LA  CONQUISTA DEL ESPACIO un trabajo de José Oliver Sinca

  MISION: DAWN A VESTA Y CERES

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Jose Oliver ENCICLOPEDIA DE LA ASTRONAUTICA  

 

VIAJE A DOS ASTEROIDES (DESARROLLO DE LA MISION)

 

IR A DESCRIPCION DE LA MISION

 

16 de mayo de 2018, como dicen los técnicos de la JPL (Jet Propulsion Laboratory) la luz de la sala de control se ha teñido de azul, esto significa que la nave Dawn ha vuelto a encender alguno de sus motores iónicos para cambiar su trayectoria orbital sobre Ceres. Desde junio de 2017 Dawn no ha activado su sistema de propulsión y ahora lo ha hecho mediante el encendido de su motor iónico #2, hasta el momento el vehículo estaba en una órbita de 30 días de periodo girando en torno al planeta enano en su misión extendida 5 o XMO5. En esta órbita Dawn iba desde los 4.400 kilómetros hasta los 39.100 kilómetros en una sola revolución.

La observación de Ceres desde una altitud muy baja es posible solo en una órbita elíptica, no circular. Dawn no fue diseñado para operar a baja altitud, y sus ruedas de reacción, que son tan importantes para controlar su orientación, han fallado, lo que hace que el problema sea aún más difícil. Aunque las órbitas elípticas introducen muchos nuevos desafíos técnicos para el equipo, Dawn aún sigue una ruta en espiral de cada órbita a la siguiente, tal como lo hizo antes en Ceres y en Vesta cuando las órbitas eran circulares.

Dawn comenzó su descenso el 16 de abril pasado. El 15 de mayo, con las luces azules apagadas en el control de la misión, el veterano explorador comenzará sus observaciones en XMO6. (Como se sugirió el mes pasado, las altitudes mínimas y máximas deseadas para XMO6 se están actualizando ligeramente incluso cuando Dawn está en camino. En el próximo mes se sabrá el rango de altitud real.) Si todo va bien, la sala de control se iluminará nuevamente en azul del 31 del mayo al 7 de junio, mientras el barco navega hacia XMO7.

En XMO7, Dawn descenderá a una altura increíblemente baja 35 kilómetros por encima del exótico terreno de hielo, roca y sal. La última vez que estuvo tan cerca de un cuerpo del Sistema Solar fue cuando se montó en un cohete desde Cabo Cañaveral sobre el Océano Atlántico hace más de una década. La elipse XMO7 llevará la nave espacial hasta 4,000 kilómetros. Cada revolución durará 27 horas y 13 minutos.

La órbita de trabajo no es por mero capricho, sino que está dirigida a un estudio exhaustivo del famoso cráter Occator. Estudiar este cráter y el área de su alrededor (en conjunto, conocida como unidad geológica) podría revelar más sobre la geología compleja allí. Pero hacerlo es todo un desafío, ya que Dawn necesitaría pasar por esa región 20 veces para permitir que el GRaND (Gamma Ray and Neutron Spectrometer) ​​grabe lo suficiente de la débil radiación nuclear. Esto es equivalente a tomar una exposición larga con una cámara cuando se fotografía una escena muy tenue.

Recordemos que Dawn gira alrededor de Ceres, yendo de sur a norte a baja altura y de nuevo hacia el sur a gran altura. Mientras tanto, Ceres gira su eje hacia el este, completando una rotación en poco más de 9 horas, 4 minutos. Por lo tanto, el equipo de vuelo sincronizará la órbita que cada vez que Dawn desciende a baja altitud, lo hace en el momento justo para que la rotación de Ceres coloque a la unidad geológica Occator bajo la trayectoria de vuelo de la sonda.

Mencionamos anteriormente que la órbita de Dawn tomará 27 horas, 13 minutos. Este período se elige para ser exactamente tres veces el período de rotación de Ceres. Los expertos  describen esto como una órbita resonante tres a uno, lo que significa que por cada tres veces que Ceres gira, Dawn lo gira una vez. Otro problema añadido es que Ceres no es una esfera perfecta, igual que la Tierra, y que además su masa no es uniforme, esto lleva a perturbaciones orbitales de los ingenios que estén en su órbita. A gran altura, muy por encima del planeta enano, la nave espacial se moverá a solo 190 Km/h, luego cuando la gravedad lo empuje hacia abajo, la nave espacial acelerará hasta que roce sobre el suelo a 1690 Km/h antes de volver hacia la apoapsis.

La consecuencia de todo esto es que para cuando Dawn realmente realice sus observaciones, su órbita será diferente de lo que se midió días antes. La predicción cuidadosamente diseñada que formó la base de los planes bien podría estar en un sentido u otro en cuatro minutos o incluso más. En este sentido, un error de solo 20 segundos en el momento de tomar las medidas deseadas haría que el cráter Occator pudiera estar a 21 kilómetros del lugar estudiado.

Dawn completará su espiral actual en otras dos semanas, y luego será el momento para el próximo acto, XMO6 y, después de eso, el final, XMO7. Se avecinan muchos desafíos, pero el encanto de las ricas recompensas de nuevos conocimientos.

 

22 de marzo de 2018, hace mucho tiempo que cuando hablamos de Dawn lo hacemos explicando sus resultados, sobre todo desde que está inmerso en una gran órbita elíptica alejada de la superficie del planeta, pero esto toca a su fin. Toca el fin no de recibir estudios científicos del trabajo aportado por esta nave iónica en órbita de Ceres, sino de su actual trayectoria en torno a este planeta enano, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter.

Ahora solo queda una revolución antes de que la nave espacial comience la campaña final de su larga y gratificante aventura en el espacio profundo.

Durante ocho meses en 2015-2016, Dawn rodeó Ceres una vez cada 5,4 horas a solo 385 kilómetros. Luego voló más alto para perseguir nuevos objetivos. La órbita de la sonda ahora lo lleva desde poco menos de 4,400 kilómetros hasta 39,100 kilómetros y luego vuelve a bajar. La órbita es conocida por la llamada órbita de misión extendida 5 o XMO5.

Se ha estado trabajando asiduamente en todas las tareas necesarias en la preparación para pilotar esta nave espacial única, al final de su vida y con pocos suministros, a través de maniobras para las cuales nunca fue diseñada y para realizar observaciones nunca concebidas antes del año pasado. El equipo ha generado más de 45,000 trayectorias para estudiar cómo volar Dawn a dos nuevas órbitas. A menudo hay más de 100 computadoras operando simultáneamente para realizar los cálculos necesarios. Muchas miles de trayectorias más aún no se han calculado ni analizado. Si todo va bien, para junio, la sonda habrá seguido un intrincado plan de vuelo que le permitirá deslizarse apenas 35 kilómetros por encima de los paisajes extraterrestres casi todos los días en una órbita designada como XMO7.

El 17 de abril, la nave espacial encenderá el motor de iones 2 y comenzará una espiral descendente, reduciendo gradualmente su órbita elíptica. En el camino hacia su destino espacial final, XMO7, la nave atracará en una órbita intermedia. El 14 de mayo, cuando se encuentre en una órbita que oscilará entre aproximadamente 375 por 4,800 kilómetros. La motivación para detenerse en XMO6 es recoger espectros infrarrojos y tomar imágenes en el hemisferio sur en un rango de aproximadamente entre los 1,500 y 2.500 kilómetros.

En XMO6, la nave espacial sobrevolará el polo sur y luego se dirigirá al norte sobre el hemisferio de Ceres de cara al Sol. Va a ir cada vez más bajo a medida que lo hace. El punto más bajo en la órbita ocurrirá entre 50º y 60º N. Dawn ya mapeó ese territorio de LAMO / XMO1, pero ahora aprovechará que estará bajo nuevamente para adquirir nuevas fotografías en color del hemisferio norte. Tomará aproximadamente 37 horas completar una revolución elíptica.

El explorador observará a Ceres en 10 órbitas consecutivas en XMO6. Para conservar la preciosa hidracina, Dawn se volcará para apuntar su antena principal a la Tierra y emitir sus hallazgos tras cada otro tránsito sobre los paisajes iluminados por el Sol. En las otras órbitas, esperará pacientemente, guardando ambos datos e hidracina a bordo para más adelante. El 31 de mayo, la nave espacial reanudará las maniobras, necesitando aproximadamente una semana de empuje de iones para entrar en la órbita final de la misión.

En XMO7, Dawn variará desde un máximo de 4,000 kilómetros hasta un mínimo de aproximadamente 35 kilómetros. La altitud mínima variará en unos pocos kilómetros, de revolución en revolución, por razones que se explicarán en un futuro, el periodo de esta órbita final será de un día.

El mayor reto estará en la capacidad de los instrumentos en poder obtener información viajando a unas velocidades que no habían estado diseñados. En el punto de la apoapsis la velocidad será de tan solo 190 Km/h, mientras que en la periapsis ascenderá a 1.690 Km/h, lo cual provocará que muchas observaciones se vean afectadas. No obstante, se ha estudiado que los resultados podrán tener valor científico nunca esperado con anterioridad, para este navío espacial.

Controlar la orientación de Dawn en la gravedad cero del vuelo espacial es más difícil a baja altura, donde la atracción gravitacional de Ceres es más fuerte. Dawn usará hidracina mucho más rápido en XMO7 que en cualquier otra parte de la misión, y sus reservas finiquitarán a finales de este año 2018. Dawn acaba de celebrar el tercer aniversario de llegar a Ceres su residencia permanente en el Sistema Solar, donde ha realizado 1,600 órbitas. Aunque la hidracina está disminuyendo, y la aventura está llegando a su fin, todavía hay mucho que esperar.

 

16 de marzo de 2018, Dawn ha revelado cambios recientes en la superficie de Ceres, las observaciones de Ceres han detectado variaciones recientes en su superficie, revelando que el único planeta enano en el Sistema Solar interno es un cuerpo dinámico que continúa evolucionando y cambiando.

La misión Dawn de la NASA ha encontrado depósitos recientemente expuestos que nos brindan nueva información sobre los materiales de la corteza y cómo están cambiando, según dos artículos publicados el 14 de marzo en Science Advances que documentan los nuevos hallazgos. Las observaciones obtenidas por el espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo (VIR) en la nave espacial Dawn encontraron previamente hielo de agua en una docena de sitios en Ceres. El nuevo estudio reveló la abundancia de hielo en la pared norte del cráter Juling de 20 kilómetros de diámetro. Las nuevas observaciones, realizadas desde abril hasta octubre de 2016, muestran un aumento en la cantidad de hielo en la pared del cráter.

“Esta es la primera detección directa de cambios en la superficie de Ceres”, dijo Andrea Raponi del Instituto de Astrofísica y Ciencias Planetarias en Roma. Raponi dirigió el nuevo estudio, que encontró cambios en la cantidad de hielo expuesto en el planeta enano. "La combinación de Ceres moviéndose más cerca del sol en su órbita, junto con el cambio estacional, desencadena la liberación de vapor de agua del subsuelo, que luego se condensa en la pared fría del cráter. Esto provoca un aumento en la cantidad de hielo expuesto. el calentamiento también podría causar deslizamientos de tierra en las paredes del cráter que exponen manchas de hielo fresco ".

El hielo de agua no es estable en la superficie de Ceres durante largos períodos de tiempo a menos que esté oculto en las sombras, como en el caso de Juling. De forma similar, el carbonato hidratado se deshidrataría, aunque a lo largo de un período de tiempo más largo de unos pocos millones de años. La gran diversidad de materiales, hielo y carbonatos, expuestos a través de impactos, desprendimientos de tierra y criovolcanismo sugiere que la corteza de Ceres no es uniforme en su composición. Estas heterogeneidades se produjeron durante la congelación del océano original de Ceres, que formó la corteza, o más tarde como consecuencia de grandes impactos o intrusiones criovolcánicas.

 

21 de diciembre de 2017, estas imágenes muestran una característica sutil en Ceres llamada Kwanzaa Tholus. Kwanzaa, que significa "primeros frutos" en swahili, es un festival afroamericano basado en las antiguas celebraciones de la cosecha africana, y tiene lugar del 26 de diciembre al 1 de enero. Un Tholus es un tipo de pequeña montaña.

Kwanzaa Tholus mide aproximadamente 35 por 19 kilómetros y se eleva a unos 3 km por encima de su entorno. Debido a que la montaña no se eleva bruscamente sobre el suelo, es difícil verla en el mosaico de la izquierda, aunque se destaca una pequeña sombra en forma de media luna. La imagen a la derecha, que es un mapa de elevación del área, muestra dónde Kwanzaa Tholus es más prominente.

La forma redondeada de Kwanzaa Tholus es típica de tholi (plural de Tholus) en general, pero es diferente a otros ejemplos encontrados en Ceres (como Dalien Tholus) y Marte. Esta región es particularmente rica en este tipo de característica: el mapa actual de Ceres muestra seis llamados tholi y montes (montañas un poco más grandes) en la región (centrada alrededor de 32º norte, 327º este) y varias otras incluyendo Ahuna Mons más al sur. Los científicos dicen que Kwanzaa Tholus pudo haber sido una vez tan prominente como Ahuna Mons, la montaña más alta y más notable en Ceres. Ahuna Mons es probablemente un criovolcán, un volcán formado por la acumulación gradual de materiales gélidos que fluyen lentamente. Debido a que el hielo no es lo suficientemente fuerte como para preservar una estructura elevada durante períodos prolongados, se espera que los criovolcanes en Ceres colapsen gradualmente sobre decenas de millones de años. Esto significa que Kwanzaa Tholus y otros tholi en esa área podrían ser montañas degradadas, que también se formaron a partir de la actividad criovolcánica.

El mosaico de la izquierda combina imágenes tomadas por la nave espacial Dawn en su órbita de mapeo a gran altitud (HAMO) a 1.470 kilómetros sobre la superficie. La resolución espacial es de 140 m/píxel.

 

12 de diciembre de 2017, ya se había intuido, pero ahora parece que se ha comprobado que las zonas brillantes de Ceres pertenecen a una actividad geológica. Si pudieras volar a bordo de la nave espacial Dawn, la superficie del planeta enano Ceres generalmente se vería bastante oscura, pero con notables excepciones. Estas excepciones son los cientos de áreas brillantes que se destacan en las imágenes que Dawn ha enviado. Ahora, los científicos tienen una mejor idea de cómo estas áreas reflexivas se formaron y cambiaron a lo largo del tiempo, procesos indicativos de un mundo activo y en evolución.

“Ceres está sorprendentemente activo. Los procesos geológicos crearon estas brillantes áreas y todavía puede estar cambiando la cara de Ceres hoy", dijo Carol Raymond, investigador principal adjunto de la misión Dawn, con sede en la JPL (Jet Propulsion Laboratory).

Desde que Dawn llegó a la órbita de Ceres en marzo de 2015, los científicos han localizado más de 300 áreas brillantes en Ceres. El primer grupo de puntos brillantes contiene el material más reflectante en Ceres, que se encuentra en los suelos de cráteres. Los ejemplos más emblemáticos se encuentran en Occator Cráter, que alberga dos áreas brillantes prominentes. Cerealia Facula, en el centro del cráter, consiste en un material brillante que cubre una fosa de 10 kilómetros de ancho, dentro de la cual se encuentra una pequeña cúpula. Al este del centro hay una colección de características ligeramente menos reflectantes y más difusas llamada Vinalia Faculae. Todo el material brillante en Occator Cráter está hecho de material rico en sal, que probablemente se mezcló una vez en el agua. Aunque Cerealia Facula es el área más brillante en todo Ceres, se asemejaría a nieve sucia para el ojo humano.

Más comúnmente, en la segunda categoría, se encuentra material brillante en los bordes de los cráteres, que se desliza hacia los pisos. Los cuerpos impactantes probablemente expusieron material brillante que ya estaba en el subsuelo o se había formado en un evento de impacto previo.

Separadamente, en la tercera categoría, se puede encontrar material brillante en el material expulsado cuando se formaron los cráteres.

La montaña Ahuna Mons obtiene su cuarta categoría, la única instancia en Ceres donde el material brillante no está asociado con ningún cráter de impacto. Este probable criovolcán, un volcán formado por la acumulación gradual de materiales gélidos gruesos que fluyen lentamente, tiene prominentes vetas brillantes en sus flancos.

¿Por qué las diferentes áreas brillantes de Occator parecen tan distintas entre sí?, la principal explicación de lo que sucedió en Occator es que pudo haber tenido, al menos en el pasado reciente, un depósito de agua salada debajo. Vinalia Faculae, las regiones difusas y brillantes al noreste de la cúpula central del cráter, podría haberse formado a partir de un fluido expulsado a la superficie, por una pequeña cantidad de gas, similar al champán que sale de su botella cuando se saca el corcho.

En el caso de Vinalia Faculae, el gas disuelto podría haber sido una sustancia volátil como el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano o el amoniaco. El agua salada rica en volátiles podría haber sido llevada cerca de la superficie de Ceres a través de fracturas conectadas al depósito salobre debajo de Occator. La presión más baja en la superficie de Ceres habría provocado que el fluido se evaporara en forma de gas. Donde las fracturas alcanzaron la superficie, este vapor podría escapar enérgicamente, llevando consigo hielo y partículas de sal y depositándolos en la superficie.

Cerealia Facula debe haberse formado en un proceso algo diferente, dado que es más elevado y más brillante que Vinalia Faculae. El material en Cerealia puede haber sido más como una lava helada, filtrándose a través de las fracturas e hinchándose en una cúpula. Las fases intermitentes de ebullición, similares a lo que sucedió cuando se formó Vinalia Faculae, pueden haber ocurrido durante este proceso, ensuciando la superficie con hielo y partículas de sal que formaron el punto brillante Cerealia.

A medida que Dawn continúa la fase final de su misión, en la que descenderá a altitudes más bajas que nunca, los científicos continuarán aprendiendo sobre los orígenes del material brillante en Ceres y lo que dio lugar a las características enigmáticas de Occator. Sin embargo, el pensamiento actual entre los científicos de Dawn es que cuando un gran cuerpo se estrelló contra Ceres, excavando el cráter de 92 kilómetros, el impacto también pudo haber creado fracturas a través de las cuales más tarde surgió el líquido.