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sábado, noviembre 29, 2014

El halcón en profundidad

Conociendo algunos detalles técnicos de esta sonda japonesa.

Estamos a pocos días de lanzamiento de la que posiblemente es la sonda interplanetaria más ambiciosa jamás construida por Japón, el resultado de la experiencia acumulada con la primera Hayabusa (halcón peregrino), con la que se aspira a llevar a buen término la que sin duda será la misión más compleja y ambiciosa relizada hasta la fecha enviada hacia un asteroide, en este caso 1999 JU3, de tipo C y por tanto rico en Carbono y materiales hidratados. Alcanzarlo, depositar una serie de pequeñas sondas en la superficie, extraer muestras y llevarlas a La Tierra son los objetivos de Hayabusa 2. Veamos un poco más en profundidad la naturaleza de esta nueva sonda:

1) Mejoras: Como heredera que es de la primera Hayabusa, saca buen partido de las lecciones aprendidas para corregir aquello que no funcionó o no lo hizo como se esperaba, además de incorporar nuevas tecnologías desarrolladas estos últimos años.

Así, encontramos 2 antenas planas de comunicación a alta velocidad, en lugar de una parabólica como la de la primera Hayabusa, motores iónicos más duraderos y potentes, y un sistema de recogida de muestras mejorada y con más capacidad. También se mejora el sistema de orientación y las ruedas de inercia y se aumento  de 3 a 5 el número de Target Marker, que desplegados sobre el asteroide permitirán a la sonda una mayor precisión a la hora de maniobrar cerca de ella.

Especialmente importantes son las mejores en la impulsión, ahora compuesto por 4 motores iónicos de xenón (3 activos y 1 de reserva), menos potentes que los químicos, pero hasta 10 veces más efecientes a la hora de ahorrar combustible y permitir impulsos más prolongados. En comparación a los de Hayabusa están claramente mejorados en aspectos como el encendido, la duración y la potencia. En vuelo se usarán sólo 3, quedando el cuarto en reserva. Para ajustes menores en la trayectoria, así como maniobras ya en las cercanías de La Tierra y el asteroide, se usarán 12 toberas químicas con una fuerza de 20 N cada una.

El sistema de recogida de muestras es igualmente mejor que el de su predecedor. La sonda descenderá hasta la superficie y disparará un proyectil que creará un pequeño cráter, suficiente como para que el SMP (Sample Mechanism) pueda recoger material subsuperficial, y por tanto protegido hasta este momento del ambiente externo. A diferencia de la primera Hayabusa está rediseñado para recoger grava de entre 1 y 5 mm directamente del suelo.

El contenedor también dispone de mejoras claras, como un sistema de sellado más eficiente, que permite mantener los gases volátiles, así como 3 compartimentos para la toma de muestras, uno más que Hayabusa.

2) Navegación: Con una misión tan compleja por delante, afrontando maniobras de extrema precisión, Hayabusa 2 debe disponer de un sistema de control de orientación y proximidad lo más avanzado posible. En total, para orientarse adecuadamente, cuenta con 4 ruedas de reacción, 2 seguidores de estrellas, 2 unidades de referencia inercial, 4 acelerómetros y 4 sensores solares.

Para las operaciones de proximidad al asteroide dispone de una amplia batería de sensores de navegación:

- Tres cámaras ópticas de navegación llamadas ONC-W1, ONC-W2 y ONC-T (2 de campo ancho y una con zoom)

- LIDAR (altímetro láser): Para distancias entre 20 km y 100 metros.

- Target Marker (TM): 5 pequeños marcadores de objetivos que serán soltados en la superficie para que la sonda tenga una referencia en el acercamiento.

- Cámara ONC-W1 con Lámpara Flash para distancias entre 100 y 30 metros del suelo

- Láser Range Finder (LRF): Sistema láser para distancias entre 30 y 5 metros del suelo.

3) Instrumentos:  Hayabusa-2 tiene un equipo científico en parte herencia de su predecesora, en parte de misiones anteriores, todos ellos mejorados:

- Espectrómetro NIRS3: Centrado en el infrarrojos cercano, investigará los minerales y los posibles cambios (metamorfismo) generados en ellos por la presencia de agua o la acción recíproca química de los minerales y el agua, con observaciones espectroscópicas en esta longitud de onda.

- Sensor Termal TIR: Igualmente centrado en el infrarrojo, estudiará las temperaturas y las inercias termales del asteroide, generando imágines de la radiación termal emitida por el mismo. Esto permitirá conocer algunas de sus características físicas.

- LIDAR: Altímetro láser que permitirá realizar un completo mapa en 3D del asteroide, así como medir las distancias durante la navegación y la aproximación de la sonda.

- ONC-T (Optical Navigation Camera): Cámara multibanda con un campo de visión de 5.7 x 5.7 grados que permitirá obtener imágenes con alta resolución

- ONC W1 y W2: Dos cámaras de campo ancho de 54 x 54 grados que obtendrán imágenes globales del asteroide y asistirán en la navegación.

4) Una flota de acompañantes: Si algo destaca Hayabusa 2 es que lleva consigo una pequeña familia de subsondas que desplegará sobre el asteroide, así que, en cierta forma, podemos considerarla como una misión múltiple, ya que estos cuentan con sus propios intrumentos que complementarán los de la sonda "madre":

- Target Marker (TM): 5 pequeñas esferas (Hayabusa llevaba 3) o marcadores de objetivos, que serán enviados a la superficie en los lugares donde la sonda quiera posarse para tomar muestras. Como su tamaño y forma es conocido, servirán de referencia para la sonda, que sabrá al fotografiarlas a que distancia se encuentra de la superficie en cada momento.

- CAM3: Para protegerse de la detonación del proyectil y cualquier posible resto que pudiera salir despedido Hayabusa 2 estará al otro lado del asteroide, y por tanto será incapaz de ver el impacto directamente. En su lugar esta pequeña cámara autónoma se desplegada instantes después de que lo haga el impactador SCI, con el objetivo de captar el momento de la colisión, el material eyectado y el cráter posterior. La cámara realizará sus fotografías a 1 imagen/segundo, mandándolas a la sonda de inmediato por si resultara dañada en el proceso.

- MINERVA II: Un equipo de 3 pequeños ‘rovers’ de 1.5 kg de peso que descenderán a la superficie del asteroide para estudiarlo, realizando saltos para desplazarse de una zona a otra. Poseen paneles solares, cámaras y termómetros. Minerva II-1 consiste en dos pequeños cilindros llamados Rover-1A y Rover-1B, mientras que Minerva II-2 es un cilindro algo mayor que ha sido nombrado como Rover 2.

- MASCOT: Posiblement el más curiosos de los pasajeros de Hayabusa 2. Desarrollado por la Agencia Espacial Alemana en cooperación con la francesa, consiste en un módulo de aterrizaje (una caja de fibra de carbono preparada para soportar el impacto) con unas dimensiones de 30 x 30 x 20 cms y 10 kg de peso, dotado de un mecanismo que le permitirá desplazarse mediante pequeños saltos y visitar hasta 3 lugares distinto. Su equipo científico es:

    -MicrOmega: El instrumento principal, consiste en un microscopio infrarrojo hiperespectral que realizará análisis del terreno.

    -CAM:una cámara de campo ancho.

    -MAG: Magnetómetro

    -MARA: Un radiómetro que determinará las temperaturas de la superficie así como la inercia termal del asteroide.

Su objetivo prioritario durante el tiempo que permanezca en activo (unas 12 horas, el tiempo que durará su batería una vez desconectada de la sonda) será complementar las observaciones de Hayabusa 2, así como, mediante imágenes microscópicas del terreno ayudar a seleccionar la zona donde lanzará su proyectil y tomará muestras.

- SMALL CARRY-ON IMPACTOR (SCI): La "bala" con la que Hayabusa 2 "atacará" al asteroide. Un dispositivo cilíndrico de 11 kg de peso, cargado con explosivos y equipado con un escudo cónico y una masa de cobre puro de 2 kg de peso (Liner). Será disparada hacia la superficie a una velocidad de 2 km/s, velocidad lograda por la detonación de un explosivo que impulsará la bola contra su objetivo.

En definitiva Hayabusa 2 es una sonda más que completa, compleja en todos sus aspectos, capacitada para realizar maniobras delicadas, de precisión, con un amplio equipo de instrumentos, entre propios y los de sus subsondas, que estudiará un asteroide con una profundidad jamás alcanzada, y que tendrá en su regreso y envío de muestras a La Tierra su momento culminante. Para la astronomía en general tiene un valor científico que no resulta necesario ni remarcar, y para Japón, ahora a la sombra del ambicioso programa espacial Chino, es la oportunidad de regresar a la primera línea de la exploración interplanetaria.

Por todo ello toda la suerte para la JAXA en el lanzamiento de su nuevo "halcón peregrino".

Presentación de la Hayabusa 2 ya ensamblada y lista para ser transladada al centro espacial de Tanegashima. La forma circular corresponde a la cápsula de muestras, que la sonda enviará a La Tierra en 2020.

Una visión completa de Hayabusa 2 y sus diferentes componentes.

Los Target Marker servirán de referencia para las maniobras de la sonda. En total Hayabusa 2 desplegará 5 de ellos, por los 3 que utilizó la primera Hayabusa. Uno de ellos es visible en una las fotografías enviadas por esta última.

Los 3 pequeños rovers que forman MINERVA II, que deberán recorrer la superficie dando saltos.

La CAM3 se separará poco después del impactador y observará todo lo que ocurra mientras la sonda se pone a salvo al otro lado del asteroide.

MASCOT es un completo módulo de aterrizaje realizado por las agencias espaciales de Francia y Alemania, con 12 horas de autonomía durante las cuales deberá realiza un completo análisis de su entorno, e incluso saltar al menos a otras 2 regiones antes del agotamiento de su batería.

El momento más espectacular de esta misión consistirá en el lanzamiento de un proyectil para generar un pequeño cráter en el asteroide, de donde la sonda tomará muestras.

Hayabusa 2, el retorno de Japón a la primera línea de la exploración interplanetaria.

ESPECIAL HAYABUSA-2. Una flotilla de sondas para estudiar un asteroide

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