En ciencia ficción Los exploradores pueden subirse a naves espaciales futuristas y atravesar la mitad de la galaxia en un abrir y cerrar de ojos. Sin embargo, esto deja de lado las acrobacias de navegación necesarias para garantizar el éxito de la misión en la vida real.

En 2021, la hazaña de navegación que es la misión Lucy se pondrá en marcha. Dirigir a Lucy hacia sus objetivos no implica simplemente programar un mapa en una nave espacial y darle dinero para la gasolina:volará por seis objetivos de asteroides, cada uno en diferentes órbitas, en el transcurso de 12 años.

El destino de Lucy se encuentra entre los asteroides troyanos de Júpiter, grupos de cuerpos rocosos casi tan viejos como el mismo Sol, y visitar estos asteroides puede ayudar a descubrir los secretos del sistema solar primitivo. Lucy se encontrará con un asteroide del cinturón principal en 2025, donde realizará una ejecución de práctica de sus instrumentos antes de encontrar los primeros cuatro objetivos troyanos de 2027 a 2028. En 2033, Lucy terminará su misión con un estudio de un sistema binario de dos troyanos orbitando entre sí.

Llevar la nave espacial a donde debe ir es un desafío enorme. El sistema solar está en constante movimiento, y las fuerzas gravitacionales atraerán a Lucy en todo momento, especialmente de los objetivos que pretende visitar. Misiones anteriores han volado e incluso orbitado múltiples objetivos, pero ninguno tanto como Lucy.

Los científicos e ingenieros involucrados en el diseño de trayectorias tienen la responsabilidad de averiguar esa ruta, bajo el líder del equipo Flight Dynamics Kevin Berry del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Uno de esos ingenieros es Jacob Englander, el líder técnico de optimización para la misión Lucy. "Hay dos formas de navegar en una misión como Lucy, ", dijo." Puedes quemar una enorme cantidad de propelente y zigzaguear tratando de encontrar más objetivos, o puede buscar una oportunidad en la que todos coincidan perfectamente ". Para visitar estos objetivos alineados, la mayoría de los cambios de carril de alta velocidad de Lucy provendrán de las ayudas por gravedad, con un uso mínimo de ajustes alimentados.

Aunque Lucy está programada para lanzarse a una alineación celestial que no ocurrirá en décadas, no se puede dejar a sus propios dispositivos. Una vez que la nave espacial comienza a acercarse a sus objetivos de asteroides, la navegación óptica es el siguiente paso necesario.

"OpNav, "como se refiere la directora técnica de navegación óptica Coralie Adam, es el uso de imágenes de las cámaras a bordo para determinar la posición de Lucy en relación con el objetivo. Esta es una medida útil utilizada por el equipo de navegación para modificar la ruta de Lucy y garantizar que se mantenga en la ruta de sobrevuelo nominal. Adam trabaja en Simi Valley, California, con KinetX, la empresa seleccionada por la NASA para realizar la navegación espacial profunda de Lucy.

Al utilizar el enlace de comunicaciones de la nave espacial a la Tierra, Adam dijo, el equipo de Lucy obtiene información sobre la ubicación de la nave espacial, dirección y velocidad. La nave espacial toma fotografías y las envía a la Tierra, donde Adam y otros navegadores ópticos usan software para determinar dónde se tomó la imagen en función de la ubicación de las estrellas y el objetivo. El equipo de determinación de la órbita utiliza estos datos junto con los datos del enlace de comunicaciones para determinar dónde está la nave espacial y dónde se espera que esté. relativo a los troyanos. Luego, el equipo diseña una maniobra de corrección de trayectoria para que Lucy se encargue. "La primera maniobra es pequeña, "dijo el líder técnico de navegación Dale Stanbridge, que también es de KinetX. "Pero el segundo está a 898 metros por segundo. Esa es una característica de Lucy:maniobras delta V muy grandes". Delta V se refiere al cambio de velocidad durante la maniobra.

Comunicar todos estos comandos de navegación con Lucy es un proceso en sí mismo. "Lockheed Martin envía los comandos a la nave espacial a través de Deep Space Network, ", Dijo Adam." Lo que hacemos es trabajar con Lockheed y el Southwest Research Institute, donde los equipos están secuenciando los instrumentos y diseñando cómo se apunta la nave espacial, para asegurarnos de que Lucy tome las fotos que queremos cuando las queremos ".

"Las maniobras para corregir la trayectoria de Lucy serán todas realmente críticas porque la nave espacial debe encontrar al troyano en la intersección de la nave espacial y los planos orbitales del troyano, ", Dijo Stanbridge." Cambiar el plano orbital de la nave requiere mucha energía, por lo que las maniobras deben ejecutarse en el momento óptimo para llegar al siguiente cuerpo mientras se minimiza el costo de combustible ".

Mientras Lucy realiza maniobras en el espacio profundo para corregir su trayectoria hacia sus objetivos, Las comunicaciones con la nave espacial a veces se pierden durante breves períodos. "Los períodos de inactividad pueden ser de hasta 30 minutos para algunas de nuestras maniobras más importantes, ", Dijo Stanbridge." Otras veces podría perder las comunicaciones cuando, por ejemplo, el sol, se interpone entre la estación de seguimiento de la Tierra y la nave espacial, donde la señal se degradaría al pasar a través del plasma solar ".

Perder el contacto no es desastroso, aunque. "Tenemos predicciones de alta fidelidad de la trayectoria de la nave espacial que son fácilmente lo suficientemente buenas como para reanudar el seguimiento de la nave espacial cuando finaliza el evento que causó una pérdida de comunicación". "Dijo Stanbridge.

¿Qué ruta tomará Lucy una vez que su misión esté completa? dentro de casi 15 años? "Vamos a dejarlo ahí fuera, ", Dijo Englander." Hicimos un análisis para ver si impacta pasivamente en algo, y mirando hacia el futuro, no es así ". El equipo de Lucy le ha dado a la nave espacial un camino despejado durante miles de años, mucho después de que Lucy haya reescrito los libros de texto sobre la historia de nuestro sistema solar.