Cassini-Huygens: Misión a Saturno
La sonda Cassini-Huygens, un proyecto entre la ESA y la NASA, está ya lista para comenzar su aventura por el Sistema Solar. En su travesía se encontrará con tres planetas más a parte de Saturno. La cuenta atrás para la misión planetaria más ambiciosa hasta la fecha ha comenzado.
1. Introducción.
Saturno es un gigante planetario, mucho más grande que la Tierra y algo más pequeño que Júpiter (el planeta más grande del Sistema Solar). Este planeta, situado a más de 1400 millones de kilómetros del Sol, es el objetivo de la misión Casinni-Huygens. El objetivo principal de esta misión es conocer detalladamente los satélites del planeta de los anillos, en especial su gigantesca luna Titán (tan grande como Mercurio). Titán posee una atmósfera al igual que la Tierra y según lo que se conoce de ella tiene los componentes primigenios de los que se derivaron vida en nuestro planeta. La sonda Huygens, construida por la Agencia Espacial Europea, penetrará en su atmósfera y enviará a la Tierra un montón de información sobre la composición y condiciones ambientales de este satélite de Saturno.
La cuenta atrás para la llegada ha comenzado. Tiempo previsto de viaje: 7 años, año 2004. Hasta entonces la Cassini habrá pasado por las cercanías de Venus, la Tierra y Júpiter.
2. El Señor de los Anillos.
Saturno es un planeta gaseoso, compuesto principalmente por Hidrógeno y Helio. Es tremendamente parecido a Júpiter, su hermano mayor. Da una vuelta alrededor del Sol en 29 años y gira alrededor de sí mismo cada 10h14m. El volumen de este planeta es tal que en su interior podrían caber nada menos que noventa y cinco Tierras, pero en comparación tiene poca masa, por lo que de existir una piscina de sufiente tamaño, Saturno flotaría en el agua.
Saturno se puede localizar a simple vista y es conocido desde la antigüedad como una de las cinco "estrellas errantes" que se movía entre las constelaciones. La primera persona que pudo observarlo a través de telescopio fue Galileo, quien inventó este instrumento en 1609. Galileo era tremendamente mañoso y obtenía lentes de calidad óptica escepcional, pero los aumentos de sus aparatos no eran lo suficientemente grandes para distinguir los anillos. Así, desde que Galileo Galilei lo observara por primera vez, y otros siguieran su ejemplo, Saturno fue descrito como tricorpóreo. "Trátese de que la estrella Saturno no es una sola, sino un agregado de tres que casi se tocan y que nunca se mueven o mudan entre sí", escribió Galileo en julio de 1610. Algo que intrigó sobremanera a Galileo fue la desaparición de estos "satélites" dos años después de su primera observación. En realidad, esto ocurre cada 15 años, al ponerse los anillos de canto vistos desde nuestro planeta.
Otros astrónomos ilustres, con gigantescos telescopios, han ido aportando nuevas luces sobre este planeta. En 1655, Christian Hyugens desarrolló una técnica mejorada para pulir los oculares y lentes del telescopio y así descubrió Titán. Posteriormente, siguiendo la evolución del satélite, se dio cuenta de que en realidad "Saturno está ceñido por un anillo plano, que no lo toca en ninguna parte y se inclina con respecto a la eclíptica". En 1675, Giovanni Cassini, quien da nombre a la sonda, observó un hueco entre el anillo de Saturno, que también lleva su nombre.
Los anillos son pequeñas rocas y hielos que giran alrededor de Saturno. El anillo es estable porque los pequeños satélites mantienen a las partículas en su órbita: son las lunas pastoras (Shepherd moons). El grosor del anillo es de alrededor de 1 kilómetro.
Saturno es el planeta al que se le han descubierto más lunas, alrededor de una veintena. Aunque la mayoría se fueron vistas por primera vez por las sondas Voyager, el Telescopio Espacial Hubble se ha adjudicado algun que otro tanto hace tres años, cuando los anillos de Saturno se vieron de canto y era más fácil detectarlos. De las lunas más grandes que tiene este planeta, todas son distintas y encierran intrigantes misterios. Febe gira en sentido contrario que el resto de los satélites. Japeto, es oscuro por una cara y brillante por otra. Mimas, tiene un cráter que no se sabe cómo no se rompió por el impacto. Encelado es el cuerpo más reflectante del Sistema Solar. Jano y Epimeteo intercambian sus órbitas cada cuatro años. Y por supuesto Titán, con tantos compuestos orgánicos que es el lugar donde más probabilidad de vida hay después de la Tierra: atmósfera de Nitrógeno y nieve y lluvias de metano.
3. La misión Cassini-Huygens.
Conducir una sonda por el Sistema Solar no es jugar a los coches teledirigidos ni mucho menos. Se ha de tener en cuenta la velocidad inicial a la que se lanza la sonda y tratar de hacer carambolas planetarias hasta ponerla justo en su objetivo con extrema precisión. Y encima, hay que obtener datos de valor científico.
La misión Cassini-Huygens es una colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Estadounidense (NASA), involucrando a científicos de España, Holanda, Francia, Inglaterra, Alemania, Austria, Italia, Escandinavia, República Checa y EE.UU. En total, hay unos 2000 científicos de todo el mundo esperando las observaciones de esta sonda para hacer su trabajo. Sin embargo, el personal involucrado en el proyecto suman 4300 personas, entre científicos, ingenieros e investigadores universitarios.
Para diseñar la misión, se han seleccionado 27 investigadores científicos y un investigador principal, que se encargan de conocer los requerimientos de observaciones científicas que debería realizar la Cassini.
Los ingenieros, por su parte, son los encargados de construir y poner a punto todo el instrumental de la sonda. Una vez lanzada la sonda no ha terminado su trabajo, puesto que deben resolver cualquier imprevisto.
Los diseñadores de la misión deben resolver el problema de conducir Cassini por el Sistema Solar hasta llegar a Saturno y planificar qué observaciones se pueden realizar en qué circunstancias. Sirven de puente entre los ingenieros y los investigadores científicos.
4. ¿Cómo llevar a la Cassini hasta Saturno?
Aunque esta es la misión planetaria más importante y costosa de cuantas se han realizado hasta el momento (y es probable que ostente este galardón por mucho tiempo), la Cassini no puede lanzarse directamente hacia Saturno en una vuelo directo, puesto que el cohete necesario tendría que gastar muchísimo combustible para darle el suficiente empuje.
La Cassini primero debe salir de la gravedad terrestre y una vez allí los diseñadores de la misión han trazado un mapa hasta Saturno. Como la velocidad inicial no es la suficiente para llegar a este planeta, la sonda pasará cerca de Venus dos veces, regresará a la Tierra y partirá a Júpiter hasta llegar a Saturno. En cada uno de estos encuentros, se utiliza una técnica denominada asistencia gravitacional. En las asistencias gravitacionales, cada planeta pierde un poco de velocidad y la gana la sonda. Para el planeta, esta pérdida de velocidad es infinitesimal, pero para sonda la ganancia no.
Por supuesto, los cálculos de la trayectoria no son perfectos y habrá que introducir pequeñas modificaciones. Para ello, es necesario saber la posición exacta de la sonda. Se utilizan tres técnicas principalmente. La primera y más simple es posicionarlo mediante las imagenes de los planetas y el fondo estelar. Otra técnica es el efecto dopler de las señales que envía a la Tierra. Y otro, el retardo del "eco" que los científicos hacen que la sonda rebote a la Tierra.
Una vez la sonda llegue a Saturno en el año 2004, sus motores se encenderán nada menos que durante 100 minutos para frenar la velocidad y ponerse a orbitar en torno al planeta gaseoso. De fallar esta desaceleración, la sonda seguiría su viaje por los confines del Sistema Solar, ya que Saturno no lo atraparía en su campo gravitatorio.
5. Dándole vueltas a Saturno.
Unos 19 días antes de que la Cassini llegue a Saturno, la sonda se encontrará a menos de 50 000 Kms de Febe, y será la única oportunidad que tengan los científicos de la misión de obtener datos de esta luna. Más tarde, el día D, cuando la sonda realice su frenado, los instrumentos estarán atentos a todo lo que pase en Saturno, pues será este el momento en el cual la Cassini esté más cerca del planeta en toda la misión.
La misión primaria tiene cuatro años de duración, durante los cuales los objetivos científicos deben cumplirse. Esta misión constará de unas 60 órbitas alrededor de Saturno. Para realizar una tour exitoso, se utilizará la técnica de asistencia gravitatoria con la ayuda de Titán. La masa de esta luna es lo suficientemente importante como para realizar piruetas y correcciones de trayectoria sin gastar propelente. Así, está previsto realizar vuelos tanto alrededor del ecuador de Saturno como por encima de sus polos.
Uno de los objetivos principales en la misión científica es Titán. Aunque la Huygens dará información desde el lugar del suceso, la Cassini tiene previsto realizar un estudio completo: mapas gravimétricos, mapas superficiales en varias longitudes de onda, etc, etc. Por supuesto, tambien hay sobrevuelos al resto de las grandes lunas heladas de Saturno: Mimas, Encelado, Dione, Rhea, y Japeto.
Si después de los cuatro años de duración de la misión primaria, la Cassini sigue viva y hay fondos suficientes, se continuará con una misión extendida de otros cuatro años. ¿Qué es lo que podría hacer la sonda durante ese tiempo extra? Podría escapar de Saturno y navegar a otros lugares del Sistema Solar, o realizar una pequeña fuga momentánea para luego volver a las cercanías del planeta. Podría tambien, acercarse más a Titán y observarlo de cerca. O ir de investigación a los anillos de Saturno. Todo depende del combustible y propelente que le quede a la sonda y de las ganas (o dinero) que quede en Tierra para continuar con la misión.
6. La Huygens.
La Huygens es una sonda de descenso construida por la Agencia Espacial Europea (ESA). Su objetivo es Titán, y está preparada para sobrevivir escasamente una o dos horas en un infierno químico. La Huygens va a ser una de las máximas protagonistas de la misión, puesto que en Titán hay muchísimos compuestos orgánicos y una densa atmósfera. Precisamente, tan densa es esta atmósfera que las Voyager I y II no pudieron obtener ningún detalle de la superficie y la Huygens será una oportunidad única durante, probablemente, décadas para observar de cerca un mundo prebiótico. Aunque las espectativas de vida en esta luna pudieran ser posibles, los -180°C de temperatura que reinan en los partes meteorológicos han congelado sus posibilidades, al menos tal y como entendemos la vida en la Tierra.
En noviembre del 2004, la Huygens se bajará del autobus Cassini y entrará en trayectoria de colisión con Titán. Cuando entre en la parte alta de su atmósfera, su sistema de paracaidas múltiples se irán abriendo hasta frenar la caida. Ya que se desconoce cómo es la superficie en la que caerá, la sonda está preparada para sobrevivir en terreno firme como en superficie líquida. Mientras cae, una cámara en la sonda irá captando las imágenes que recibe de Titán y enviándolas a la Cassini. Una vez llegue sus instrumentos seguirán informando hasta que los mares de etano y metano y el resto de productos acaben con la sonda o hasta que sus baterías se terminen: esta vez no hay paneles solares que valgan.
7. Referencias.
- El mensaje y el mensajero sideral, Galileo/Kepler. Alianza Editorial.
- El universo para curiosos, Nancy Hathaway, Ed. Crítica.
- Fundamentos de astronomía, Michael A. Seeds, Ed. Omega.
- La misión Cassini (JPL).
- Noticias de la Cassini (esp@cio).
Víctor R. Ruiz
14 oct 1997
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