La planificación del final de Rosetta

De un aterrizaje cometario a otro: la planificación del gran final de Rosetta.

En junio de 2014 se anunció, junto con la confirmación de la extensión de la misión, que los equipos de Rosetta estaban planeando poner fin a la fase operativa de la misión con un impacto controlado de la nave en la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko a finales de septiembre de 2016. Mientras que los detalles específicos de la trayectoria y lugar de impacto están todavía en discusión, el Director de Operaciones de Rosetta de la ESA Sylvain Lodiot, el científico del proyecto Matt Taylor, y el director de la misión Patrick Martin, comparten algunos antecedentes sobre la planificación de este dramático final de la misión.

¿Por qué la misión debe llegar a su fin?

Después de perihelio en agosto, el cometa 67P/CG y Rosetta están alejándose del Sol hacia la órbita de Júpiter. Esto crea una serie de problemas:

Energía solar reducida

A medida que el cometa se aleje del Sol, la cantidad de luz solar que reciban los paneles solares de Rosetta se reducirá sensiblemente. A medida que baja la energía, se hace cada vez más difícil hacer funcionar todos los instrumentos científicos al mismo tiempo. Finalmente, se alcanzará un punto donde Rosetta tendría que ser puesta de nuevo en hibernación, como estuvo los 31 meses anteriores a enero de 2014. Sin embargo, esta vez Rosetta seguirá al cometa más allá de la órbita de Júpiter en su viaje de 6 años y medio alrededor del Sol, mucho más lejos de su fuente de energía que nunca antes.

Además de esto, la nave espacial lleva más de 12 años en el espacio, dos de ellos en el ambiente polvoriento del cometa, con la consiguiente degradación de los paneles solares, lo que reduce aún más la potencia disponible.

Conjunción solar

Para septiembre/octubre de 2016 Rosetta y el cometa aparecerán muy cerca del Sol, vistos desde la Tierra, haciendo que el envío de comandos operativos y el retorno de datos científicos extremadamente difíciles. El 1 de octubre de 2016, la nave espacial entrará en un período de conjunción, es decir, estará detrás del Sol vista desde la Tierra.

Velocidades de transmisión de datos reducidas lejos de la Tierra

El aumento de la distancia con la Tierra y la aparente proximidad al Sol conducen a una disminución significativa en las tasas de transmisión datos. A principios de julio de 2016, se deberían estar recibiendo 91kbps a través de las estaciones de tierra DSN 70m de la NASA y sólo 22 kbps a través de estaciones ESTRACK 35m de la ESA. En comparación, a mediados de septiembre de 2016 las tasas se reducirán a 57 kbps a través de DSN y sólo 14 kbps a través de ESTRACK, velocidades similares a las de un módem de acceso telefónico de 1995. El acceso a los antenas más grandes de la NASA no siempre está garantizada, debido a la alta demanda de uso por otras misiones.

Estas velocidades bajas de transmisión de datos bajas, combinadas con la reducción de la disponibilidad de energía, ocasionarán grandes dificultades a partir de agosto de 2016.

¿Por qué no se puede poner la nave de nuevo en hibernación?

En principio, Rosetta se podría poner de nuevo en hibernación y despertarla muchos años más tarde cuando el cometa comience a acercarse de nuevo al Sol. En la práctica, sin embargo, esto no parece posible.

Primero y ante todo, el afelio del cometa – máxima distancia del Sol – está a más distancia de la que Rosetta experimentó durante su hibernación anterior entre 2011 y 2014. No habrá suficiente energía para controlar la nave espacial, lo que incluye, por ejemplo, el control térmico de la misma – lo que significa que podría congelarse y no ser capaz de volver a salir de la hibernación.

En segundo lugar, Rosetta depende del propelente para maniobrar alrededor del cometa a medida que realiza sus mediciones científicas, y este se va agotando, lo que limita las operaciones posteriores a la hibernación.

En tercer lugar, la sonda y los instrumentos científicos están envejeciendo y estarán mucho más allá de su vida útil nominal de funcionamiento después de la hibernación.

Estas limitaciones llevaron al equipo de ciencia de la misión a examinar escenarios con un final misión en septiembre de 2016. Teniendo en cuenta los recursos disponibles, el SWT (Science Work Team) decidió que el final sería con una primera aproximación lenta al cometa, volviendo a una órbita de 10 kms. y aún más cerca. Conseguir esta aproximación no había sido posible durante gran parte del 2015 debido a la alta actividad del cometa, y es una órbita con muchas perspectivas científicas para el estudio de la coma y de la superficie posterior al perihelio en gran detalle. A continuación, Rosetta iniciaría un lento descenso hacia la superficie, tomando datos científicos a muy bajas altitudes, y en última instancia se produciría un impacto controlado, poniendo fin a esta misión científica con Rosetta uniéndose a Philae en la superficie del cometa.

Por el momento, los próximos meses de operaciones de Rosetta verán un nuevo enfoque en aproximarse al cometa mientras su actividad sigue bajando, así como las investigaciones de los territorios inexplorados a distancias más grandes alrededor del cometa, incluida la región de la cola.

¿Cómo sería el aterrizaje en el cometa?

Todavía se discute la secuencia de eventos que tendrá lugar en las últimas semanas de Rosetta. Las operaciones muy cerca del cometa van a ser muy complejas y difíciles, incluso más que la trayectoria planeada por el equipo de dinámica de vuelo en 2014 para llevar a Philae a la superficie.

La razón fundamental es que cuando más cerca esté Rosetta del cometa, mas importante será su potencial gravitatorio no uniforme. Esto tendrá un impacto significativo en su trayectoria, con enormes perturbaciones en la altura esperada de apogeo- el punto más alejado del cometa en una órbita elíptica. Esto requerirá mucho más control sobre la trayectoria y por lo tanto muchas más maniobras – nuestros ciclos de planificación se reducirán considerablemente.

En principio, el plan es volar en órbitas altamente elípticas que nos llevarán tan cerca como sea posible del cometa en los últimos dos meses de la misión, con distancias de sobrevuelo de menos de 1 km de la superficie hacia el final: la instrumentos podrán recoger muchos datos científicos, incluyendo imágenes increíbles. En los últimos días de la misión, Rosetta estará en órbitas elípticas cada vez más estrechas para después realizar una maniobra final para poner Rosetta en un curso de colisión lenta controlada con el cometa 67P. El impacto controlado se prevé para el 30 de septiembre de 2016, todo sujeto a posibles cambios basados en los análisis de dinámica de vuelo.

¿Seremos capaces de comunicarnos con Rosetta durante el descenso final?

Durante la ‘trayectoria de colisión’ final, la antena de alta ganancia de la nave espacial estará apuntando a la Tierra, por lo que será posible obtener telemetrías y datos científicos todo el camino hasta el contacto. Sin embargo, cuando se haya producido el impacto, es muy poco probable que se produzcan nuevas comunicaciones con Rosetta.

¿Por qué no podemos permanecer en contacto con Rosetta en la superficie?

Hay dos partes a esta pregunta: ¿seguirá Rosetta funcionando en la superficie?, y si es así, ¿seremos capaces de recibir cualquier información de ella?

Rosetta no está diseñada para un aterrizaje. Incluso bajo un impacto lento, los grandes paneles solares pueden resultar dañados, y algunas de las barras de instrumentos que salen desde el cuerpo de la nave se puede doblar o romper. Por la muy baja gravedad del cometa, la sonda puede rodar y sufrir más daños. Más aún, como Rosetta es alimentada por energía solar, para poder operar tendría que aterrizar en una zona del cometa iluminada totalmente. A medida que el cometa gira durante su día de 12,4 horas, los paneles dejarían de apuntar al Sol, reduciendo la energía por debajo del umbral de funcionamiento.

Incluso si Rosetta pudiera funcionar en la superficie por un tiempo, sería muy difícil comunicarse con ella. Bastaría una desviación de medio grado de la antena de alta ganancia respecto de la Tierra para que la sonda perdiera contacto directo con las estaciones de superficie en la Tierra. Además, la orientación de la nave (por ejemplo para la antena de alta ganancia y los paneles solares) se basa en sensores estelares operacionales. Podría suceder que Rosetta aterrizara “boca abajo”, con los rastreadores de estrellas apuntando a la superficie y los instrumentos apuntando al espacio.

Así, la misión Rosetta terminará en un punto de contacto sobre la superficie del cometa 67P/CG, un final simbólico a un viaje épico que abarca casi 20 años de planificación y preparación, y 12 años en el espacio.

A la fecha prevista del final de la misión, 30 de septiembre de 2016, la sonda Rosetta estará a 573 millones de kilómetros (3.8 UA) del Sol y 720 millones de kilómetros (4.8 UA) de la Tierra. El tiempo del viaje de ida de su señal será de aproximadamente 40 minutos.


Traducción completa de Alberto Anunziato, Colaborador permanente de la Sección Cometaria.

http://blogs.esa.int/rosetta/2015/11/12/from-one-comet-landing-to-another-planning-rosettas-grand-finale/

Posteada el 12/11/2015.

Acerca de Luis Mansilla

Espacio dedicado al estudio y observación de estos Cuerpos Menores del Sistema Solar.

Publicado el 09/03/2016 en Misión Rosetta y etiquetado en . Guarda el enlace permanente. Comentarios desactivados en La planificación del final de Rosetta.

Los comentarios están cerrados.

A %d blogueros les gusta esto: