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LA MISIÓN NEAR-SHOEMAKER: ATERRIZANDO EN UN ASTEROIDE
El segundo mayor de los asteroides cercanos a la Tierra es (433) Eros. Por su color, brillo y por algunos estudios de radar fue posible saber que es de silicio, de forma irregular y de unos 30 km de largo, pero por la distancia no se pudo saber mucho más. Principalmente, estaba la discusión de si los meteoritos, piedras que caen del cielo, están relacionados a los asteroides como éste o no. Para investigar estos misterios, nada mejor que tomar los instrumentos utilizados por los astrónomos y llevarlos lo más cerca posible de (433) Eros.
Es así que la NASA resolvió financiar a un grupo de científicos para realizar estos estudios. Se utilizarían un magnetómetro para medir cualquier campo magnético que pudiera tener el asteroide; un espectrógrafo de infrarrojo próximo para estudiar, a distancia, los tipos de minerales de la superficie; una cámara multiespectral, para determinar composiciones químicas, aparte de proveer fotos de la forma, tamaño, relieve, etc. del asteroide; también, un espectrómetro de rayos X y rayos gama, para determinar a distancia de qué átomos está compuesto este asteroide. Monitores de rayos X solares permitirían saber la incidencia del Sol en estas lecturas. Como novedad, se instaló un altímetro de rayos laser para realizar mapas topográficos detallados. Por último, la propia señal de radio de la nave podría proveer información sobre cualquier alteración de trayectoria o velocidad de ésta, lo que sirve para medir el campo gravitacional del asteroide, que depende de su masa. Y junto con las fotos y mediciones laser sobre su tamaño, se puede medir su densidad y a partir de ahí inferir su posible composición interna. Todos estos equipos fueron adosados a una estructura en forma de tambor octogonal, de livianos materiales aeronáuticos.
Otros sistemas secundarios incluyen: en un extremo, la parabólica antena principal para comunicarse con la Tierra, alojando ésta una antena secundaria e inclusive una terciaria; alrededor de ésta, cuatro paneles solares, para electricidad; en el extremo opuesto, otra pequeña antena terciaria; en tanques en el centro de la estructura, hidracina y tetróxido de nitrógeno, almacenables, para el sistema de propulsión; y además motores auxiliares para hacer rotar la nave y para pequeños ajustes de trayectoria; y varias computadoras de control. Un detalle inusual es que la tobera del motor principal sale por un costado, a 90 grados de la antena y de los paneles solares. Esto es porque también el movimiento de esta nave rumbo al asteroide debía ser, durante el mayor tiempo posible, en dirección casi perpendicular a donde están el Sol y la Tierra.
La nave espacial sería construida y operada por una institución privada, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.
La comunicación con la Tierra debía darse a través de gigantescas antenas parabólicas en Australia, España y California. Así, mismo con la rotación de la Tierra, por lo menos una de ellas podría mantener contacto con la nave en el espacio, en cualquier momento.
La nave fue denominada NEAR, un juego de palabras entre las siglas en inglés de Encuentro con un Asteroide Próximo a la Tierra, y la palabra “Próximo”. Después del lanzamiento se decidió alterar el nombre para homenajear a Eugene Shoemaker, pionero de la Astrogeología.
EL COMPLICADO CAMINO HASTA (433) EROS
El asteroide (433) Eros es el primer asteroide próximo a la Tierra descubierto y el segundo más grande de esta región. Por tanto, fue el mejor observado y su trayectoria es muy bien conocida. Su proximidad, tamaño e historia de observaciones fueron factores decisivos al elegirlo como blanco para la primera misión exclusivamente a un asteroide. Pero su órbita tiene algunas complicaciones. La primera de ellas es que es muy elíptica, y si bien que por momentos se acerca a “apenas” 22 millones de km de la Tierra, en otros momentos se aleja más allá de la órbita de Marte. Pero el problema mayor es que esta órbita está muy inclinada con relación a la de la Tierra, unos 11 grados.
El secreto para poner una nave espacial en órbita alrededor de otro cuerpo celeste es que las trayectorias tienen que igualarse para que la nave pueda acompañarlo. Inicialmente la nave se mueve alrededor del Sol con la Tierra, y cambiar esta trayectoria a otra muy diferente (igual a la del asteroide) es tarea del vehículo de lanzamiento. Como el cambio de trayectoria era muy grande, tendría que usarse un cohete muy grande, prohibitivamente caro. Para poder usar un “económico” Boeing Delta II, fue necesario colocar la nave alrededor del Sol de manera que se cruce nuevamente con la Tierra, de manera que la gravedad y movimiento de nuestro planeta “remolque” a la nave dándole un impulso extra. Es como un auto de carreras que para adelantar a otro auto se coloca en la succión que el de adelante va dejando; así gana velocidad extra. Por supuesto, en el espacio no hay aire por lo que la fuerza de "succión" es la fuerza de gravedad; de ahí la expresión "asistencia gravitacional" para estas maniobras astronáuticas.
El lanzamiento se efectuó el 17 de febrero de 1996. En su primera vuelta alrededor del Sol la NEAR-Shoemaker penetró brevemente en el Cinturón Principal de Asteroides, más allá de Marte (y de [433] Eros). Los técnicos sabían que una particularidad de lanzar exactamente en aquella fecha, o días después como máximo, sería que la nave pasaría muy cerca del asteroide (253) Mathilde, el 27 de junio de 1997. Se programó en las computadoras una secuencia para el cruce, comenzando con 24 imágenes 5,2 minutos antes de la máxima aproximación, seguida de 144 imágenes de alta resolución entre los 2,8 minutos antes y los 3 minutos después de la máxima aproximación. La nave cruzó a apenas 1200 km de (253) Mathilde. Siguieron 188 imágenes globales entre los 3 minutos y los 10 minutos posteriores, y 178 imágenes en busca de minúsculos satélites entre los 10 minutos y los 20 minutos posteriores a la máxima aproximación. Estas imágenes, más otros datos de otros sensores, permitieron saber que (253) Mathilde es un montón de cascotes sueltos de 66 km x 48 km x 44 km, con alto contenido de carbono.
Luego de una significativa corrección de trayectoria, la NEAR-Shoemaker pasó por la Tierra, que le ayudó a inclinar el plano de su órbita para igualar al de (433) Eros. Finalmente, cuando en diciembre de 1998 llegó el día de la última alteración importante de trayectoria e igualar su velocidad a la de (433) Eros, el gran motor principal no funcionó, por una falla de computadora. Los técnicos pasaron la Navidad y el Año Nuevo intentando desesperadamente arreglar el problema, mientras el asteroide se les escapaba y la misión de tantos años se les arruinaba. Finalmente lograron activar el motor, pero el asteroide ya se había alejado. Sin embargo, se dieron cuenta de que la nave conseguiría seguirlo, hasta que luego de un año podría nuevamente alcanzarlo. Se implementó entonces este Plan B, y el resultado fue que el 14 de febrero de 2000 la NEAR-Shoemaker se convirtió en el primer objeto construido por el ser humano en entrar en órbita alrededor de un cuerpo tan pequeño.
Allá, la gravedad es tan baja que en la superficie un objeto puede tardar hasta 29 segundos en caer 1 m. Como también el asteroide rota a cada 5 horas y es irregular, todas las maniobras de la nave tenían que ser muy cuidadosas y precisas. Lentamente, la órbita inicial, de más de 1 mes, fue siendo reducida hasta llegar a los 200 km, y luego hasta los 100 km, y cuando los técnicos tuvieron más confianza, a apenas 50 km y hasta 35 km del centro de este objeto de 34 km de largo.
LOS RESULTADOS CIENTÍFICOS
El asteroide (433) Eros tiene forma de maní, y como otros asteroides, está lleno de cráteres de diferentes tamaños. Tantos que en la mayor parte de su superficie se llegó a la saturación, es decir, que no es posible que se abra un nuevo cráter de impacto sin destruir otro anterior. Tiene montañas y valles, y algunas regiones son más brillantes que otras. El principal cráter redondeado tiene 5 km de diámetro y centenas de metros de profundidad. Hay numerosas piedras sueltas, algunas de hasta 100 m, que son sin duda restos de colisiones. El asteroide tiene su eje de rotación atravesando su parte más estrecha, y debido al ángulo con el plano de su órbita, tiene estaciones del año, en donde un polo y luego el otro quedan en oscuridad total.
Siguiendo la tradición, las diferentes características del terreno fueron recibiendo nombres relacionados con el tema del nombre del asteroide: entonces en (433) Eros hay cráteres ahora llamados Cupido, Lolita, Valentine, Don Juan, Dulcinea, etc.
Las imágenes en colores (en realidad tomadas en blanco y negro, de más alta calidad, pero a través de filtros de colores que luego una computadora interpreta) confirman que el asteroide es más rojizo que los meteoritos pedregosos comunes de silicio, como ya se sabía gracias a los telescopios de Tierra. Pero este y otros sensores muestran que la composición es notablemente similar a la de los meteoritos más comunes encontrados en la Tierra, los condritos. El color debe ser por un teñido superficial por irradiación solar y/o bombardeo violento de micrometeoritos.
O sea, no estaría lejos de la verdad decir que este asteroide es un condrito gigante, lo que confirma la sospecha de décadas de que las piedras que caen del cielo y los asteroides son la misma cosa pero de diferentes tamaños. La importancia de este descubrimiento es que significa que lo que tenemos en nuestros museos, planetarios y laboratorios son realmente muestras de asteroides.
Con el paso del tiempo los técnicos se volvieron cada vez más osados, ordenando a la nave que realice rasantes sobre la superficie de este peligroso objeto giratorio. Las fotos valieron la pena el riesgo. Se pudieron estudiar cráteres llenos de polvo y detritos, producto de millones de años de erosión por colisiones; fisuras provocadas por grandes choques con otros asteroides; grandes bloques de piedras que han rodado hasta el fondo de cráteres; e inclusive cráteres borrados por movimientos de suelo suelto, posiblemente sacudido por terremotos luego de impactos.
Después de un año de orbitar al asteroide, y con el combustible agotándose por las constantes alteraciones de trayectoria, se propuso un Gran Final fuera de programa: intentar aterrizar en la superficie. El 12 del febrero de 2001, las computadoras hicieron descender cuidadosamente a la nave NEAR-Shoemaker, con sus sensores capturando el momento, hasta tocar la superficie de este extraño cuerpo celeste.
Hoy, sin poder orientar su antena principal hacia la Tierra o sus paneles fotovoltaicos hacia el Sol, la NEAR-Shoemaker se ha transformado en un monumento al pionerismo en la exploración espacial.
A. L.
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Basado en una charla dada en la USP, originalmente el 3 de octubre de 1998. Publicado originalmente en ABC Color, el 6 de noviembre de 2006. Fotografía: Mosaico global de (433) Eros basado en información de varios instrumentos a bordo de la nave espacial NEAR-Shoemaker. Crédito: Near-Earth Asteroid Rendezvous Project, NEAR Laser Rangefinder Science Team, The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, NASA.
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