ecuador, y cuyo diámetro podría alcanzar los 100 kilómetros de diámetro. Esta característica ya se había podido apreciar en alguna imagen anterior obtenida por el Telescopio Espacial Hubble.

También se puede observar que el brillo de la superficie de Vesta no es el mismo en todas las regiones, sino que hay unas más resplandecientes y otras algo más oscuras. El brillo de la superficie de un cuerpo celeste depende de la cantidad de luz que refleje. La Tierra, por ejemplo, refleja aproximadamente el cuarenta por ciento de la luz del Sol que recibe, debido a las nubes y a la nieve de su superficie. La Luna, en cambio, apenas refleja el diez por ciento de la luz solar que le llega. En este sentido, Vesta se parece a nuestro planeta, puesto que prácticamente triplica el brillo de la Luna, aunque no se sabe qué es lo que hace que refleje tal cantidad de luz. De hecho, es el asteroide conocido que más brilla. Éste es uno de los misterios que convierten a Vesta en un lugar fascinante para los científicos y que la misión Dawn espera resolver.

¿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.