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    ¿Cómo aterriza una nave espacial en un cometa?
    Impresión artística de Rosetta cuando pasó junto al asteroide Steins el 5 de septiembre. 2008 Imagen de C. Carreau, cortesía de la ESA

    Acechando en el interior remoto de nuestro sistema solar hay dos colecciones de cuerpos helados, los restos congelados de los años de formación de nuestro sistema solar. Uno, los cinturón de Kuiper , suena el sol justo más allá de la órbita de Neptuno. El otro, los nube de Oort , rodea el espacio local en algún lugar entre 5, 000 y 100, 000 unidades astronómicas de distancia del sol (1 UA es igual a la distancia promedio Tierra-sol, aproximadamente 93 millones de millas, o 150 millones de kilómetros). Cuando un gélido habitante de cualquiera de las gélidas comunidades se va en busca de aventuras en el sistema solar interior, lo llamamos cometa.

    Los antiguos griegos desconfiaban de estas "estrellas" hippies de "pelo largo" como presagios erráticos de mala suerte, pero los astrónomos modernos valoran los cometas por las vislumbres que ofrecen del pasado del sistema solar. Como congelado objetos primitivos cubiertos de sustancias volátiles, actúan como almacenamiento en frío para los componentes básicos de nuestro sistema solar. Como repositorios del carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno que componen los ácidos nucleicos y aminoácidos, también podrían ayudar a explicar cómo surgió la vida en nuestro planeta [fuente:ESA].

    Nuestro conocimiento de los cometas ha despegado en las últimas décadas, alimentado por una sucesión de naves espaciales que vuelan a, reunirse e incluso embestir las bolas de hielo sucias [fuente:ESA]:

    • En 2001, La misión Deep Space 1 de la NASA al asteroide 9969 Braille observó más tarde el cometa Borrelly.
    • La misión Stardust de la agencia, lanzado en febrero de 1999, recogió polvo del cometa Wild-2 y lo devolvió a la Tierra en 2006.
    • La misión Deep Impact de dos vehículos de la NASA, lanzado en enero de 2005, Chocó un impactador contra el cometa Tempel-1 para ver de qué estaba hecho.

    Cuanto más nos acerquemos, mejor:el brillo de un cometa palidece al lado del brillo de su fondo estrellado, por lo que desafía la fácil observación desde observatorios terrestres u orbitales. Amablemente se ilumina desde desgasificación , desechando material mientras se balancea hacia el sol, pero para entonces una nube circundante de gas y polvo, o coma , oscurece las vistas de su núcleo.

    Con la Misión Internacional Rosetta, aterrizamos una nave espacial en el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko en noviembre de 2014 con planes de montarla alrededor del sol.

    La nave tenía que ser tan ágil como un piloto de transbordador y casi tan autosuficiente como una tripulación de matones de la perforación petrolífera. ya que su aproximación tuvo que mantenerse alejado de cualquier cosa que arrojara el cometa y su conexión de radio con el control de la misión se acercó a un retraso de 50 minutos [fuente:ESA]. Ahora desplegado, el dúo de orbitador y módulo de aterrizaje intentará abordar algunas de las muchas preguntas sin respuesta que rodean a los cometas y la formación de nuestro sistema solar.

    Llegar allí es la mitad de arrancarse el pelo

    Impresión artística de Rosetta llegando al cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko en agosto de 2014 Imagen de C. Carreau, cortesía de la ESA

    Atrapando un cometa veloz y mucho menos aterrizar en uno, requiere billares de trucos a escala astronómica. Imagínese azotar un rodamiento de bolas en un círculo en el extremo de una cuerda. Ahora imagínese tratando de golpear el rodamiento con otra cuerda y un rodamiento de bolas. Ahora pruebe esto para ver el tamaño:si esa cuerda mide 1 yarda (0,9 metros) de largo, entonces los dos rodamientos de bolas medirían una escala equivalente a 10 nanómetros y 4 picómetros, más pequeño que una molécula de anticuerpo y un átomo de hidrógeno.

    Ahora hablemos de velocidad y potencia. Rosetta es una caja de aluminio que mide 9.2 x 6.9 x 6.6 pies (2.8 x 2.1 x 2.0 metros) y pesa aproximadamente 6, 600 libras (3, 000 kilogramos) en el lanzamiento. Los científicos de vuelo necesitaban la nave para atrapar el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, un bulto ladeado que mide aproximadamente 2 x 3 millas (3 x 5 kilómetros) y viaja a una velocidad de hasta 83, 885 mph (135, 000 km / h) [fuentes:ESA; ESA].

    Solo hay un problema:no hacemos que las naves espaciales sean capaces de hacer esto. En lugar de, Rosetta se lanzó por primera vez a una órbita de estacionamiento alrededor de la Tierra en un cohete Ariane 5. Luego partió en una misión circular de 10 años a través del sistema solar, tomando prestada la velocidad de los tirachinas gravitacionales más allá de Marte (en 2007) y la Tierra (en 2005, 2007, 2009). Mientras atravesaba el cinturón de asteroides principal, Rosetta también hizo observaciones de los asteroides 2867 Steins (5 de septiembre de 2008) y 21 Lutetia (10 de julio de 2010) [fuentes:ESA; ESA; ESA; ESA].

    Gritando a lo largo de un curso de intercepción curva, la Rosetta que hibernaba se despertó cuando se acercaba a su cita a unas 3,5 UA del sol. Porque vino caliente pasó de enero a mayo de 2014 tocando periódicamente sus propulsores de frenado, aumentando a una velocidad relativa de 6,6 pies por segundo (2 metros por segundo). En agosto cuando se insertó en órbita, esa velocidad bajó aún más, a unos pocos centímetros por segundo [fuentes:ESA; ESA].

    Luego, como un fotógrafo de bodas, la nave pasó algún tiempo esquivando, tomando fotos y buscando las mejores condiciones de iluminación. El control de la misión de la Agencia Espacial Europea utilizó estas tomas para calcular la posición del cometa, Talla, forma y rotación. Una vez en órbita, Rosetta trazó el mapa del cometa y observó la orientación del eje de giro, velocidad angular, hitos importantes y otras características básicas:todo lo necesario para trazar cinco posibles lugares de aterrizaje [fuentes:ESA; NASA].

    En noviembre, Rosetta lanzó su módulo de aterrizaje desde aproximadamente 0,6 millas (1 kilómetro) sobre el cometa. Filae estaba programado para aterrizar a la velocidad de un andar humano, usando sus patas flexibles para amortiguar su rebote y un arpón para anclarlo contra la baja gravedad del cometa, pero el aterrizaje no salió como estaba planeado. Desde allí, cabalgará sobre el cometa alrededor del sol, realizar observaciones el mayor tiempo posible. Está previsto que la misión se complete en diciembre de 2015 [fuentes:ESA; ESA; NASA].

    Primeras misiones del cometa

    En noviembre de 2014, El módulo de aterrizaje Philae de Rosetta hizo el primer aterrizaje controlado en un cometa. Aquí hay algunas otras primicias cometarias:

    • Explorador cometario internacional (NASA):primero en pasar por la cola de un cometa (cometa Giacobini-Zinner en 1985)
    • Giotto (ESA):primero en visitar dos cometas (cometa Halley en 1986 y cometa Grigg-Skjellerup en 1992)
    • Stardust (NASA):primero en devolver el polvo del cometa a la Tierra (se encontró con el cometa Wild-2 en 2004; muestras devueltas en 2006)
    • Impacto profundo (NASA):primero en (intencionalmente) embestir un cometa (cometa Tempel-1 en 2005)
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    Rompiendo récords, Tomando medidas

    Cuando el módulo de aterrizaje Philae aterrizó, se convirtió en la primera nave en realizar un aterrizaje controlado en el núcleo de un cometa, pero esto está lejos de ser el único récord que establecerá. Notablemente, será la primera nave en aventurarse más allá del cinturón de asteroides principal solo con energía solar, a pesar de que, a 500 millones de millas (800 millones de kilómetros), la luz del sol cae a un escaso 4 por ciento de los niveles de la Tierra. El módulo de aterrizaje también tomará las primeras tomas jamás realizadas en la superficie de un cometa, mientras que Rosetta se convertirá en la primera nave espacial en orbitar el núcleo de un cometa, el primero en volar en wingman a un cometa entrante y el primero en presenciar de cerca los cambios inducidos por el sol [fuentes:ESA; ESA].

    El orbitador alberga varios dispositivos planeados para trabajar en conjunto con el equipo del módulo de aterrizaje. Espectrómetros de imágenes térmicas y ultravioleta, junto con un instrumento de microondas, analizará el coma y ayudará al módulo de aterrizaje a estudiar el núcleo del cometa y la desgasificación relacionada con el coma. Una sonda de ondas de radio a bordo también ayudará a Philae a estudiar la estructura interna del cometa. Rosetta analizará más a fondo el polvo de la coma utilizando un analizador de masa de iones, un analizador de impacto de granos y un acumulador de polvo, y un sistema de análisis de polvo por micro imágenes. Otros instrumentos estudiarán la atmósfera del cometa, ambiente de ionosfera y plasma, incluida la temperatura, velocidad, densidad de flujo de gas y campo magnético. Rosetta también tiene una cámara doble de ángulo estrecho / gran angular que ve en lo visible, longitudes de onda del infrarrojo cercano y del ultravioleta cercano.

    El módulo de aterrizaje lleva 10 experimentos para observar, muestrear y analizar la composición del cometa, soportado por un subsistema de perforación que puede perforar hasta 9 pulgadas (23 centímetros) y entregar material a los instrumentos a bordo. Entre ellos se encuentra un espectrómetro de rayos X de protones alfa, que distingue los elementos químicos al exponer una muestra a una fuente radiactiva y analizar los espectros de energía de las partículas alfa recuperadas, protones y rayos X [fuentes:ESA; NASA].

    Philae también tiene un sistema de cámara panorámica visible e infrarroja, junto con un generador de imágenes de aterrizaje. Utilizará un sistema de sondeo de ondas de radio para mapear la estructura del núcleo del cometa y un sistema de monitoreo acústico y de sondeo eléctrico para tener una idea de las características mecánicas y eléctricas del cometa. Un sensor multipropósito estudiará las propiedades de la superficie y el subsuelo, y un magnetómetro y un monitor de plasma rastrearán el campo magnético del cuerpo y el entorno de partículas cargadas [fuentes:ESA].

    Dos analizadores de gases clasificarán la estructura de la superficie del cometa. Uno, COSAC, combina un cromatógrafo de gases y un espectrómetro de masas. El otro, PTOLOMEO, utiliza un espectrómetro de masas con trampa de iones para analizar los sólidos de la superficie y los gases atmosféricos [fuentes:ESA; NASA].

    Es mucho equipo para caber en dos cajas pequeñas, pero décadas de lanzamiento de sondas le han enseñado a la ESA y a la NASA un par de cosas sobre el embalaje.

    Asteroides:primos cometarios

    Los científicos ven a los asteroides y cometas como parientes cercanos. De hecho, algunos asteroides, del tipo hecho de acumulaciones sueltas de polvo, podrían haber sido alguna vez cometas. Los astrónomos también piensan que los cometas desvolatilizados de período corto del cinturón de Kuiper pueden terminar dando vueltas alrededor del sol como masas rocosas. Quirón ilustra mejor esta hipótesis, Un masivo, asteroide medio congelado, o objeto centauro , dando vueltas alrededor del sol más allá de la órbita de Saturno.

    Para ayudar a arrojar luz sobre estas preguntas y otras, Rosetta usó su tiempo volando a través del cinturón de asteroides principal para estudiar dos asteroides poco conocidos, 21 Lutetia y 2867 Steins.

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    Nota del autor:¿Cómo aterriza una nave espacial en un cometa?

    He escrito en artículos anteriores sobre la asombrosa complejidad de lanzar una nave espacial a un sitio planetario específico oa lo largo de una trayectoria particular en el espacio. Aunque sabemos - o, por lo menos, estudiar - las órbitas de muchos objetos, planetas y lunas, las distancias y velocidades involucradas son, bien, astronómico, por no hablar de los tirones gravitacionales ejercidos por las distintas masas que giran alrededor del sol.

    Por asombrosos que sean estos logros, A menudo, la parte más difícil de una misión espacial es no llegar allí, sino sobrevivir al viaje. Tendemos a dar por sentado que, asumiendo que el lanzamiento va bien y nadie confunde la métrica con las unidades inglesas, la nave funcionará. Te garantizo los científicos e ingenieros que diseñan, construir, (prueba, prueba, prueba) y lanzar estas naves no son tan optimistas al respecto. Como ilustra el historial irregular en el mejor de los casos de las primeras sondas planetarias, diseñar una nave para sobrevivir a los rigores del espacio y la hibernación durante meses, y mucho menos una década (!), aún califica como una de las hazañas de ingeniería más extraordinarias jamás intentadas, y eso es antes de que amarres tu colección de instrumentos meticulosamente ensamblada, sistemas de control y propulsión sobre una de esas explosiones controladas que llamamos cohetes.

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    Fuentes

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    • Agencia Espacial Europea. "Asteroide (2867) Steins". 8 de enero 2014. (3 de marzo de 2014) http://sci.esa.int/rosetta/43356-2867-steins/
    • Agencia Espacial Europea. "Ariane 5." 17 de septiembre 2013. (3 de marzo de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Launchers/Launch_vehicles/Ariane_5
    • Agencia Espacial Europea. "Escombros del Sistema Solar:Asteroides". 18 de noviembre 2009. (27 de febrero de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Debris_of_the_Solar_System_Asteroids
    • Agencia Espacial Europea. "Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko". 18 de diciembre 2013. (28 de febrero de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Comet_67P_Churyumov-Gerasimenko
    • Agencia Espacial Europea. "Comet Rendezvous". 13 de noviembre 2013. (28 de febrero de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Comet_rendezvous
    • Agencia Espacial Europea. "Cometas:una introducción". 16 de enero 2014. (27 de febrero de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Comets_-_an_introduction
    • Agencia Espacial Europea. "Cazador de cometas de Europa". (26 de febrero, 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Europe_s_comet_chaser
    • Agencia Espacial Europea. "Historia de las misiones cometarias". 9 de octubre 2103. (26 de febrero de 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/History_of_cometary_missions
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    • Agencia Espacial Europea. "Descripción general del puerto espacial de Europa". (3 de marzo, 2014) http://www.esa.int/Our_Activities/Launchers/Europe_s_Spaceport/Overview_of_Europe_s_Spaceport
    • Agencia Espacial Europea. "Instrumentos de Philae". 20 de diciembre 2013. (28 de febrero de 2014) http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/12/Philae_s_instruments_black_background
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