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Órbita final: ¿Cómo y por qué la NASA mató su nave espacial?

Órbita final: ¿Cómo y por qué la NASA mató su nave espacial?

NASA/JPL

Durante más de una década, la NASA Explorador de estudios infrarrojos de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra La misión NEOWISE buscó en los cielos objetos cercanos a la Tierra. Utilizando su visión infrarroja, la nave espacial, que se encuentra en órbita sobre la superficie de la Tierra, buscó asteroides y cometas en todo el sistema solar y los utilizó para identificar aquellos que podrían acercarse a la Tierra.

Quizás reconozcas el nombre porque se utilizó para uno de los descubrimientos de la misión, el cometa NEOWISE, que fue el cometa más brillante en más de 20 años cuando pasó por la Tierra en 2020.

Pero la misión NEOWISE pronto llegará a su fin, ya que la nave espacial caerá en la atmósfera terrestre y se quemará. El equipo se está preparando para este fin a principios del próximo año y obtendrá la última ciencia que pueda de la nave espacial antes de que quede inutilizable.

La tarea se puede completar de varias maneras. Si la nave espacial depende de la energía solar, como suele ser el caso, puede desaparecer a medida que sus paneles pierden su eficacia. Eso es lo que le sucedió al módulo de aterrizaje InSight en Marte, donde sus paneles solares quedaron cubiertos de polvo arrastrado por el viento que se acumuló con el tiempo hasta que finalmente no pudo generar suficiente energía para continuar operando. O una nave espacial en órbita podría quedarse sin propulsor, por lo que ya no podrá orientarse y devolver información a la Tierra, como ocurrió con el telescopio espacial Kepler.

Los paneles solares del módulo de aterrizaje InSight Mars estaban demasiado cubiertos de polvo en 2022 para seguir funcionando. NASA/JPL-Caltech

A veces, la tarea ya no es necesaria porque ha sido reemplazada por tecnología mejor y más nueva. Por ejemplo, el telescopio espacial Spitzer fue pionero en el campo de la astronomía infrarroja, pero con el lanzamiento del más potente telescopio espacial James Webb en el horizonte, ya no es necesario.

Pero, ¿qué sucede con la nave espacial una vez finalizada su misión? ¿Cómo se hace para detener estas cosas? Hablamos con miembros del equipo de NEOWISE, una misión de la NASA que se prepara para retirarse el próximo año, para averiguarlo.

Gran final

Se puede dejar que algunas naves espaciales se lancen al espacio de forma segura siempre que no haya posibilidad de que golpeen algo o causen algún daño. Eso es lo que le pasó al Spitzer, que flotará suavemente alejándose del planeta durante aproximadamente 50 años mientras orbita alrededor del Sol y sigue a la Tierra.

Sin embargo, las naves espaciales en órbita planetaria deben eliminarse con cuidado. cuando La misión de Cassini a Saturno terminó y cayó tan dentro de la atmósfera del planeta, o fuera de órbita, que se desintegró y fue destruida intencionalmente. Esto asegura que no hay posibilidad de contaminar ninguna de las lunas de Saturno, que podrían ser habitables. El aterrizaje final también permitió realizar una serie de nuevas e impresionantes investigaciones sobre la atmósfera de Saturno.

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La nave espacial NEOWISE orbita la Tierra, por lo que también debe eliminarse de forma segura. Lo que preocupa es que la nave espacial no se convierta en basura espacial, un problema cada vez mayor en algunas órbitas, y que la salida de órbita no represente un riesgo para nadie en la Tierra.

Este último punto no es seguro. Se han dado casos en los que han llegado a la Tierra trozos de vehículos desorbitados, como es el caso de la estación espacial Skylab, que cayó de su órbita en 1979, de la que se cortaron trozos. Aterrizó en Australia.

Grandes trozos de Skylab, como este tanque de oxígeno, se rompieron en el desierto australiano en 1979. Craigboy/Creativo Comunes

Hoy en día, las misiones deben planificar cómo saldrán de órbita antes del lanzamiento.

Un equipo de especialistas del JPL (Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA) está analizando cómo serían los choques en función de factores relacionados con la nave espacial, como su masa y velocidad. Esto hace que los efectos de la desorbitación sean predecibles.

«Hay muy poca o ninguna posibilidad de que caigan escombros y lastimen a alguien», dijo Joseph Hunt, director del proyecto NEOWISE en el JPL. La órbita de la nave espacial disminuirá, lo que provocará que se queme en la atmósfera terrestre a principios del próximo año.

«Queremos terminar este trabajo de manera segura», dijo Hunt.

POR QUÉ TERMINA NEOWISE

NEOWISE no se quedó sin combustible, ni tiene propulsor a bordo, ni se convirtió en un artefacto. Pero la actividad del sol fuerza su desaparición.

La nave espacial está ubicada en una órbita terrestre baja, a unas 300 millas de la superficie del planeta, lo que significa que se ve afectada por la atmósfera del planeta.

«El Sol emite constantemente partículas cargadas y radiación en múltiples longitudes de onda. Lo que sucede cuando golpea la atmósfera de la Tierra es que puede hacer que se infle. Eso puede hacer que la atmósfera se expanda un poco más», explicó Amy Mainzer, investigadora principal. para la misión NEOWISE, desde su altura normal.

Un conjunto de imágenes muestra diferencias en los niveles de actividad del sol durante 10 años. David Chennett, José B. Gorman, Lorena W. Acton

El Sol opera en un ciclo de actividad de aproximadamente 11 años, a veces más activo y otras veces menos. NEOWISE tuvo suerte y comenzó su misión extendida durante un período llamado mínimo solar, cuando la actividad del Sol era baja. El mínimo solar fue particularmente silencioso, por lo que la atmósfera estaba menos expandida de lo habitual. Todo esto permitió que la nave espacial sobreviviera más tiempo.

«En última instancia, depende de la Madre Naturaleza».

Pero esta reducción de la actividad solar no dura para siempre, y ahora estamos entrando en un período de mayor actividad solar, con más radiación proveniente de eventos como las erupciones solares que afectan la atmósfera. Esto significa el fin de la nave espacial.

«Se podría pensar que estamos en el espacio, a unos 500 kilómetros de altura en órbita, se podría pensar que está completamente desprovisto de atmósfera. Pero no del todo», dijo Mainzer. «Queda muy poco, y eso es suficiente para crear fuerzas de arrastre que tiran y arrastrar la nave espacial.» «Eventualmente a la atmósfera».

Sin un sistema de propulsión a bordo, la nave espacial no puede retroceder ni moverse a otra órbita. Sólo puede rotar en el lugar, por lo que es una «batalla que no podemos ganar», dijo Mainzer.

Sabiendo que el final se acerca, el equipo de NEOWISE fija una fecha en la que se sienten cómodos terminando el trabajo. El problema es que a medida que aumenta la resistencia de la atmósfera, la nave espacial se vuelve más difícil de controlar y la capacidad de control disminuye dramática y rápidamente.

«Las leyes de la física, al final, siempre dictan lo que sucede», dijo Mainzer. «En última instancia, depende de la Madre Naturaleza».

una segunda vida

NEOWISE ha estado funcionando desde 2013, por lo que le ha ido bien durante 11 años. Pero en realidad ya se encuentra en su segunda vida. Esto se debe a que solía ser una misión completamente diferente llamada WISE.

Los trabajadores preparan la nave espacial WISE para su lanzamiento en 2009. Doug Kolko/NASA

WISE, o Wide Field Infrarrojo Survey Explorer, se lanzó en 2009 y fue diseñado para estudiar objetos dentro y fuera del sistema solar, incluida la Vía Láctea y galaxias distantes. En ese momento, la misión descubrió miles de pequeños objetos llamados planetesimales, además de descubrir muchos cúmulos de estrellas. También descubrió el primer troyano de la Tierra, un asteroide que comparte órbita con la Tierra.

La misión utilizó sensores infrarrojos, que deben enfriarse a temperaturas extremadamente frías para que funcionen. La temperatura original era de sólo 8 K y se alcanzó utilizando hidrógeno sólido como refrigerante.

Pero el refrigerante se consume. En 2011, una vez completada su misión, se acabó el refrigerante, por lo que la nave espacial entró en hibernación. «Pensé que ese era el final de la historia», dijo Mainzer.

Pero más tarde, en 2013, la NASA se interesó en utilizar una nave espacial para buscar objetos cercanos a la Tierra, y el equipo se dio cuenta de que la nave espacial WISE podría hacer precisamente eso. Fue reactivado y enfriado a su nueva temperatura de funcionamiento durante varios meses. Mainzer dijo que la nave espacial se estabilizó a una temperatura de 75 Kelvin, «lo que se considera un cálido día de verano para el mundo que se está enfriando».

Una serie de misteriosos puntos rojos representan el cometa C/2020 F3 NEOWISE, que fue descubierto por la nave espacial NEOWISE en 2020. NASA/JPL-Caltech

A temperaturas más cálidas, dos de sus cuatro canales no funcionarán correctamente, pero los dos restantes aún podrán utilizarse con fines científicos. Durante la última década, la nave espacial ha escaneado el cielo, buscando y encontrando miles de objetos cercanos a la Tierra utilizando millones de mediciones infrarrojas.

«Pasar esa cantidad de tiempo fuera de la nave espacial fue un premio cósmico increíble», dijo Mainzer. «Se suponía que no iba a suceder».

Adiós

Aunque NEOWISE está llegando a su fin, no pasará mucho tiempo antes de que tenga un sucesor. La misión NEO Surveyor, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, es también una nave espacial infrarroja inspirada en el éxito de NEOWISE. Se beneficiaría de las mejoras en los detectores de infrarrojos, que se han vuelto más potentes en las últimas décadas gracias a la tecnología basada en las cámaras de los teléfonos móviles.

Representación técnica de NEO Surveyor. NASA

Mainzer también será el principal intermediario de NEO Surveyor y ya está ocupado supervisando la llegada de los instrumentos a la nave espacial antes de la integración.

Antes de este lanzamiento, el equipo todavía está trabajando para finalizar la misión NEOWISE y todo lo que implica. A la NASA no le gusta mostrar el final de las misiones y prefiere centrarse en nuevos lanzamientos o datos recién adquiridos, dijo Hunt. Pero quieren asegurarse de que la misión termine con la fanfarria adecuada, que incluye hablar con los medios y celebrar los logros de la misión, así como preparar informes y documentos internos.

Sin mencionar que la nave espacial todavía está realizando investigaciones científicas hasta el último minuto posible, por lo que se deben mantener las operaciones de la misión. “Con estas misiones nunca se sabe cuándo se podría publicar el mayor fragmento científico posible o cuándo se podría realizar la mayor observación”, dijo Hunt. «¡Podría haber sido el día antes de que lo cerraran!»

Cuando llegue el último día de la misión, será una experiencia agridulce para el equipo. NEOWISE ha logrado mucho más a lo largo de sus vidas de lo que esperaba, pero aún así será triste verlo partir.

«En cierto modo, estas naves espaciales son pequeñas extensiones de ti. Son como tus ojos en el cielo. Puedes ver lo que ves», dijo Mainzer, pero añadió que lo que la motiva a asumir la próxima misión es cuánto Ella y el equipo se divirtieron mucho con NEOWISE. Y ahora, pasando a la siguiente aventura, dijo: «¡Veamos más cosas buenas!».

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