La misión Rosetta - Philae
Por Jesús A. Guerrero Ordáz.
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
Diciembre de 2015.
Septiembre 2016.
Cuando hace 20 años, la Agencia Espacial Europea, ESA, planteó la misión, se vio como un objetivo demasiado ambicioso. La dinámica de vuelo y las velocidades asociadas en las maniobras le daban pocos augurios de éxito. La circunstancia de colocar en órbita de un cometa a un navío espacial y hacer descender hacia su superficie una sonda para extraer muestras de su superficie implicaba una cantidad tal de dificultades que hacían de la misión un extraordinario conjunto de retos.
Sin embargo, la ESA aprobó la misión y en marzo del 2004, se lanzó la sonda Rosetta desde el puerto espacial de Kourou, en la Guayana Francesa. Problemas técnicos asociados al lanzamiento, retrasaron el mismo, situación que devino en un cambio de objetivo. En lugar del cometa 46P/Wirtanen, se escogió al 67P/Churyumov–Gerasimenko.
Sonda espacial “Rosetta”.
Instrumental de Rosetta.
Adicional de la sonda Philae, que posee un instrumental específico, diseñado para analizar los compuestos de la superficie del cometa, la sonda Rosetta cuenta con un instrumental cartografiar la superficie del cometa, analizar su composición, estudiar la estructura interna del núcleo cometario y la temperatura y condiciones físicas del núcleo y coma del cometa.
Estos instrumentos son:
Instrumentos científicos en la sonda Rosetta.
Fuente: Wikipedia.
ALICE: que analizará los gases de la coma y la cola del cometa, midiendo la cantidad de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono.
CONSERT: que analizará la estructura interna del núcleo del cometa por medio del comportamiento de ondas de radio emitidas por el instrumento. Este equipo está compartido con el módulo de descenso Philae.
COSIMA: que analizará el polvo expulsado por el cometa, determinando la composición de compuestos orgánicos e inorgánicos, haciendo uso de un espectrómetro de masa.
GIADA: que medirá el momento, velocidades y masas de los granos de polvo provenientes tanto del núcleo como de otras partes del espacio.
MIDAS: que examinará los granos de polvo determinando la cantidad, tamaño, volumen y forma, con la ayuda de un microscopio electrónico.
MIRO: que analizará el vapor a través de su interacción con las microondas, determinando su cantidad, tasa de desgasificación del núcleo y la temperatura por debajo de la superficie.
OSIRIS: que permitirá cartografiar, con cámaras de alta resolución, la superficie del cometa.
ROSINA: que usará dos espectrómetros para determinar la composición de la atmósfera cometaria y la velocidad de las partículas cargadas.
RPC: que analizará las propiedades físicas del núcleo y la estructura de la coma.
RSI: que haciendo uso de las frecuencias de radio de transmisión de la sonda, medirá la masa y la gravedad del núcleo del cometa, deduciendo su densidad y estructura interna del núcleo.
VIRTIS: que usará un espectrómetro para determinar la temperatura de la superficie del cometa. También será usado para determinar el lugar del aterrizaje de la sonda Philae.
El vuelo de la sonda.
El vuelo de la sonda Rosetta fue planeada con gran meticulosidad y se ejecutó con precisión quirúrgica. Para poder alcanzar su objetivo, el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, requería de una velocidad que fue adquirida en tres asistencias gravitacionales de la Tierra y una de Marte. La cronología de esta fase del vuelo se detalla a continuación:
2 de marzo de 2004 (1), lanzamiento desde la Guayana Francesa.
4 de marzo de 2005 (2), primera asistencia gravitacional de la Tierra (sobrevuelo a la Tierra).
25 de febrero de 2007 (3), asistencia gravitacional de Marte (sobrevuelo a Marte, a 250 kilómetros de su superficie).
13 de noviembre de 2007 (4), segunda asistencia gravitacional de la Tierra (sobrevuelo a la Tierra).
05 de septiembre de 2008 (5), encuentro con el asteroide (2867) Steins.
13 de noviembre de 2009 (6), tercera asistencia gravitacional de la Tierra (sobrevuelo a la Tierra).
Primera fase del vuelo de la Rosetta.
La segunda asistencia gravitacional que aportó la Tierra a la sonda permitió trazar el rumbo hacia el asteroide (2867) Steins, al cual se acercó 800 kilómetros. Este objetivo lo alcanzó el 05 de septiembre de 2008 y produjo imágenes con una buena resolución de este tipo extraño de asteroide, que ayudó a los astrónomos planetarios a refinar sus teorías sobre la formación de planetas en el Sistema Solar. Con una figura similar a un diamante, se midió el tamaño de este cuerpo en 4,6 kilómetros, con un período de rotación de 6,05 horas. La velocidad relativa durante el encuentro fue de 8,62 Km/s.
Imágenes del asteroide (2867) Steins.
La trayectoria de vuelo condujo a la sonda a su tercera y última asistencia gravitacional de la Tierra, la cual se produjo el 13 de noviembre de 2009. Esta asistencia impulsó la sonda a 48.024 kilómetros por segundo, velocidad necesaria para poder interceptar al cometa en su trayectoria.
En su camino al cometa, la sonda se encuentra con el asteroide (21) Lutetia, el 10 de julio de 2010. Se acerca al asteroide a una distancia de 3.168 ± 7,5 kilómetros. La velocidad relativa del encuentro es de 15 Km/s y las cámaras de Rosetta obtienen 462 imágenes del asteroide, que comprenden el 50% de su superficie, con una resolución de 60 metros por pixel.
Imágenes del asteroide (21) Lutetia.
Obtenido este acercamiento, la sonda es colocada en hibernación el 9 de junio de 2011, para ahorrar energía para su encuentro con el cometa. Esta hibernación se extiende hasta el 20 de enero de 2014, en donde los controladores de vuelo le envían los comandos necesarios para sacarla de ese estado e iniciar los procesos de preparación para el ingreso en órbita del cometa. En mayo de 2014, se inicia el encendido (8 pulsos de corta duración) que reducirán la velocidad relativa entre la sonda y el cometa de 775 m/s a 7,9 m/s. A esta velocidad, el cometa podrá capturar a la sonda Rosetta y mantenerla en su órbita.
El 10 de julio de 2014, las cámaras de navegación comienzan a producir imágenes del acercamiento, que sorprenden a los científicos. El cometa no es un cuerpo homogéneo, sino que presenta una extraña protuberancia que hace de su núcleo una figura irregular.
Imágenes del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (10 julio 2014).
Imágenes posteriores del núcleo del cometa 67P/ Churyumov-Gerasimenko lo muestran con un “cuello”, lo que sin duda es evidencia de un proceso de acreción en el núcleo. Su rotación se mide en 12,4 horas.
Rotación del cometa.
Núcleo del cometa 67P/C-G desde la cámara de navegación de la sonda Rosetta.
Agosto 2014.
En agosto de 2014, la sonda Rosetta es puesta en órbita alrededor del cometa y comienza el cartografiado de su superficie para escoger el sitio de aterrizaje de la sonda Philae. La trayectoria de la órbita hace que en su punto más cercano se acerque entre 50 y 100 kilómetros de la superficie. De una docena de sitios, se escoge, el 14 de septiembre, el identificado con la letra “J”, bautizado posteriormente como “Agilkia”, en honor a una isla en el río Nilo adonde fueron desplazados los templos patrimoniales de Egipto.
Actividad en el núcleo cometario 05 septiembre de 2014.
El 12 de noviembre de 2014, es lanzada la sonda Philae hacia el cometa. La sonda es capturada por la cámara OSIRIS en su vuelo hacia el cometa. Pero ocurre un problema: los arpones de fijación de la sonda no se disparan en el primer contacto y la Philae rebota en la superficie del cometa. El primer rebote, de casi dos horas de duración, la llevó a una altura de casi mil metros. El segundo rebote fue más corto, de unos 7 minutos, y condujo la sonda a un sitio desconocido, rodeado de rocas.
Sonda Philae. Imagen capturada por la cámara OSIRIS de la sonda Rosetta.
Vuelo de la sonda Philae, tomado desde la sonda Rosetta. Rebote en la superficie del cometa.
Diferencia entre la zona de aterrizaje original y final, después del primer rebote.
Suposición del rebote de Philae en el cometa.
Una vez posicionada en superficie, la sonda Philae estuvo activa por casi 57 horas. En el sitio en donde logró estacionarse no había suficiente luz solar, por lo que la única fuente de alimentación eléctrica lo constituyó su banco de baterías. Antes de la descarga total de las mismas, se decidió pasarla a hibernación. Mucha de la potencia requerida era usada para llevar a temperatura operativa los instrumentos de la sonda.
Los controladores de vuelo esperaron infructuosamente que a medida que el cometa se acercara al Sol – durante el mes de agosto de 2015 – la intensidad de luz solar hiciera que se reactivara la Philae.
Imagen remitida por la Philae en donde se aprecia uno de los arpones fijado a la superficie del cometa.
Recreación de la forma como quedaría la sonda Philae en la superficie del cometa.
El trabajo de prospección que se hizo sobre el cometa permitió a los científicos elaborar un mapa geológico del mismo. Cada zona, caracterizada según su morfología y composición, fue catalogada con un nombre de la mitología egipcia
Mapa del cometa 67P/ con datos aportados por Rosetta. Cada región posee distinta composición.
Distintas regiones del núcleo cometario, bautizadas con nombres de la mitología egipcia.
Acantilados de Hathor, región de Hapi.
En mayo de 2016, los científicos de la Agencia Espacial Europea, ESA, anunciaron una de las principales conclusiones de la misión: sobre el cometa se detectaron aminoácidos como la glicina, componente fundamental de las proteínas, y elementos como el fósforo, componente clave en el ADN de los seres vivos. Estos resultados refuerzan la teoría de que los cometas son piezas claves en la distribución de la vida en el Universo.
Localización de la sonda Philae en el núcleo del cometa.
Ya en las postrimerías de la misión, la búsqueda de la sonda Philae dio resultado. En imágenes de alta resolución, de la región de Abydos, se encontró la sonda, colgada de uno de sus arpones, en una grieta del cometa. La orientación de su posición no permitió el establecimiento de una clara comunicación con la sonda Rosetta. Lo intrincado de la zona no permitió que la luz solar alcanzara las celdas y la misma se quedó sin energía para su funcionamiento.
Los controladores de vuelo hundirán a la Rosetta en un descenso controlado hacia el núcleo del cometa el 30 de septiembre de 2016. El punto escogido para el descenso es una zona en donde se han detectado eyección de materia, en la región de Ma'at en el lóbulo más pequeño del cometa.
Fuentes en:
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Farewell_J_hello_Agilkia
http://spaceflightnow.com/2014/11/14/comet-landers-batteries-near-exhaustion/
http://spaceflightnow.com/2014/11/15/loss-of-contact-with-philae/
http://rastreadoresdecometas.wordpress.com/2014/11/15/primer-aterrizaje-visto-por-rosetta/
http://rastreadoresdecometas.wordpress.com/2014/11/15/philae-en-hibernacion/
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2015/01/Comet_regional_maps
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Philae_found