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21

sep

2014

Aterrizar sobre un cometa: El viaje de la sonda Rosetta

El pasado mes de Agosto de este año 2014, la sonda espacial Rosetta se colocó en órbita alrededor de un cometa denominado 67P Churiumov-Guerasimenko. Para llegar a su destino, la sonda realizó un viaje de 10 años alrededor del Sol y algunos planetas. Lo más llamativo del asunto, es que esta sonda lleva incorporado un módulo de aterrizaje (llamado Philae), que se posará sobre la superficie del cometa. Ésta será la primera vez que un artefacto aterrice en una roca espacial. El dilatado viaje de una década y el hecho de aterrizar sobra la superficie de este cuerpo, hacen del proyecto uno de los más interesantes de la historia de la astronáutica. Veamos en qué consiste esta aventura...

¿ CÓMO ES EL COMETA 67P ?

Este cometa es una enorme piedra formada de roca y hielo, cuyo diámetro mide entre 3 y 5 km. Para hacernos una idea de este tamaño, los que seáis de Bilbao estáis de suerte, porque he hecho un fotomontaje superponiendo una imagen de 67P sobre una vista de satélite de la capital vizcaína. Y resulta que el cometa llega desde el Aeropuerto de Loiu (Bilbao), hasta el estadio de fútbol de San Mamés


Para otros lugares, aquí abajo veréis que el cometa 67P es casi del mismo tamaño que la isla "La Borracha", al Norte de Venezuela, la isla "San Pedro Nolasco, al Oeste de México, o "la Casa del Campo", de Madrid:



Y aquí abajo añado una fotografía que está teniendo mucha aceptación en la web, donde se aprecia el tamaño de 67P en comparación con la ciudad americana de Los Ángeles

Desde nuestra óptica, el cometa 67P parece enorme. Sin embargo, al usar comparaciones astronómicas, es tan sólo una mota de polvo en el espacio vacío. Con ese "pequeño" tamaño, su gravedad es unas 10.000 veces menor que en la Tierra. Es decir, un niño que estuviera en su superficie, podría levantar un camión. La sonda Rosetta (que pesa unos 3.000 kg) lleva a remolque un módulo de aterrizaje llamado Philae, cuyo peso en la tierra es de unos 100 Kg. Cuando dicho módulo aterrice en 67P, apenas pesará un gramo !!. Por este motivo, existen muchas posibilidades de que Philae rebote nada más tocar suelo y para evitar este riesgo, el módulo se anclará a la superficie de la roca con unos arpones explosivos.


Aquí abajo mostramos una serie de imágenes del cometa 67P


Imagen real del cometa 67P, tomada desde las cámaras de la sonda Rosetta, a unos pocos kilómetros de distancia
Imagen real del cometa 67P, tomada desde las cámaras de la sonda Rosetta, a unos pocos kilómetros de distancia
En el centro de la foto, el punto brillante es una imagen del cometa tomada desde el telescopio espacial Hubble, en 2003
En el centro de la foto, el punto brillante es una imagen del cometa tomada desde el telescopio espacial Hubble, en 2003
Detalle del lugar donde se posará el módulo Philae, de la sonda Rosetta
Detalle del lugar donde se posará el módulo Philae, de la sonda Rosetta

POSICIÓN DEL COMETA 67 P

 

67P tiene una órbita muy extensa. En su punto más distante (Afelio), roza la órbita de Júpiter, hasta alcanzar los 850 millones de km de distancia al Sol y en su punto más próximo, se coloca entre Marte y la Tierra, a menos de 200 millones de km de vuestra estrella. Tarda unos 6.6 años en dar la vuelta al Sol, aunque no siempre ha conservado esta posición, ya que con el transcurso de los años, y al ir acercándose a los planetas, éstos van cambiando ligeramente su trayectoria orbital. De hecho, antes de 1840, su posición era indetectable, porque se encontraba a una distancia mínima de 4 UA (4 veces la distancia que hay desde la Tierra hasta el Sol). Aquí abajo vemos dos dibujos donde quedan reflejadas la órbita del cometa (a la izquierda) y el viaje realizado por la sonda Rosetta para alcanzar al cometa


En color verde, trayectoria orbital del cometa 67P


En blanco, trayectoria recorrida por la sonda Rosetta durante los 10 años que duró su viaje

Para "navegar" por la órbita de 67P y hacerse una idea de su trayectoria y posición actual, se puede acceder a un simulador planetario muy educativo que encontraremos en esta dirección: SOLARSYSTEMSCOPE

CAPTURA DE PANTALLA DEL SIMULADOR SOLARSYSTEMSCOPE
CAPTURA DE PANTALLA DEL SIMULADOR SOLARSYSTEMSCOPE

¿CÓMO FUNCIONA EL "TIRÓN GRAVITATORIO?

 

Como ya se ha dicho, la sonda Rosetta tuvo que dar varias vueltas alrededor del Sol y algunos planetas, para poder acelerar a la misma velocidad a la que viajaba el cometa 67P (55.000 km/h). Al adquirir idéntica velocidad que el cometa, el encuentro entre ambos se produciría a una velocidad relativa muy pequeña, lo que permitiría que ambos viajaran a la par, siendo ésta la única forma de asegurarse un aterrizaje libre de riesgos. Y hay dos maneras de acelerar una nave espacial:  Gastando mucho combustible, o aprovechando la gravedad de los planetas cercanos, lo que se conoce como "Tirón Gravitatorio". Este último es el procedimiento que utilizan todas las naves espaciales para ganar velocidad, pero no lo explicaremos aquí, porque es un poco extenso, así que editaremos una nueva entrada profundizando en su funcionamiento. Puedes leerlo pinchando aquí.  


CAMINANDO DE LA MANO POR EL ESPACIO


Tras su viaje de 6.400 millones de kilómetros, Rosetta y 67P llevan viajando uno junto al otro, a menos de 100 km de distancia desde el día 6 de Agosto de este año 2014. Viajan en paralelo como buenos amantes a unos 55.000 km/h. Sin embargo, la velocidad relativa entre ellos dos, es similar a la de una persona caminando. Y han seguido en esta posición durante miles de kilómetros, acercándose lentamente hasta colocarse a unos escasos 22 km de distancia, el uno del otro. Estas maniobras de aproximación requieren numerosos ajustes de trayectoria y su correspondiente encendido de motores, por parte de Rosetta.



¿DÓNDE VA A ATERRIZAR EL MÓDULO PHILAE?


Después de diversas disquisiciones, por fin se ha seleccionado el mejor lugar para que el módulo de aterrizaje de la sonda (llamado Philae) pose sus patas. Stephan Ulamec, jefe de proyecto de Philae del Centro Aeroespacial Alemán, DLR dijo recientemente: "Las imágenes más recientes, tomadas desde cerca, nos muestran un mundo hermoso pero muy accidentado. Eso es científicamente muy emocionante, pero también un desafío desde el punto de vista de las operaciones necesarias". De entre todas las opciones barajadas (se preseleccionaron diez puntos), se ha pensado que la zona identificada como "J" es la más propicia para aterrizar por su superficie plana, por encontrarse en una zona bastante bien iluminada y por presentar interesantes características geológicas. Cuando Philae se encuentre en posición, lanzará dos arpones que se clavarán en la roca, y serán unos motores eléctricos quienes controlen el aterrizaje final. Hay que recordar, que la gravedad del cometa es tan pequeña, que un pequeño desajuste en el aterrizaje, podría hacer que el módulo rebotara o se estrellara contra la superficie.


VISTA DE LA ZONA DE ATERRIZAJE SELECCIONADA, EN EL LÓBULO MENOR DEL COMETA
VISTA DE LA ZONA DE ATERRIZAJE SELECCIONADA, EN EL LÓBULO MENOR DEL COMETA
DETALLE AMPLIADO DE LA ZONA DE ATERRIZAJE
DETALLE AMPLIADO DE LA ZONA DE ATERRIZAJE


UN ATERRIZAJE DIFÍCIL


Por fín, el día 12/Noviembre/2014, El pequeño módulo Philae aterrizó sobre el cometa. Fue una maniobra muy difícil e hicieron falta varias horas de vuelo para que tomara tierra. Los arpones de anclaje no consiguieron fijarse al suelo y por consiguiente, el módulo rebotó sobre la superficie casi incontroladamente. Estuvo 7 horas realizando maniobras de aproximación hasta que se despegó de Rosetta, para descender a una velocidad aproximada de 1 m/s (demasiado grande para posarse suavemente) y el fallo de los arpones le hizo rebotar. En su segunda caída, el módulo frenó su descenso hasta 0,38 m/s produciéndose un nuevo rebote, hasta que se detuvo finalmente. Estos rebotes alejaron a Philae más de 1 km de su punto de aterrizaje previsto, deteniéndose finalmente en una zona poco propicia, porque se encuentra a la sombra de una "montaña".

Esquema de las maniobras de aterrizaje que tuvo que efectuar el módulo Philae antes de detenerse en su posición definitiva
Esquema de las maniobras de aterrizaje que tuvo que efectuar el módulo Philae antes de detenerse en su posición definitiva
Zona prevista del aterrizaje, conocida como AGILKIA
Zona prevista del aterrizaje, conocida como AGILKIA
Zonas de aterrizaje prevista (Agilkia) y final. Philae aterriza finalmente en una zona bastante sombría del cometa, donde la luz del Sol apenas llega para activar sus paneles solares
Zonas de aterrizaje prevista (Agilkia) y final. Philae aterriza finalmente en una zona bastante sombría del cometa, donde la luz del Sol apenas llega para activar sus paneles solares

EL PROBLEMA DE LA ZONA FINAL DE ATERRIZAJE


Una vez que Philae se detuvo, a más de un kilómetro de distancia de la zona prevista, los ingenieros se dieron cuenta de que había caído en una zona bastante oscura, bajo la sombra de un un saliente rocoso. Debido a ello, intentaron reorientar la posición del módulo, elevándolo un poco y girando sus paneles solares. Consiguieron mejorar ligeramente la posición, pero no fueron capaces de sacarel robot fuera de la zona sombría. Esto hizo que los paneles no recibieran suficiente luz solar como para cargar las baterías del dispositivo, por lo que desde entonces, ha entrado en estado de hibernación, ya que todas las herramientas de Philae funcionan con la electricidad suministrada por sus baterías. El día 15 de Noviembre de 2014, la Tierra perdió contacto con el módulo y ahora sólo se tiene la esperanza de que cuando el cometa se aproxime un poco más al Sol (allá por el mes de Agosto de 2015), las placas solares reciban la suficiente cantidad de luz como para despertar de su letargo y poner en marcha todos los experimentos que se han diseñado. Así que estaremos atentos hasta el próximo verano, aunque los científicos han advertido de que es bastante improbable que se obtenga la suficiente energía como para resucitar al robot.


ALGUNAS IMPACTANTES FOTOGRAFÍAS DE LA SUPERFICIE DEL COMETA:


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Comentarios: 3
  • #1

    LIYUAN (lunes, 27 octubre 2014 13:45)

    ESTE ARTICULO ES MUY INTERESANTE, VIENDO DESDE LA PARTE MATEMÁTICA Y FÍSICA...ESPECIALMENTE PARA LA SECCIONES CÓNICAS EN MATEMÁTICA UNA APLICACIÓN SERÍA: LAS ÓRBITAS DE LOS PLANETAS ALREDEDOR DEL SOL SON ELÍPTICAS (EL SOL SE ENCUENTRA EN UNO DE LOS FOCOS). LA EXCENTRICIDAD DE LA ÓRBITA DE LA TIERRA ALREDEDOR DEL SOL ES APROXIMADAMENTE 0,0167. LA DE MAYOR EXCENTRICIDAD ES LA ÓRBITA DE PUTÓN 0,2481, LA CUAL INCLUSO ES PEQUEÑA. LOS COMETAS Y LOS SATÉLITES TAMBIÉN DESCRIBEN ÓRBITA ELÍPTICAS.
    Y LAS LEYES DE JOHANNES KEPLER EN FÍSICA SOBRE EL MOVIMIENTO DE LOS PLANETAS EN SU ÓRBITA ALREDEDOR DEL SOL LO QUE DESCRIBE ESPECIALMENTE EN SUS TRES LEYES:

    PRIMERA LEY (16009): TODOS LOS PLANETAS SE DESPLAZAN ALREDEDOR DEL SOL DESCRIBIENDO ÓRBITAS ELÍPTICAS. EL SOL SE ENCUENTRA EN UNO DE LOS FOCOS DE LA ELIPSE.

    SEGUNDA LEY (1609): EL RADIO VECTOR QUE UNE UN PLANETA Y EL SOL BARRE ÁREAS IGUALES EN TIEMPOS IGUALES. LA LEY DE LAS ÁREAS ES EQUIVALENTE A LA CONSTANCIA DEL MOMENTO ANGULAR, ES DECIR, CUANDO EL PLANETA ESTÁ MÁS ALEJADO DEL SOL SU VELOCIDAD ES MENOR QUE CUANDO ESTÁ CERCANO AL SOL.

    TERCERA LEY (1618): PARA CUALQUIER PLANETA, EL CUADRADO DE SU PERÍODO ORBITAL ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL CUBO DE LA LONGITUD DEL SEMIEJE MAYOR DE SU ÓRBITA.

    ESTAS LEYES SE APLICAN A OTROS CUERPOS ASTRONÓMICO QUE SE ENCUENTRAN EN MUTUA INFLUENCIA GRAVITATORIA, COMO EL SISTEMA FORMADO POR LA TIERRA Y LA LUNA.

  • #2

    Jon (lunes, 17 noviembre 2014 15:55)

    Así es, amiga Liyuan. Habrá que escribir algo sobre las Leyes de Kepler

  • #3

    louis vuitton replica sale (jueves, 20 noviembre 2014 10:25)

    ESTAS LEYES SE APLICAN A OTROS CUERPOS ASTRONÓMICO QUE SE ENCUENTRAN EN MUTUA INFLUENCIA GRAVITATORIA, COMO EL SISTEMA FORMADO POR LA TIERRA Y LA LUNA.