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Charla «Cómo aterrizar en un cometa» de TED2015 en español.
Como director de la misión Rosetta, Fred Jansen fue responsable del aterrizaje exitoso en 2014 de una sonda en el cometa conocido como 67P/Churyumov-Gerasimenko. En esta charla fascinante y divertida, Jansen revela algunos de los cálculos complejos que se realizaron para aterrizar la sonda Philae en un cometa a 500 millones de kilómetros de la Tierra, y comparte algunas fotografías que se tomaron en el camino.
- Autor/a de la charla: Fred Jansen
- Fecha de grabación: 2015-03-17
- Fecha de publicación: 2015-04-09
- Duración de «Cómo aterrizar en un cometa»: 1067 segundos
Traducción de «Cómo aterrizar en un cometa» en español.
Me gustaría llevarlos en la misión épica de la nave espacial Rosetta a escoltar y aterrizar la sonda en un cometa.
Esta ha sido mi pasión los últimos dos años.
Para hacer eso, necesito explicarles algo sobre el origen del sistema solar.
Si retrocedemos 4 500 millones años, había una nube de gas y polvo.
En el centro de esta nube, se formó y encendió nuestro Sol.
Paralelo a esto, se formaron lo que ahora conocemos como planetas, cometas y asteroides.
Lo que pasó entonces, de acuerdo con la teoría, es que cuando la Tierra se había enfriado un poco después de su formación, los cometas la impactaron masivamente y llevaron allí el agua.
Probablemente también llevaron material orgánico complejo a la Tierra, y eso puede haber impulsado el surgimiento de la vida.
Pueden comparar esto con tener que resolver un rompecabezas de 250 piezas y no uno de 2 000.
Después, los planetas grandes como Júpiter y Saturno, que no estaban en el lugar en que están ahora, interactuaron gravitacionalmente y arrasaron con todo el interior del sistema solar, y los que hoy conocemos como cometas terminaron en algo llamado el Cinturón de Kuiper, que es el cinturón de objetos más allá de la órbita de Neptuno.
Y a veces estos objetos chocan unos con otros, y se desvían por la gravedad hasta que la gravedad de Júpiter los jala de nuevo hacia el sistema solar.
Y entonces se vuelven cometas como los vemos en el cielo.
Lo importante para notar aquí es que durante este tiempo, 4 500 millones de años, estos cometas han estado detenidos en el exterior del sistema solar, y no han cambiado, versiones absolutamente congeladas de nuestro sistema solar.
En el cielo se ven así.
Los conocemos por sus colas.
Son realmente dos colas.
Una es la cola de polvo, que es proyectada por el viento solar.
La otra es una cola de iones, que son partículas cargadas, y siguen el campo magnético del sistema solar.
Está la coma, está el núcleo, demasiado pequeño para verlo aquí, y tienen que recordar que en el caso de Rosetta, la nave espacial está en ese píxel central.
Estamos a solo 20, 30, 40 km del cometa.
Entonces,
¿qué es importante recordar?
Los cometas tienen el material original del cual se formó nuestro sistema solar, así que son ideales para estudiar los componentes que estaban presentes en el momento en que se formaron la Tierra y la vida.
Se sospecha también que los cometas trajeron los elementos que pueden haber iniciado la vida.
En 1983, ESA estableció su programa a largo plazo Horizon 2000, una de cuyas piedras angulares sería una misión a un cometa.
Paralelo a esto, una misión pequeña fue lanzada al cometa Giotto que ven aquí, y que en 1986 voló cerca del Halley con aquella armada de naves espaciales.
Los resultados de esta misión, dejaron claro inmediatamente que los cometas eran cuerpos ideales para estudiar y entender el sistema solar.
Y fue así como la misión Rosetta fue aprobada en 1993, con fecha esperada de lanzamiento en 2003, hasta que surgió un problema con un cohete Ariane.
Nuestro oficina de relaciones públicas en medio de su entusiasmo, había hecho 1000 platos de porcelana azul de Delft con el nombre de otros cometas.
Así que no he tenido que volver a comprar vajilla china.
Esa es la parte positiva.
(Risas)
Una vez que se resolvió todo el problema, dejamos la Tierra en el 2004 rumbo al cometa recién seleccionado, Churyumov-Gerasimenko.
Este cometa tuvo que ser seleccionado especialmente porque A, se debía poder llegar a él, y B, no debía llevar mucho tiempo en el sistema solar.
Este cometa en particular había estado en el sistema solar desde 1959.
Esa fue la primera vez que fue desviado por Júpiter, y llegó lo suficientemente cerca del Sol para empezar a cambiar.
Así que es un cometa muy nuevo.
Rosetta hizo cosas por primera vez que quedaron par la historia.
Es el primer satélite en orbitar un cometa y escoltarlo en toda su travesía por el sistema solar, la aproximación más cercana al Sol en agosto, como veremos, y después hacia afuera otra vez hacia el exterior.
Es el primer aterrizaje jamás hecho en un cometa.
De hecho, orbitamos el cometa usando algo que normalmente no se usa con naves espaciales.
Generalmente, ves el cielo y sabes dónde estás y para dónde vas.
En este caso, no es suficiente.
Navegamos mirando puntos de referencia en el cometa.
Identificamos particularidades —rocas, cráteres— y así es como sabemos donde estamos con respecto al cometa.
Y, por supuesto, es el primer satélite en ir más allá de la órbita de Júpiter usando celdas solares.
Aunque esto suena más heroico de lo que realmente es, porque la tecnología para usar generadores térmicos de radioisótopos no estaba disponible en Europa en ese momento, así que no había opción.
Pero estos paneles solares son grandes.
Esta es un ala y esas personas no son seleccionadas por pequeñas.
Son tal como Uds.
y yo.
(Risas)
Tenemos dos de estas alas, 65 m cuadrados.
Más tarde, al llegar al cometa, entendemos que 65 m cuadrados de vela cerca de un cuerpo que está liberando gas no es una elección muy práctica.
Ahora bien,
¿cómo llegamos al cometa?
Porque teníamos que ir hasta allí para cumplir con los objetivos científicos de Rosetta, muy lejos, a cuatro veces la distancia de la Tierra al Sol, y también a una velocidad mucho mayor que la que permitía el combustible, ya que tendríamos que llevar 6 veces el peso de la nave espacial en gasolina.
Entonces,
¿qué hacer?
Usas vuelos de reconocimiento por gravedad como catapultas, donde pasas cerca de un planeta a una altitud muy baja, unos cuantos miles de kilómetros, y ganas, gratis, la velocidad de giro alrededor del Sol de ese planeta, Hicimos esto algunas veces.
Lo hicimos con la Tierra, Marte, la Tierra otra vez, y también volamos cerca de dos asteroides, Lutetia y Steins.
En 2011, nos alejamos tanto del Sol que si la nave espacial hubiera tenido algún problema ya no hubiéramos podido recuperarla, Y entramos en hibernación.
Apagamos todo excepto un reloj.
Aquí se ve en blanco la trayectoria, y cómo funciona esto.
Partiendo del círculo inicial, la línea blanca, se ve como, en efecto, nos hacemos más y más elípticos hasta que, finalmente, nos aproximamos al cometa en mayo de 2014, y tenemos que empezar a hacer las maniobras de encuentro.
De ida, pasamos por la Tierra y tomamos algunas fotos para probar las cámaras.
Esta es la Luna emergiendo sobre la Tierra, y esto es lo que ahora llamamos ‘selfie’, algo que en aquel entonces, por cierto, la palabra no existía.
(Risas)
Este es Marte.
La tomó la cámara CIVA.
Es una de las cámaras en el aterrizador, y apunta justo bajo los paneles solares, y se ven Marte y los paneles solares en la distancia.
Ahora bien, cuando salimos de hibernación en enero 2014, nos encontrábamos a dos millones de kilómetros del cometa, en mayo.
Pero la velocidad de la nave espacial era demasiado rápida.
Íbamos 2 800 km/hr más rápido que el cometa, teníamos que frenar.
Tuvimos que hacer 8 maniobras, y aquí se ve que algunas fueron bastante grandes.
En la primera, tuvimos que disminuir unos pocos cientos de kilómetros, y sin embargo, nos tomó 7 horas y 218 kilos de combustible hacerlo, y fueron 7 horas tensas, porque en 2007, hubo una filtración en el sistema de propulsión de Rosetta y tuvimos que cerrar una división, así que el sistema estaba en realidad operando a una presión para la que nunca fue diseñado o calificado.
Y llegamos a las inmediaciones del cometa, y estas fueron las primeras fotos que vimos.
El periodo de rotación real de un cometa es de 12,5 horas, esto está acelerado, y entenderán que nuestros ingenieros de dinámica de vuelo pensaran, «este no va a ser un lugar fácil para aterrizar».
Esperábamos que fuera parecido a una papa, donde se pudiera aterrizar fácilmente.
Bueno.
Pero nos quedaba una esperanza: quizá era liso.
No.
Eso tampoco funcionó.
(Risas)
En ese punto era claramente inevitable: teníamos que mapear ese cuerpo con todos los detalles posibles porque teníamos que encontrar un área de 500 m de diámetro y plana.
¿Por qué 500 m?
Es el margen de error que tenemos para aterrizar la sonda.
Así que pasamos a este proceso y mapeamos el cometa.
Usamos una técnica llamada fotoclinometría.
Se usan sombras proyectadas por el Sol.
Lo que ven aquí es una roca en la superficie del cometa, y el Sol alumbra desde arriba.
A partir de la sombra, nosotros, con nuestro cerebro, podemos determinar inmediatamente la forma aproximada de la roca.
Se puede programar eso en una computadora, se hace lo mismo en todo el cometa, y se puede mapear el cometa.
Para esto, seguimos trayectorias especiales comenzando en agosto.
Primero, un triángulo de 100 km de un lado, a 100 km de distancia, y lo repetimos todo a 50 km.
En ese entonces, habíamos visto el cometa desde todo tipo de ángulos, y pudimos usar esta técnica para mapearlo todo.
Esto nos llevó a una selección de sitios de aterrizaje.
Todo el proceso de mapear el cometa hasta encontrar el sitio de aterrizaje tomó 60 días.
No teníamos más.
Para darles una idea, la misión promedio a Marte requiere que cientos de científicos se reúnan por años y decidan,
¿a dónde iremos?
Nosotros tuvimos 60 días, y no más.
Finalmente seleccionamos el sitio de aterrizaje final y se prepararon los comandos para que Rosetta lanzara a Philae.
La manera como esto funciona es que Rosetta tiene que estar en el punto correcto en el espacio, y apuntando hacia el cometa, porque el aterrizador es pasivo.
El aterrizador entonces es empujado y se mueve hacia el cometa.
Rosetta tuvo que girarse para hacer que sus cámaras miraran a Philae mientras se alejaba y pudieran comunicarse con él.
La duración del aterrizaje en toda su trayectoria fue de 7 horas.
Hagan un cálculo sencillo: si la velocidad de Rosetta está errada en un centímetro por segundo, en 7 horas son 25 000 segundos.
Eso significa 252 m de error en el cometa.
Así que teníamos que conocer la velocidad de Rosetta con un margen de error menor a un centímetro por segundo, y su ubicación en el espacio con uno menor a 100 m, y todo esto, estando nosotros a 500 millones de kilómetros en la Tierra.
No es cualquier cosa.
Déjenme guiarlos rápidamente a través de la ciencia y los instrumentos.
No los aburriré con todos los detalles de todos los instrumentos, pero tiene todo.
Podemos oler gas, medir partículas de polvo, su forma, su composición, hay magnetómetros, todo.
Estos son los resultados de un instrumento que mide la densidad del gas en la posición de Rosetta, gas que ha salido del cometa.
La gráfica de abajo es de septiembre del año pasado.
Hay una variación a largo plazo, lo cual no es sorprendente, pero vean los picos escarpados.
Es de día en el cometa.
Se puede ver el efecto del Sol en la evaporación de gas y el hecho de que el cometa está rotando.
Hay un punto, aparentemente, en el que hay mucho saliendo, es calentado por el Sol, y después se enfría en la parte de atrás.
Y podemos ver las variaciones de densidad de esto.
Estos son los gases y los componentes orgánicos que ya hemos medido.
Verán que es una lista sorprendente, y hay mucho más por venir, porque hay más medidas.
De hecho, hay una conferencia en Houston en este momento donde se presentan muchos de estos resultados.
También, medimos partículas de polvo.
Para ustedes, esto puede que no parezca muy impresionante, pero los científicos se entusiasmaron cuando vieron esto.
Dos partículas de polvo: la de la derecha la llaman Boris, le aplicaron tántalo para analizarla.
Encontramos sodio y magnesio.
Lo que esto nos dice es que esta es la concentración de estos dos materiales en el momento en que se formó el sistema solar, y así aprendemos sobre los materiales que estaban presentes cuando se formó el planeta.
Por supuesto, un elemento importante es la construcción de imágenes.
Esta es una de la cámaras de Rosetta, la cámara OSIRIS, y esta la portada de la revista Science el 23 de enero de este año.
Nadie había esperado que este cuerpo se viera así.
Rocas, piedras, se parece más al domo de Yosemite que a otra cosa.
También vimos cosas como esta: dunas, y lo que parece ser sombras eólicas, a la derecha.
Sabemos de ellas por Marte, pero este cometa no tiene una atmósfera, así que es difícil que se cree una sombra eólica.
Puede ser desgasificación local, material que sale y regresa.
No sabemos, hay mucho que investigar.
Aquí se ve la misma imagen dos veces.
A mano izquierda, se ve en medio una fosa.
A mano derecha, si miran cuidadosamente, hay 3 chorros saliendo del fondo de la fosa.
Esta es la actividad del cometa.
Al parecer, en el fondo de estas fosas es donde están las regiones activas y donde el material se evapora hacia el espacio.
Hay una grieta muy interesante en el cuello del cometa.
Se ve en el lado derecho.
Tiene un kilómetro de largo, y 2,5 m de ancho.
Algunos sugieren que cuando estemos cerca del Sol, el cometa se podría dividir en dos, y entonces tendríamos que decidir,
¿cuál cometa elegimos?
El aterrizador, como les dije, muchos instrumentos, la mayoría comparable, excepto por las cosas que golpean el suelo y perforan, etc.
Pero muy similares a Rosetta, y eso es porque quieres comparar lo que encuentras en el espacio con lo que encuentras en el cometa.
Esto se llama medidas de verdad en tierra firme.
Estas son las imágenes de descenso del aterrizaje tomadas por la cámara OSIRIS.
Vemos el aterrizador alejándose cada vez más de Rosetta.
Arriba a la derecha, se ve una imagen tomada a 60 m del aterrizador, 60 m arriba de la superficie del cometa.
La roca ahí es de unos 10 m.
Esta es una de las últimas imágenes tomadas antes de aterrizar en el cometa.
Aquí, se ve toda la secuencia otra vez, pero desde una perspectiva diferente, y se ven tres ampliaciones de la parte inferior izquierda hacia el centro del aterrizador viajando sobre la superficie del cometa.
Luego, arriba, hay una imagen de antes y después del aterrizaje.
El único problema con la imagen de después es que no hay aterrizador.
Pero si ven cuidadosamente al lado derecho de esta imagen, vimos el aterrizador todavía ahí, pero había rebotado.
Se había ido otra vez.
Un apunte cómico es que Rosetta fue originalmente diseñada para tener un aterrizador que rebotara.
Fue descartado porque era demasiado caro.
Nosotros lo olvidamos, pero el aterrizador lo sabía.
(Risas)
Durante el primer rebote, los magnetómetros, aquí se ven los datos de ellos, de los tres ejes: x, y, así como z.
A la mitad, se ve una línea roja.
En esa línea roja, hay un cambio.
Lo que pasó, aparentemente, es que durante el primer rebote, en alguna parte, golpeamos el borde de un cráter con una pata del aterrizador, y la velocidad de rotación del aterrizador cambió.
Así que hemos tenido bastante suerte al estar donde estamos.
Esta es una de las imágenes icónicas de Rosetta.
Es un objeto hecho por el hombre, una pata del aterrizador, parado sobre un cometa.
Para mí, esta es una de las mejores imágenes de ciencia espacial que he visto en mi vida.
(Aplausos)
Algo que todavía tenemos que hacer es encontrar el aterrizador.
Esta zona azul es donde sabemos que debe estar.
No lo hemos podido encontrar todavía, pero la búsqueda continua, así como nuestros esfuerzos para hacer que el aterrizador funcione otra vez.
Escuchamos todos los días, y esperamos que entre ahora y abril, el aterrizador despertará otra vez.
Los resultados de lo que encontramos en el cometa: Flotaría en agua, Tiene la mitad de la densidad del agua.
Parece una roca muy grande, pero no lo es.
El incremento de la actividad que vimos en junio, julio y agosto del año pasado fue un incremento en actividad cuádruple.
Para cuando estemos en el Sol, habrá 100 kilos por segundo saliendo de este cometa: gas, polvo, lo que sea.
Eso es 100 millones de kilos diarios.
Finalmente, el día del aterrizaje.
Nunca se me olvidará, una locura total, 250 equipos de televisión en Alemania.
La BBC me entrevistó y otro equipo televisivo que me siguió todo el día me filmó siendo entrevistado, y así fue todo el día.
El equipo de Discovery Channel, de hecho, me abordó saliendo de la sala de control, e hicieron la pregunta correcta.
Y hombre, me eché a llorar, y aún me siento así.
Por un mes y medio, no pude pensar en el día del aterrizaje sin llorar, y todavía me siento emocionado.
Me gustaría dejarlos con esta imagen del cometa.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/fred_jansen_how_to_land_on_a_comet/