* La misión Galileo a Júpiter

UNA DE LAS MÁS COMPLICADAS, PERO EXITOSAS DE LA HISTORIA: LA MISIÓN GALILEO A JÚPITER

* The Galileo mission to Jupiter

Júpiter es el mayor planeta del Sistema Solar. Once veces más grande que la Tierra, este gigante gaseoso fue estudiado de cerca por primera vez por las naves Pioneer 10 y  Pioneer 11, y por las Voyager 1 y Voyager 2 en la década de 70. En 1977 surgió una propuesta dentro de la NASA de investigar la atmósfera de Júpiter con una sonda que bajaría en paracaídas. Ésta sería llevada por una nave madre, que después de transmitir a la Tierra los datos recolectados durante el descenso, quedaría orbitando el planeta, estudiando los satélites, los anillos, el campo magnético y las radiaciones durante dos años. La misión fue llamada Misión Galileo, en homenaje al gran científico.

Con una masa total en el lanzamiento de 2584 kg y una altura total de 5,3 m, la nave madre tenía en su cuerpo principal instrumentos para investigar la magnetosfera de Júpiter. La nave giraría 3 vueltas por minuto para facilitar la recolección de datos y adicionalmente proveer estabilidad, como un gran trompo. Para apuntar las cámaras de sensoreamiento remoto, un motor eléctrico evitaba que la parte inferior de la nave gire. Serían usadas baterías nucleares (de plutonio-243) porque los paneles solares no conseguirían proveer electricidad suficiente, pues Júpiter queda 5 veces más lejos del Sol que la Tierra. En la base de la nave iba la pequeña cápsula atmosférica, de 335 kg.

Fue decidido lanzar a la Galileo por medio del Transbordador Espacial, con un empujón final proveído por un pequeño pero poderoso cohete Centaur, llevado a bordo. Se planeó lanzarla en 5 años, pero retrasos con el programa del transbordador llevaron la fecha para 1984 y luego hasta 1986, hasta que la tragedia del Challenger en enero de aquel año postergó otra vez el lanzamiento. Los técnicos se vieron obligados a pensar en un cohete de combustible más seguro que el hidrógeno del Centaur, aunque menos poderoso: el cohete de combustible sólido IUS. Como el IUS no conseguiría proveer a la Galileo el empujón necesario para llegar hasta Júpiter, los ingenieros pensaron en una solución: usar la fuerza de gravedad y el movimiento de Venus y de la Tierra alrededor del Sol para “arrastrar” a la Galileo y aumentar su velocidad. El camino quedó más largo, y el viaje tardaría más, pero en compensación la Galileo estudiaría tres planetas en vez de uno solo, y hasta dos asteroides.

COMIENZA EL VIAJE

Finalmente la nave Galileo fue lanzada el 18 de octubre de 1989 por la misión STS-34 del transbordador espacial Atlantis. En seis horas y viajando a 28 000 km/h, el cohete IUS (llevando a la Galileo en la punta) fue soltado del compartimiento de carga del Atlantis. Poco después, el IUS aceleró a la Galileo hasta 42 200 km/h, en dirección a Venus.

Cinco meses más tarde la Galileo pasaba por este planeta vecino. Venus fue investigado con instrumentos mucho más sofisticados que los de naves anteriores. La Galileo vio diferentes capas de nubes, e inclusive llegó a percibir la superficie, en infrarrojo. También confirmó la presencia de rayos.

La misión tuvo uno de sus peores momentos en 1991, después de la primera de dos pasadas por la Tierra. La antena principal, guardada como un paraguas durante el lanzamiento, quedó trabada al intentar abrirla. Los técnicos idearon un sistema para procesar los datos en la propia nave antes de enviarlos por la muchísimo más lenta antena secundaria, y esto, junto con mejoras en las antenas receptoras aquí en la Tierra, consiguió salvar por lo menos 70% de las investigaciones científicas.

La trayectoria de la Galileo la llevó a un encuentro histórico en 1991: se convirtió en la primera nave espacial en estudiar un asteroide, en este caso el (951) Gaspra.

Al dar su primera pasada por la Tierra fue hecha una prueba por idea de una cierta persona: saber si una moderna nave interplanetaria nuestra conseguiría detectar vida en los planetas que estudia. El resultado fue positivo: la Galileo detectó en la Tierra agua líquida, oxígeno en abundancia (generado por las plantas), más metano que lo normal (por la digestión de los rumiantes), clorofila y señales de radio de origen no natural. Además de esto estudió la Luna, logrando mapas de distribución de minerales lunares más completos que los anteriores.

En 1993 vino el segundo encuentro con un asteroide, el (243) Ida. En las fotos de la Galileo, un descubrimiento inédito: la gran roca de 53 km tenía otra de 1 km girando alrededor, ¡un satélite natural!

Para 1994 la trayectoria de la nave espacial la colocó en la mejor posición para observar la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter, algo que nunca antes había sido documentado. Secuencias de imágenes sacadas con un intervalo de 2,5 segundos mostraron en forma directa explosiones al colisionar fragmentos del cometa con el lado oculto del planeta.

LA LLEGADA

Cinco meses antes de llegar a Júpiter, la sonda atmosférica se separó del orbitador. Ese espacio de tiempo era necesario para que el orbitador consiguiese alterar su trayectoria y evitase caer en Júpiter junto con la pequeña sonda. Esta sonda atmosférica siguió viajando en caída libre, con todos sus instrumentos apagados para ahorrar las baterías químicas de litio. Un reloj en cuenta regresiva la despertaría 6 horas antes de la llegada.

Mientras tanto, el Telescopio Espacial Hubble fotografiaba regularmente el gigantesco planeta gaseoso. Era importante tener una última imagen detallada antes de la entrada de la sonda, porque los cambios en las nubes suceden con algunas horas de intervalo.

El día de la llegada, 7 de diciembre de 1995, fue uno de los más agitados de la misión. El orbitador pasó por los grandes satélites Europa y después por Io, penetrando en una región donde la radiación puede matar a una persona en 15 minutos. Simultáneamente también llegaba la sonda atmosférica. Los técnicos temían que esta radiación dañase sus computadoras, pero aguantaron. Triunfalmente, la sonda penetró en la atmósfera y transmitió durante 1 hora sus descubrimientos al orbitador, para posterior retransmisión a la Tierra. Luego de otra hora el orbitador encendió su motor principal para aproximar su velocidad a la del planeta. Así fue capturado por éste y comenzó a orbitarlo.

La entrada de su pequeña sonda hija a la atmósfera de Júpiter fue la más violenta en la historia de la Astronáutica. Atraída por la enorme fuerza de gravedad de Júpiter, la sonda colisionó con la atmósfera a 170 000 km/h, o sea, 50 kilómetros por segundo. La temperatura del escudo de cerámica llegó a los 15 000 kelvins, más de dos veces más caliente que la superficie del Sol. En menos de 3 minutos y después de sufrir una violentísima desaceleración de 230 g, la velocidad de la sonda bajó a 1600 km/h. Los paracaídas se abrieron y lo que sobró del escudo térmico fue eyectado. Inmediatamente la sonda comenzó a recolectar datos y trasmitirlos al orbitador, en cuanto bajaba por las diferentes capas de nubes. Se hundía cada vez más y la presión y temperatura aumentaban. Una hora después el transmisor no aguantó más y paró de funcionar. Finalmente la propia sonda atmosférica acabó convirtiéndose en humo, no sin antes enviar valiosos datos acerca de Júpiter.

Por la otra parte, la crítica maniobra de inserción en orbita alrededor de Júpiter consumió la mayor parte de la carga de 925 kg de combustible, lo que representaba casi 40% de la masa total de la nave. La Galileo comenzó entonces a describir una serie de órbitas alrededor de Júpiter, muy elípticas y de duración de 1 a 2 meses cada una. Normalmente al final de cada órbita la nave se encontraba con por lo menos un satélite natural, y en cada encuentro la gravedad del satélite debía alterar la órbita de la nave hacia el siguiente encuentro. Aunque durante los dos primeros años los técnicos intentaron mantener a la Galileo alejada del satélite Io, por estar en la región de excesiva radiación. Al final de la misión principal, en 1997, la buena salud de la nave permitió una serie de prórrogas, generalmente centrándose en estudios del satélite Europa.

RESULTADOS CIENTÍFICOS PRINCIPALES

La sonda atmosférica, en las horas previas al impacto, estudió la magnetosfera próxima del planeta, inclusive una “argolla” que envuelve a la órbita de Io donde el campo magnético de Júpiter mantiene prisioneras partículas lanzadas por los volcanes. Luego del impacto, la sonda atmosférica transmitió datos hasta una profundidad de unos 150 km, donde la presión era de unas 22 atmósferas y la temperatura de hasta 450 kelvins (177 grados C). Se esperaban tres densas capas de nubes: de cristales de amoniaco, de hidrosulfato de amoniaco y de H2O; pero la de agua no apareció y las otras resultaron muy finas. Hoy se piensa que este lugar analizado en particular era atípico. Los vientos medidos alcanzaron por lo menos 750 km/h, aunque no se captaron muchos rayos. El orbitador, por su parte, confirmó que Júpiter sí contiene mucho H2O. En las fotos se pueden ver estas blancas nubes, y algunos científicos inclusive creen que debajo podría estar lloviendo. La sonda atmosférica demostró que el interior de Júpiter es convectivo, agitado como caldo hirviente en una olla, y transmite hacia la superficie dos veces más calor que el que llega del Sol. Existen pocas moléculas orgánicas en esta atmósfera.

Pasando a los cuatro enormes satélites naturales principales, se detectó que Io, Europa y Ganímedes tienen núcleos de metal y manto de roca. Europa, Ganímedes y Calixto tienen además una capa de hielo. La costra de Ganímedes y Calixto es de roca y hielo, así como el interior profundo de Calixto, que no tiene núcleo. Tal vez haya océanos de agua líquida en el subsuelo de Europa, y hasta en Calixto. Los cuatro tienen atmósferas muy finas, casi imperceptibles, pero el único que tiene un campo magnético propio es Ganímedes.

Varios satélites menores de Júpiter también fueron fotografiados. La Galileo confirmó que en este caso el origen de los anillos es polvo arrancado de la superficie de esos satélites por impactos de meteoritos.

Finalmente, en el año 2003, a más de 25 años de inicio del proyecto, llegó la hora de que la sonda espacial termine sus días. Europa resultó tan interesante por su posibilidad de vida en sus probables océanos, que se decidió “enterrar” a la Galileo dentro de Júpiter, para evitar cualquier contaminación accidental del satélite natural por parte de una nave no esterilizada. En el domingo 21 de setiembre de 2003 el orbitador continuó enviando reportes científicos sin parar, mientras desaparecía en el gigante gaseoso. La misión Galileo fue sin duda una de las misiones interplanetarias más complejas, pero también una de las de mayor éxito.

A. L.

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Basado en una charla dada en la USP, el 30 de setiembre de 2000. Publicado originalmente en ABC Color, el 18 de febrero de 2007. Ilustración: La "Etapa Superior Inercial" (IUS), a su vez de doble etapa, se separa del transbordador espacial Atlantis, en la noche del 18 al 19 octubre de 1989, UTC, para ayudar a que la nave espacial Galileo en su punta siga viaje con destino final Júpiter. Crédito: Ken Hodges / NASA.