La misión Cassini llega a su fin en las profundidades de Saturno

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A su fin está llegando la misión espacial no tripulada Cassini, también conocida como Cassini-Huygens, iniciativa conjunta entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Spaziale Italiana para explorar el planeta Saturno y sus lunas.

La nave consiste de dos elementos principales, la nave Cassini de la NASA, nombrada por el astrónomo italiano Giovanni Domenico Cassini y la sonda Huygens de la ESA, referida al astrónomo, físico y matemático danés Christian Huygens.

Fue lanzada el 15 de octubre de 1997 desde Cabo Cañaveral montada y entró en la órbita de Saturno el 1 de julio del año 2004. El 25 de diciembre del mismo año la sonda Huygens se separó de la nave.

El 14 de enero de 2005, la sonda alcanzó la luna Titán de Saturno, donde hizo un descenso atmosférico a la superficie y recogió información científica.

Se trata de la primera aeronave en orbitar Saturno y el cuarto aparato en acercarse a ese planeta.

La misión ha tenido un costo total de 3.260 millones de dólares, aportando Estados Unidos un total de 2.600 millones mientras que la ESA, sumó 500 millones y la Agencia Espacial Italiana 160 millones.

Cassini comenzó a desintegrarse este 15 de septiembre debido al agotamiento de su combustible, dejándola sin posibilidades de control desde la Tierra. La idea es que se destruya al internarse en Saturno y de esta manera evite una eventual contaminación biológica o radiactiva en los satélites Titán o Encelado.

El diario El País cuenta que “cuando se acerque el final, el artefacto cambiará su habitual modo de transmisión de datos, que primero se almacenan para después enviarlos a la Tierra, y pasará, tres horas antes del impacto, a un modo de emisión casi en directo. En ese picado final, seguirá recogiendo información sobre capas inexploradas de la atmósfera hasta que el rozamiento supere la capacidad de los propulsores de Cassini para mantener su antena apuntada a la Tierra”.

Entre sus descubrimientos principales está la obtención de 600 mil imágenes de Júpiter en el momento en que estuvo más cercana al planeta, aportando además información de ondas, movimientos de nubes y anillos.

Al mismo tiempo y con información proporcionada por Cassini, un grupo de científicos logró comprobar en el año 2003 la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

Respecto a Saturno, gracias a la sonda se han descubierto cerca de 60 satélites que giran entorno al planeta, incluyendo Enceladus y Titán, dos satélites que podrían albergar vida, aunque aún no se sabe cuánto dura en día por esos lados.

Resolvió el misterio de por qué la luna de Saturno, Japeto, es negra en un lado y blanca en el otro (el material oscuro proviene de material que fue lanzado sobre otra luna, Phoebe, por micro meteoritos).

Además, realizó el descubrimiento de que la mayoría de las partículas ionizadas que rodean la magnetósfera de Saturno provenían de la confirmación de Encelado, de que los chorros de agua de este satélite son la fuente primaria de material en el vasto anillo E de Saturno.

En los momentos finales de Cassini, entregará datos que desvelarán los misterios de Saturno, como mediciones de campo magnético para comprender mejor la tasa de rotación de Saturno, Análisis directo de la composición atmosférica de Saturno, Análisis directo de las partículas de polvo en la atmósfera de Saturno y análisis directo de la ionósfera de Saturno. Esta información podría revelar conclusiones inesperadas.

El beso de despedida

En la web oficial del fin de Cassini, que incluye música y láminas al estilo de las películas de Hollywood, se señala que la nave “se encontró a una distancia de 120.000 kilómetros de la luna gigante Titán, de Saturno, cuya gravedad cambió ligeramente la trayectoria de la nave espacial, asegurando que el próximo tránsito de la Cassini por la atmósfera de Saturno sea demasiado profundo para que la nave sobreviva”.

En lo que han llamado el desenlace final, la sonda “apunta hacia la Tierra y transmite todo lo que hay en sus data recorders. Por la rotación de la Tierra, este enlace descendente de 11 horas comienza con la estación de antena de la NASA Deep Space Network (o DSN) en California, que luego entrega a una estación en Australia”.

Desde este punto la nave espacial mantiene esta orientación – su antena apuntada hacia la Tierra – durante las restantes 14,5 horas de la misión.

En la zambullida final la nave espacial solo utilizará propulsores porque su poder es necesario para luchar contra el empuje de la atmósfera de Saturno. Después de 20 años, las ruedas de reacción que siempre han guiado a la nave se retiran.

Tan pronto como la Tierra gira lo suficiente para que la estación de DSN en Australia detecte la señal de Cassini, esa estación comienza a desviar los datos de la nave espacial. La estación en California sigue recibiendo para que los datos se superponen con los recibidos en Australia. Alrededor de 20 minutos más tarde, la rotación de la Tierra tira de Saturno fuera de las antenas de California, y la estación de Australia por sí sola recibe la señal de Cassini.

En la última etapa el propósito de Cassini es transmitir todos los datos posibles antes de que la nave espacial sea destruida. Normalmente, Cassini se aferra a los datos científicos durante horas o días después de su grabación, pero la nave espacial se está quedando sin tiempo. Así Cassini ahora transmite datos sólo unos segundos después de grabarlo.

Cuanto más profundo desciende la nave espacial desciende en la atmósfera de Saturno, más precioso es el dato científico. Cassini no tendrá una segunda oportunidad para enviar estos datos únicos a la Tierra.

Cassini entrará a la atmósfera superior de Saturno a una velocidad de 123 mil kilómetros por hora. Los propulsores de control de altitud se encenderán al diez por ciento de su capacidad y la nave estará aproximadamente 1.900 kilómetros por encima de las nubes más altas del planeta.

Minutos después los propulsores que mantienen la antena apuntando hacia la Tierra estarán al 100 por ciento de capacidad. La nave está probando directamente la atmósfera de Saturno, unos 300 kilómetros más profundo que cualquier otra órbita que haya realizado anteriormente. Las moléculas de la atmósfera de Saturno no pueden salir del camino de Cassini lo suficientemente rápido por lo que el calor se comenzará a acumular en la superficie delantera del aparato.

Pérdida de señal

Segundos después del proceso anterior y a unos 1.500 kilómetros por encima de las nubes, los propulsores de control de altitud que luchan por mantener a la Cassini estable no pueden ganar contra la atmósfera cada vez más densa.

Cassini comienza a caer lentamente, y pierde contacto permanente con la Tierra. Los últimos bits de la señal final de Cassini no llegarán a la Tierra durante casi una hora y media, debido al tiempo de viaje de su señal de radio a la velocidad de la luz. Técnicamente, su misión está ahora en su fin.

Los científicos preven que el aparato viaja a unas cuatro veces más de lo que entran los vehículos espaciales a la atmósfera de la Tierra y Cassino no tiene un escudo térmico.

Entonces, las temperaturas de la aeronave aumentan entre 30 y 100 veces por minuto, y cada componente de la nave entrará a desintegrarse en los próximos segundos.

La nave espacial está viajando ahora a alrededor de 144.200 kilómetros por hora a través de la atmósfera superior de Saturno, a unos 700 kilómetros (1.100 kilómetros) por encima de las nubes de Saturno.

Bajo otras circunstancias, los giroscopios de Cassini, los rastreadores de estrellas y el disparo excesivo de empujadores, inducirían a los ordenadores a iniciar una serie de acciones que eventualmente conducirían a un modo de reserva precautorio conocido como “modo seguro”.

Por su programación, las computadoras de la nave espacial típicamente mandarían todos los instrumentos de la ciencia y otros sistemas no esenciales a apagarse de modo que toda la energía disponible pueda centrarse en restablecer la comunicación con la Tierra.

Cassini entonces intentaría dejar de caer usando sus propulsores, encontrando el Sol con sus detectores solares, centrar su antena en el Sol, usar sus rastreadores de estrellas para ajustar su orientación para apuntar a la Tierra, y la radio a casa. Pero para este momento, la computadora de la nave espacial probablemente se sobrecaliente, causando su falla.

Las mantas de aislamiento multicapa de color dorado de Cassini se carbonizarán y se separarán, y luego las estructuras epoxi de fibra de carbono de la nave espacial, como la antena de alta ganancia de 11 pies (3 metros) de ancho y la de 30 pies (11 metros) largo del magnetómetro, se debilitará y se romperá.

Los componentes montados en el exterior del cuerpo central de la nave espacial se separarán entonces, seguido por la cara delantera de la propia nave espacial.

Las temperaturas alrededor de lo que queda de la nave espacial finalmente exceden a las de la superficie del Sol. El calentamiento y la expansión de los gases dentro de los tanques propulsores pueden hacer que exploten. Los tanques forman el cuerpo central de la nave espacial, por lo que su ruptura destrozaría lo que queda de la nave espacial. Los desechos se consumen completamente en la atmósfera del planeta. Los materiales de Cassini se hundirán profundamente en Saturno y se mezclarán con la atmósfera caliente y de alta presión del planeta gigante para ser completamente diluidos.

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