Dawn: la sonda espacial que surcó los cielos hacia un destino nunca antes visitado

En septiembre de 2017 una nueva sonda de la NASA surcó los cielos de Florida rumbo a un destino nunca antes visitado. La sonda Dawn fue la primera en alcanzar el planeta enano Ceres, así como también visitó el extraño asteroide Vesta.

Los récords más importantes de la sonda espacial Dawn

  • Primera sonda espacial en orbitar dos cuerpos diferentes del sistema solar, sin contar La Tierra: Vesta y Ceres.
  • Primera sonda espacial en visitar, orbitar y abandonar la órbita de un planeta enano. En este caso solo Ceres porque Vesta “solo” es un proto planeta que queda en la categoría de asteroide.
Composición que muestra ambos mundos uno al lado del otro. A la izquierda Ceres, más redondo y a la Izquierda Vesta con forma de patata debido, posiblemente, a un impacto masivo sucedido hace varios millones de años. Crédito: ESO
  • Récord de un ΔV acumulado, un total de 11,49 km/s. El ΔV es la suma de la variación de velocidades que sufre una sonda a lo largo de su misión. En este caso incluye el aportado por asistencias gravitatorias con planetas o lunas, pero no el necesario para ponerlo en trayectoria de escape de la Tierra. Para lograrlo esta sonda empleó tres motores iónicos, que usan plasma para propulsar la sonda. Este tipo de motor es el más eficiente que existe para la propulsión espacial.
  • Sonda más larga de extremo a extremo en el momento del lanzamiento. Debido a los requisitos de consumo de los motores iónicos de la nave hacen falta paneles solares muy grandes. En este caso 19,7 metros de largo con una superficie total de 36m2. Suficiente para generar más de 2 kilovatios a 2,48UA (1UA=150 000 000 kM, la distancia media de La Tierra al Sol).
Los números finales de la sonda Dawn

La cancelación

Más allá de todos estos hechos reseñables, lo importante en una misión generalmente no es lograr una serie de hitos históricos. Si no que, una vez en su objetivo, por histórica que sea su llegada, hacer ciencia, lograr un retorno en ciencia del dinero que se ha gastado en la misión. En este caso con más énfasis si cabe.

Hay varios motivos para ello. Para empezar esta sonda estaba enmarcada en el programa de misiones de bajo coste de la NASA. Se busca el mayor retorno científico posible con el menor gasto. Además uno de los mayores problemas en este programa es que no puedes pasar del presupuesto porque pasas de categoría y eso puede acabar en la cancelación de la misión.

 

Para un científico esto representa una gran dificultad. Generalmente antes de presentar una propuesta de misión a la NASA se pasan entre cinco y diez años de grupo de estudio trabajando en el concepto. Después si pasas los primeros filtros y eres tan afortunado para ser seleccionado para una fase más avanzada pueden pasar otros cinco años, de ahí ser escogido y varios años más trabajando en un modelo de vuelo y más aún para lanzar la sonda y usarla para hacer ciencia. Todo se resume en que un científico únicamente tiene la oportunidad de trabajar en una misión a lo largo de toda su vida profesional, con suerte en dos. Y muchos nunca consiguen trabajar en una.

 

Es por esto que cuando esta misión al sobrepasar el presupuesto se canceló aquellos involucrados pelearon hasta recuperarla y consiguieron montarla en el Delta 2 7925H que finalmente la llevó a los libros de historia.

El segundo rover de exploración de Marte, Opportunity, fue lanzado a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II el 7 de julio de 2003 desde Cabo Cañaveral. El objetivo principal del rover era examinar la geología marciana en busca de pistas sobre la actividad acuática del pasado en el planeta rojo. La misión, planeada para durar solo tres meses, terminó el 10 de junio de 2018. NASA

Instrumentación y descubrimientos

Examinemos ahora que tenían los científicos para trabajar. La carga instrumental (como se denomina al paquete de instrumentos y experimentos que se van a dedicar únicamente a hacer ciencia) era escasa y fue uno de los motivos esgrimidos para su cancelación en su momento. Sin embargo, era suficiente para sacar estas espectaculares imágenes de Ceres.

Esta última foto es una composición de imágenes de la Framing camera, este instrumento proporcionado por el instituto Max Planck de Alemania permitía obtener una resolución de 65 metros por píxel en Vesta y 62 en Ceres.

Realmente era un conjunto de dos cámaras y pese a que la segunda estaba ahí por redundancia se usaron de forma coordinada y simultánea, lo que permite generar imágenes 3D como la que vimos antes.

La ASI (agencia espacial italiana) proporcionó un espectrómetro visual e infrarrojo con una larga historia. Con el fin de ahorrar costes es corriente que un instrumento se diseñe para una misión en concreto de alto perfil y luego se reutilice el diseño en otras más baratas, haciendo algunas pequeñas modificaciones. Es el caso de este espectrómetro, inicialmente fue diseñado para la sonda Cassini de la NASA, pero luego fue reutilizado para las misiones Venus Express y Rosetta de la ESA.

 

 

El último de tres instrumentos era un detector de rayos X y neutrones llamado GRaNd (Gamma Ray and Neutron detector) permitió revelar la composición de Vesta y Ceres revelando algunos elementos bastante poco comunes en la tierra como por ejemplo Gadolinio y Samario. Aunque realmente la aparición de estos elementos es poco sorprendente en tanto en cuanto las tierras raras se hallan de forma nada rara en los asteroides, de hecho, se especula que sean la fuente de la mayor parte de estos elementos en la Tierra.

 

Pero aparte de con esta instrumentación dedicada se pueden usar ciertos elementos, no necesariamente dedicados a hacer ciencia o directamente mediante técnicas indirectas se puede aprender mucho. Aprovechando que se entró en órbita de ambos cuerpos averiguando cuanto se deforma la órbita se pueden realizar mapas gravitacionales bastante precisos. Además, se puede profundizar en la densidad del cuerpo realizando transmisiones con los objetos de estudio situados entre la tierra y la sonda y viendo cómo afecta a las ondas recibidas en La Tierra.

Póster de instrumentación Dawn de la NASA, parte de la serie Dawn Mission Art.
Imagen en alta resolución de Ahuna Mons y simulacion en falso color a partir de las imágenes captadas por la sonda Dawn en Ceres. / NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Quizá no ahora, pero por lo menos los datos recabados por Dawn apuntan a que en algún momento de su historia geológica pasada pudo tenerlo. Esto lo sabemos los depósitos de sales que hay en su superficie, posibles restos de criovolcanes. Un criovolcán es un una estructura geológicamente similar a un cono volcánico pero que en vez de expulsar magma y por tanto estar formado por rocas magmáticas como el cuarzo o la obsidiana está formado por hielos.

Aquí observamos en color falseado las diferentes composiciones del cráter Occator de Ceres, en azul están los depósitos de sales. NASA

Estos posibles criovolcanes habrían sacado el agua de este océano interior, pero por desgracia la instrumentación de Dawn era insuficiente para estudiar en detalle la posibilidad de que Ceres tenga un océano en estos momentos.

Así que mientras esperamos una nueva misión a un planeta enano que recoja el testigo de las que han sido dos de las sondas más importantes de principios de este siglo, Dawn y New Horizons, la sonda que realizó un sobrevuelo de Plutón en 2015. Seguiremos mirando a estos pequeños mundos con extrañeza y trataremos de averiguar como encajan en el complejo ecosistema del Sistema Solar.

Martín Morala Andrés