Tras un viaje de casi quinientos millones de kilómetros, la sonda espacial Hayabusa logró insertarse el 12 de septiembre de 2005 en una órbita heliocéntrica de estacionamiento a veinte kilómetros de su destino, el asteroide (25143) Itokawa.
Para conocer más detalles sobre esta compleja y apasionante misión, AstronomíaOnline.com entrevistó a Junichiro Kawaguchi, el administrador de este proyecto de la JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency, o Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa).
Un desafío tecnológico sin precedentes
Hayabusa será recordada como una de las misiones más complicadas de la historia de la exploración espacial no tripulada. Fue desarrollada por la agencia japonesa con el objetivo de desarrollar y probar en el espacio las complejas tecnologías requeridas para traer a nuestro planeta muestras desde otros objetos del sistema solar en el futuro: un motor de propulsión iónica de características únicas, un sistema de navegación autónoma en el espacio profundo, un sistema de aterrizaje y recolección de muestras asteroidales, y una cápsula de reentrada balística en la atmósfera terrestre para el retorno a nuestro planeta.
Originalmente denominada MUSES-C, la misión iba a ser lanzada en julio de 2002 hacia el asteroide (4660) Nereus, o en su defecto hacia el (10302) 1989 ML. Sin embargo, la explosión de un cohete M-5 retrasó el lanzamiento de la sonda hasta que los problemas en ese lanzador fueron solucionados; esto significó la imposibilidad de visitar alguno de esos asteroides, por lo cual se seleccionó al 1998 SF36, un asteroide de 620 x 280 x 260 metros, como destino de la misión.
Posteriormente, a pedido de los responsables de la agencia japonesa, la Unión Astronómica Internacional designó oficialmente al asteroide 1998 SF36 como (25143) Itokawa, en honor al desaparecido Hideo Itokawa, fundador del programa espacial japonés. La sonda fue lanzada con éxito el 9 de mayo de 2003 por el cohete M-V-5 desde el centro de lanzamiento de Uchinoura, en la isla de Kyushu. Poco después fue rebautizada Hayabusa (“halcón peregrino” en japonés).
En noviembre de 2003 la sonda, de 500 kilogramos de peso, fue alcanzada por una de las llamaradas solares más intensas que se hayan registrado en la historia. Sus paneles solares sufrieron una importante degradación en sus capacidades de generación de energía eléctrica. Al depender de un motor de propulsión iónica, que requiere de electricidad para funcionar, la sonda debió retrasar su llegada al asteroide Itokawa, prevista para julio de 2005, hasta el mes de septiembre.
Dr. Kawaguchi, ¿fue complicado tener que cambiar el destino de la sonda estando el proyecto en una etapa tan avanzada de su desarrollo?
En realidad no, porque tuvimos el tiempo suficiente para modificar algunos aspectos de la misión. Pero la demora se debió en un ciento por ciento a los problemas con el cohete de lanzamiento. Básicamente nos vimos forzados a esperar que el lanzador M-5 estuviera preparado.
Varias dificultades estuvieron a punto de impedir el éxito de la misión, pero ahora la sonda está lista para comenzar sus tareas de exploración. ¿Cuáles son sus sensaciones como administrador de este proyecto?
La sonda finalmente se ubicó en la posición que planificamos con respecto al asteroide. Esto nos hace muy felices, nuestro largo sueño se ha hecho realidad.
Itokawa es un pequeño asteroide de clase S cercano a la Tierra. ¿Cuáles son los interrogantes fundamentales sobre esta clase de cuerpos que esperan responder gracias a Hayabusa?
Fundamentalmente, queremos saber de qué está compuesto el asteroide. Esos datos necesitan ser comparados con la información espectral observada desde nuestro planeta. Para ello, la sonda tratará de recolectar muestras del asteroide y traerlas a la Tierra a fin de realizar un análisis detallado de su composición.
Hay una enorme cantidad de asteroides, y visitarlos a todos resultaría imposible. Se los clasifica en distintos grupos de acuerdo a su información espectral. Sin embargo, la información espectral obtenida de los meteoritos que han sido encontrados en nuestro planeta es muy distinta a la información espectral de la mayoría de los asteroides que hemos estudiado. Esto es realmente extraño; la Tierra se formó a partir del material de las primeras etapas de nuestro sistema solar, y la composición de esos meteoritos debería ser similar a la de los asteroides. Sin embargo, hay una contradicción allí, y por lo tanto la pregunta básica y fundamental que debemos responder es a qué tipo de asteroides corresponde el material meteorítico encontrado en nuestro planeta.
En noviembre de 2003, cuando Hayabusa iba en camino hacia el asteroide Itokawa, una potente llamarada solar dañó los paneles solares de la nave. ¿Esta reducción de la energía eléctrica disponible afectará las observaciones científicas en el asteroide?
En realidad eso ocurrió en dos oportunidades, dado que hace pocos días Hayabusa volvió a ser alcanzada por una intensa llamarada solar. Afortunadamente, luego de hacer un análisis de sus sistemas, en esta oportunidad no encontramos ningún daño significativo en la sonda.
Volviendo a su pregunta, no esperamos tener problemas con la energía, ya que al haber llegado al asteroide y haber apagado nuestro motor iónico, la electricidad generada por los paneles solares es más que suficiente para la operación de la sonda.
¿Podría describirnos el criterio que se empleará para elegir los sitios de aterrizaje en el asteroide?
La mayor discusión en este momento tiene que ver con dónde aterrizaremos. En principio, la prioridad fundamental es la seguridad de la sonda. Esto implica que la superficie debería ser relativamente plana y con la menor cantidad posible de rocas. En segundo lugar, desde el punto de vista de la información espectral que estamos obteniendo, esa región del asteroide debería resultar interesante o inusual en algún aspecto.
Una vez que el equipo de la misión seleccione las áreas definitivas, conduciremos un ensayo, probablemente a principios de noviembre, para luego proceder con el acercamiento al asteroide.
¿Cómo obtendrá Hayabusa las muestras de la superficie de Itokawa?
Impulsada por sus propulsores químicos, la nave se acercará a unos 50 metros del asteroide, tras lo cual éstos se apagarán y la sonda seguirá acercándose hacia la superficie en caída libre.
A unos 10 metros de altura, la Hayabusa liberará un “marcador objetivo”, una esfera del tamaño de una pelota de sóftbol, hacia la superficie del asteroide. Luego, iluminándolo mediante un haz de luz, la sonda detectará su reflejo desde la superficie, lo que le permitirá guiarse a sí misma en forma autónoma hacia un aterrizaje suave y de alta precisión.
Luego de aterrizar en el asteroide, la sonda disparará un dispositivo pirotécnico contra su superficie, a unos 300 metros por segundo. El material desprendido por el impacto será aspirado y capturado dentro del contenedor de muestras de la sonda. Luego, la sonda tomará distancia del asteroide volviendo a su órbita de estacionamiento, a veinte kilómetros de distancia. Este proceso se repetirá al menos en dos regiones del asteroide; esperamos obtener un gramo de material en cada oportunidad, antes de emprender el regreso hacia la Tierra en los primeros días de diciembre.
¿Podría comentarnos más sobre el pequeño rover que la sonda liberará en la superficie del asteroide, y cómo funciona?
Su nombre es MINERVA (MIcro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid, o micro/nanovehículo robot experimental para asteroides). Será separado de la sonda poco antes de su aterrizaje, y enviado a la superficie del asteroide para obtener imágenes cercanas con tres cámaras CCD a color y realizar mediciones de su temperatura mediante seis termómetros, si bien no posee sensores para caracterizar su composición. MINERVA pesa apenas 590 gramos y fue diseñado con el desafío técnico de establecer un sistema práctico de movilidad en la microgravedad típica de este tipo de cuerpos.
En un entorno de gravedad tan débil, los métodos de movilidad tradicionales como las ruedas no resultan útiles, dado que la fricción obtenida con la superficie es demasiado pequeña como para acelerar al rover horizontalmente.
En cambio, MINERVA hace rotar un dispositivo de torque, básicamente un resorte, en su interior, y esto provoca que la fuerza de reacción contra la superficie lo haga saltar. Dependiendo del coeficiente de fricción, podemos alcanzar una velocidad máxima de 9 centímetros por segundo. La evaluación primaria de este sistema fue conducida mediante simulaciones numéricas y experimentos en condiciones de microgravedad, pero la evaluación definitiva será sin duda su operación en el asteroide.
Durante un par de días, MINERVA se desplazará en forma autónoma a través de la superficie mediante pequeños saltos, transmitiendo los datos que obtenga a la sonda principal, que seguirá estacionada a veinte kilómetros del asteroide.
Ahora que Hayabusa está examinando al asteroide, ¿cuáles son las primeras impresiones que los científicos están obteniendo de Itokawa?
Ni siquiera un asteroide pequeño como éste es homogéneo. En su superficie hay muchos puntos característicos, con espectros completamente diferentes. Itokawa es aproximadamente elipsoide, aunque parece dos cuerpos unidos entre sí. Vemos muy pocos cráteres y muchas rocas y protuberancias en su superficie. Necesitamos seguir estudiando al asteroide para inferir por qué, pero sin lugar a dudas su formación fue un proceso muy interesante.
Esta será la primera oportunidad en que las muestras de un asteroide sean transportadas a nuestro planeta para su análisis en los laboratorios terrestres. ¿Qué impacto tendrá esto en relación a nuestros conocimientos actuales?
Como mencioné anteriormente, tenemos poca información sobre cuál es la composición de los asteroides que hemos caracterizado a partir de su información espectral. Obtener la respuesta a ese interrogante nos dará algunas pistas importantes sobre la estructura interna de la Tierra, e incluso puede llegar a decirnos a partir de qué material se formó nuestro planeta. A su vez, esta respuesta puede ayudarnos indirectamente a comprender mejor el mecanismo por el cual se producen los terremotos.
Por otro lado, mirando hacia el futuro, nuestra misión abre las puertas a la posible utilización de los asteroides para el minado y la recolección de recursos como metales preciosos o poco comunes y su transporte a nuestro planeta. Dentro de algunas generaciones, quizás esto promueva una nueva era de grandes viajes espaciales, esta vez expandidos a todo el sistema solar.
Hayabusa es la misión espacial más compleja realizada por Japón hasta la fecha. ¿Cuáles serán los próximos pasos luego de que sea completada?
Hasta el momento somos el único país que ha intentado realizar una misión tan compleja desde el punto de vista tecnológico. Se trata de un desafío muy difícil, como cualquiera puede imaginar.
Luego de Hayabusa comenzaremos a trabajar en la próxima generación de misiones de retorno de muestras. Para entonces los aspectos técnicos necesarios ya estarán validados gracias a nuestro proyecto actual, por lo cual esas misiones tendrán un énfasis aun mayor en lo científico. Intentaremos enviar al espacio una sonda que recolecte muestras del material de múltiples asteroides o cometas en una sola misión.
El retorno a nuestro planeta
En la fase final de la misión, en junio de 2007, la sonda Hayabusa liberará una pequeña cápsula con las muestras del asteroide en una trayectoria balística de reingreso a través de la atmósfera terrestre, a más de 12 kilómetros por segundo. Esto provocará en su escudo térmico temperaturas superiores por varios órdenes de magnitud a las experimentadas por las cápsulas Apollo o el transbordador espacial en su retorno a nuestro planeta, por lo cual se emplearon nuevos materiales de alta tecnología en su construcción.
Luego de ser desacelerada violentamente por su reentrada en la atmósfera, la cápsula desplegará un paracaídas y realizará un aterrizaje suave en el sur de Australia. Si todo sale bien, Hayabusa será la primera misión de la historia en retornar con muestras de un asteroide a la Tierra.
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