Más detalles de la misión ARM de la NASA que debe traer a la Tierra un pedazo de asteroide

Por Daniel Marín, el 25 noviembre, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Orión • Sistema Solar • SLS ✎ 47

La misión ARM (Asteroid Redirect Mission) es clave para el futuro de la NASA. Su objetivo es traer un trozo de un asteroide a las cercanías de la Luna para que posteriormente sea recogido por una nave tripulada Orión durante la primera mitad de la próxima década. No es una exageración decir que de ella depende en buena medida el futuro del programa tripulado de la NASA, especialmente teniendo en cuenta que es la única misión científica que por el momento se ha esgrimido para justificar el costosísimo programa SLS/Orión. Pero ARM ha evolucionado considerablemente desde que fue inicialmente propuesta hace ya unos años. ¿Cuáles son sus características actuales?

La sonda ARRM con su presa (NASA).
La sonda ARRM con su presa de camino a la Tierra (NASA).

Concebida inicialmente para capturar y remolcar hasta el espacio circumlunar un asteroide completo de pequeño tamaño -de 4 a 10 metros-, la NASA tuvo que cambiar de objetivo después de no encontrar ningún asteroide adecuado para la misión. Por este motivo, el plan actual es ahora traer de vuelta una gran roca situada en la superficie de un asteroide cercano de más de cien metros de diámetro. De paso, el nombre de la iniciativa ha sido modificado sin mucha fanfarria de Asteroid Return Mission a Asteroid Redirect Mission, aunque como el acrónimo ha permanecido igual poca gente se ha dado cuenta. La misión ARM se divide en dos partes, la sonda propiamente dicha que capturará el pedazo de asteroide o ARRM (Asteroid Redirect Robotic Mission) y la misión tripulada de la nave Orión que traerá a la Tierra las muestras, denominada ARCM (Asteroid Redirect Crewed Mission).

Calendario de la misión ARM (NASA).
Calendario de la misión ARM (NASA).
Partes de la sonda ARRM (NASA).
Partes de la sonda ARRM (NASA).
Otra vista de la sonda (NASA).
Otra vista de la sonda (NASA).

Según los últimos planes, ARRM debería despegar en 2020 mediante un Delta IV o un SLS, mientras que ARCM sería lanzada en diciembre de 2025. Además de viajar a un asteroide, ARRM usaría un sistema avanzado de propulsión solar eléctrica (SEP), con una potencia de unos 50 kW, una tecnología que la NASA considera imprescindible para una eventual misión tripulada a Marte. La sonda de la misión ARRM también se denomina ARV (Asteroid Redirect Vehicle) y se divide a su vez en el módulo SEP de 5,5 metros y en el vehículo de captura de 6 metros. El módulo SEP incluye los motores iónicos y diez toneladas de propelente (xenón), mientras que el vehículo de captura estará dotado de tres brazos flexibles de cinco metros de longitud -o CRS (Contact and Restraint Subsystem)- para recoger una gran roca de veinte toneladas sobre el asteroide ayudados de un pequeño brazo manipulador. Los brazos son capaces de recoger rocas de 3 x 4 x 5 metros.

Módulo SEP (NASA).
Módulo SEP (NASA).
Detalle del sistema de captura (NASA).
Detalle del sistema de captura (NASA).
Detalle de uno de los brazos (NASA).
Detalle de uno de los brazos (NASA).
Pruebas del sistema de captura (NASA).
Pruebas del sistema de captura (NASA).
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Sonda ARRM para traer a las cercanías de la Tierra una roca de un asteroide (NASA).

El candidato principal para la sonda ARRM es el asteroide cercano 2008 EV5, un asteroide carbonáceo (de tipo C) y unos 400 metros de diámetro que competía junto con los asteroides Itokawa, Bennu y Ryugu. Puesto que estos dos últimos asteroides van a ser visitados por las sondas OSIRIS-REx y Hayabusa 2 respectivamente, e Itokawa ya lo haya sido por la misión Hayabusa, es normal que ARRM busque un objetivo ‘fresco’. En cualquier caso, la decisión final sobre el objetivo de ARRM se tomará un año antes del lanzamiento. Sin ir más lejos, este año se han descubierto cuatro nuevos asteroides que podrían ser objetivo de la sonda.

Modelo del asteroide 2008 EV5 (NASA).
Modelo del asteroide 2008 EV5. En amarillo las zonas ricas en rocas de gran tamaño según el radar (NASA).
Posibles rocas de gran tamaño en la superficie de 2008 EV5 (NASA).
Posibles rocas de gran tamaño en la superficie de 2008 EV5 vistas al radar (NASA).
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Mapa de pendientes y mapa geopotencial de 2008 EV5 (NASA).

Pero, ¿tiene 2008 EV5 suficientes rocas de gran tamaño que satisfagan los requisitos de ARRM? El asteroide ha sido observado mediante radar y todo indica que posee al menos seis rocas de unos diez metros. Cálculos indirectos sugieren que podría tener unas 1300 rocas de dos a tres metros. Desgraciadamente, su forma y solidez son una incógnita y se necesitan más observaciones de aquí a 2020 para confirmar la idoneidad de 2008 EV5. La sonda realizará hasta cinco intentos para capturar una roca en la superficie con una precisión en el ‘aterrizaje’ de unos 50 cm.

Pero ARRM no solo capturará muestras del asteroide, sino que se situará en una órbita de halo frente al mismo para demostrar la viabilidad de cambiar su órbita mediante el método del tractor gravitatorio, una técnica fundamental de cara a evitar el riesgo de colisión de asteroides cercanos con la Tierra a medio y largo plazo. Esta parte de la misión, que justifica la palabra redirect del acrónimo, fue introducida recientemente para aumentar el interés científico de ARRM, que, recordemos, en su momento fue criticada duramente por parte de varios sectores de la comunidad científica. Después de cartografiar la superficie del asteroide durante unos 150 días y recoger las muestras, la fase de tractor gravitatorio duraría unos 300 días.

 

Fases de la misión ARRM (NASA).
Fases de la misión ARRM (NASA).
Fases de la misión (NASA).
Fases de la misión (NASA).
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Órbita de halo alrededor del asteroide para probar la técnica del tractor gravitatorio (NASA).

La sonda con hasta veinte toneladas de muestras del asteroide volverá a las cercanías de la Tierra y se situará  en una órbita lunar distante retrógrada (LDRO), un tipo de órbita relativamente estable -para ser los alrededores de la Luna- que pasa por los dos primeros puntos de Lagrange del sistema Tierra Luna. Allí esperará a los astronautas que viajarán en la misión ARCM o EM-3 (Exploration Mission 3). Esta nave solo llevará dos astronautas en vez de cuatro para dejar sitio a las muestras y al equipo extravehicular requerido por la misión. EM-3 tendrá una duración de once días, cinco de los cuales transcurrirán en órbita lunar, y se realizarán dos EVAs para recoger las muestras usando trajes ACES del transbordador modificados con sistemas de las escafandras EMU.

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Sistema de acoplamiento de la sonda ARRM que usarán la nave Orión de la misión EM-3 para acoplarse con ella (NASA).

ARRM debe ser aprobada formalmente a principios de 2016 y tendrá un coste máximo de 1250 millones de dólares, a los que debemos sumar la factura de la misión tripulada de la nave Orión. Como comparación, la sonda OSIRIS-REx traerá directamente a la Tierra muestras del asteroide Bennu por unos 800 millones de dólares. ¿Vale la pena? La respuesta debe tener en cuenta que ARRM es, ante todo, una misión política más que científica. Ya que su objetivo es mantener a flote el programa SLS/Orión, quizás el precio sea casi lo de menos.

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La nave Orión EM-3 acoplada a la sonda ARRM (NASA).
Astronautas recogiendo partes de las muestras en la misión EM-3 de 2025 (NASA).
Astronautas recogiendo partes de las muestras en la misión EM-3 de 2025 (NASA).

Vídeo sobre la misión ARM:

Referencias:

  • http://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/fast-final-report-draft-for-public-comment.pdf
  • https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=12023


47 Comentarios

  1. Ante todo creo que hay que considerarla una misión tecnológica. El artículo comenta varias tecnologías que se probarán que son imprescindibles si se quiere enviar misiones tripuladas fuera de la órbita terrestre.

  2. ¿Alguien podría explicarme los conocimientos científicos que podría aportar el estudio de una roca de asteroide de este tamaño? Se que los asteroides son fósiles errantes de la formación del sistema solar, pero no tengo muy claro de que manera pueden darnos información.
    Un saludo a todos y gracias Daniel por regalarnos esta maravilla de blog.

    1. Saludos.

      Pues básicamente obtener muestras de asteroides ayuda a determinar la composición química de estos cuerpos con mayor exactitud, afinar teorías sobre su formación y sobre como se formó nuestro sistema solar, básicamente.

    2. Se trata de entender el origen de la vida. Tiene que ver con las condritas carbonáceas, que son meteoritos procedentes de asteroides carbonáceos, que como su nombre indica son ricos en carbono, y que contienen gran cantidad de materia orgánica formada en el espacio exterior. Buscando he encontrado un libro muy interesante:
      Las raíces cósmicas de la vida. Josep M. Trigo Rodríguez.
      Capítulo 7:
      -¿Asteroides carbonáceos y cometas en el origen de la vida?
      -Alteración acuosa y procesado de materia orgánica
      https://books.google.es/books?id=MFoRBwAAQBAJ&pg=PT98&lpg=PT98&dq=asteroide+carbon%C3%A1ceo&source=bl&ots=0A6B2a_JxL&sig=5Wjfpp186iTsKx8s9xmjlGw9sAE&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwj23qKTzKzJAhXHvQ8KHe27DGEQ6AEIRDAF#v=onepage&q=asteroide%20carbon%C3%A1ceo&f=false

  3. Creo que lo más interesante de cara a una posible minería espacial es que se pueda traer el pedrusco de 20 toneladas hasta la órbita lunar.

    Quizá lo que menos sentido tenga sea enviar una misión tripulada a recoger muestras más pequeñas en una nave Orión tripulada, supongo que traerán algunos cientos de kilogramos para que el retorno científico valga la pena.

  4. Para mí todo lo que nunca se haya hecho sin duda tiene un gran valor científico y tecnologico…

    No tengo dudas que tecnologías como esta serán necesarias para la minería espacial, vital para explorar de verdad nuestro sistema solar…

    un s2
    PD: He comentado en el post de PLD pero no me aparece mi comentario.

    1. Se trata de justificar la existencia del cohete SLS y de la nave Orion. Pongamoslo asi. Ya tienes el cohete y la nave… ok, y que vas a hacer con esas cosas. Bueno pues misiones a lugares distantes del sistema solar, para eso fueron hechas y tienen esa capacidad. Ok, todo bien. Y ahora ¿a donde vamos? Bueno, pues a la ISS no porque para eso tenemos a naves mas pequeñas, a los punto lagrange tampoco porque a nadie le interesan, a la superficie lunar tampoco porque no tenemos un aterrizador, ni modulos para construir una base -porque obvio, no vamos a repetir al Apollo 50 años despues, si vas a la Luna es para quedarte- y mucho menos dinero para esas cosas. Un asteroide en el espacio prfundo estaria bien pero necesitas un habitat para el espacio profundo y si, no hay dinero todavia para eso. Marte… bueno mejor ni hablamos. Asi que solo queda un destino. La orbita lunar. Bueno ya que tenemos un destino mas o menos realista vamos a pensar en que hacer ahi. Mmm ¿Darle vueltas infinatamente en una Orion? No. ¿Poner una estacion espacial? Buena idea pero hay que pensar en construir varios modulos y quiza incluir a Rusia… mmm lo dejamos en Stand By. Ah ya se!!! podemos redirigir una pequeña roca y ponerla en orbita lunar y matamos dos pajaros de un tiro. Traemos muestras de un asteroide para dizque alcanzar el objetivo de Obama de ir a un asteroide en 2025 y de paso le damos vueltas a la Luna, algo asi debe de capturar la atencion de la gente. Si… creo que eso es lo mejor. Al menos para que nuestro cohete y nuestra nave tengan una razon para existir, porque no hay dinero para otro tipo de misiones.

      Obama (democrata) propuso el SLS, lo obligaron a hacerlo. Estos 5 años su administracion (democrata) a tratado de mantenerlo a flote. Los senadores (republicanos) responsables del nacimiento del SLS – y de la superviciencia de la Orion en su momento- tambien quieren que esta mision se realize. Desgraciadamente el futuro de esta mision – asi como el de toda la NASA- no esta seguro. El proximo año hay cambio de administracion y sin un plan integral de exploracion espacial en donde esta mision sea indispensable, sera muy facil que sea cancelada. Claro que despues de tantos años, tanto dinero, tanto de todo. Seria una tonteria volver a empezar de nuevo, pero bueno. Ya veremos dijo el ciego.

  5. Van a acercar una roca de un asteroide hasta una órbita terrestre, van a tomar unas muestras … ¿y luego qué?

    ¿Se va a dejar el asteroide orbitando la tierra hasta que caiga sobre nuestras cabezas?

    1. Si tiene 10 m no te preocupes que una trayectoria muy joputa tendría que tener para alcanzar el suelo, ahora, la idea de usar asteroides (muy pequeños evidentemente) para lanzarlos encima de alguien como arma, «se cayó y yo no fui», siempre ha estado ahí, no se ha hecho realidad porque es una sarta encadenada de disparates, pero ocurrírsele se le ha ocurrido a mucha gente, y NATO y otras organizaciones la tienen muy en cuenta. Por ejemplo, una explosión en la atmósfera puede ser confundida con una detonación nuclear, y eso puede ser muy grave (y no digamos un impacto).

      Tecnológicamente no es posible reorientar una cosa de estas para acertar en un blanco de la misma forma que con un arma guiada, además muy probablemente la trayectoria sería tan anormal que no habría dudas que no sería natural. Ahora, teóricamente por poder, puede ser.

      Pero vamos, todo esto como todo tiene unas vertientes que aunque a la gente normal no se le ocurren, sobran anormales con sueldo que no es que hagan planes, es que con toda seguridad te digo que lo estarán vendiendo como valor añadido. Aunque esto depende de la ignorancia del destinatario, pero lo por que se ve, nunca hubo tanta ni tan desbocada.

      1. Pregunta ? y no se podria hacer estampar contra la superficie de la luna digamos en unos de los crateres que contiene hielo de agua para luego apuntar los aparatos de deteccion y analizar las huellas del impacto, seria de utilidad hacer eso.?

  6. A mí esta misión me sigue pareciendo una absoluta chorrada y un pozo negro en el que meter miles de millones de dólares.

    Si quieren investigar a fondo un asteroide interesante, basta con lanzar con el SLS una sonda robot bien equipada y estudiarlo in-situ.

    Si quieren probar la Orion en un viaje tripulado, que la manden a la Luna a hacer un vuelo orbital tripulado como el de 1968.

    Pero inventarse una misión innecesaria para justificar la existencia de un supercohete que sería de gran utilidad en un programa espacial bien pensado… Pues no.

      1. Eso ya lo sabemos… Pero para traer muestras a la Tierra no es necesario enviar una Orion tripulada. Una vez que traes un pedrusco a una órbita lunar puedes hacerlo llegar sin problemas a la ISS y desde allí a Tierra, por ejemplo.

        Lo del motor iónico me parece estupendo, pero la Orion…

          1. No, no tiene ninguna lógica.
            Como dice Astrofan, no podés salir de la órbita lunar para entrar en la terrestre si no llevás muuuuuuucho combustible para frenarte.
            Y cuando digo mucho, es muuuucho.

            El sentido de la Orion para esta tarea es transportar astronautas que realicen toda la misión en forma segura y logren extraer las mejores muestras del asteroide ya que podrían explorar in situ qué traer y como extraerlo en forma segura, además que podrían resolver los problemas que se vayan presentando.

            Las máquinas por el momento no son buenas para hacer eso.

          2. Evidentemente no he hecho los cálculos, solo era una idea soltada al pasar sin reflexionar demasiado, pero insisto en que no es necesario mandar una Orion a L1 tripulada para traer muestras de un asteroide.
            ¿Que necesitarías mucha energía para llevar algo de L1 a la órbita de la Tierra? Por supuesto, pero menos que la que necesitas para ir de la Tierra a la Luna. Además, yo no digo que se lleve la roca ENTERA a la órbita terrestre, sino solo unos pocos kilos extraídos con un brazo robot o similar. Y disponiendo de un motor iónico, puede tomarte el tiempo que necesites para el viaje de regreso.
            ¿Qué es complicado y energéticamente carísimo llegar a la órbita de la ISS y maniobrar para encontrarte con ella? De acuerdo, prescindimos de eso, ya lo haremos en el siglo XXII con los motores de plasma. Pero de momento, con la roca y la sonda en L1 extraes las muestras, las metes en un contenedor y las envías a la Tierra en una trayectoria balística, como se ha hecho otras veces.
            PERO ES QUE NADA DE ESTO ES NECESARIO. Si lo que quieres es obtener muestras de un asteroide, lo que tienes que hacer es mandar tu sonda con motor iónico al asteroide, extraer unos cuantos kilos de muestras con un taladro y un brazo robótico, Si quieres probar lo del tractor gravitatorio, no hay problema. Luego enciendes otra vez el motor iónico y vuelves a la Tierra sin prisa y, tras meter las piedras en una cápsula blindada, las mandas a la Tierra en descenso balístico como se ha hecho otras veces, solo que en lugar de 150 gramos te traes 3 kilos por decir algo. Listo.
            ¿Qué es más lógico? ¿Lo que acabo de describir o mandar una Orion tripulada a L1 con el coste que conlleva?

          3. Lo lógico es recordar que no tenemos grandes experiencias en la extracción de materiales por parte de sondas o robots, mucho menos de un asteroide y mucho menos estando en órbita.
            Por eso la Orion con tripulantes, como dije antes, para garantizar la misión de extracción.

  7. La minera espacial en mi opinión esta a ha siglos vista, esta misión esta mas encarada al desarrollo de tecnologías para el viaje a marte y para darle sentido a un lanzador sin sentido.

  8. Pues yo, a pesar de las críticas sigo viendo necesaria la misión. No se trata sólo de traer muestras de un asteroide, eso es más barato con una sonda automática. Se trata de desarrollar tecnologías para en el futuro poder ir a Marte. Ahora mismo los políticos no financiarian el tremendo coste de una misión tripulada a Marte o una base lunar. De esta forma se van desarrollando poco a poco los elementos necesarios.

    1. Coincido plenamente, yo cada vez empiezo a ver esta misión con mejores ojos. Traerá muchísima más cantidad de muestras que una misión como OSIRIS-REX, con sus limitaciones obvias, servirá para probar la maldita Orión, y otras particularidades del vuelo tripulado fuera de órbita baja, el hardware para un carguero iónico-solar y de regalo es en sí misma un tractor gravitatorio… Todo por un 50% más que una misión tipo OSIRIS-REX (hay que sumar los costes de la misión tripulada, eso es cierto)…

      Lo que sigo sin poder digerir es su motivación plenamente política. Para la NASA lo primero es salvar el SLS y la Orión, y no me gusta que en vez de seguir el patrón lógico «proyecto de misión -> diseño del hardware -> asignación de contratos» la NASA funcione a la inversa; «Hay que dar contratos -> inventemos un hardware -> ahora busquemos una misión que lo justifique». No creo que ese sea el camino a seguir, y aunque el SLS y ARM cada vez me gusten más, no me importaría que fueran cancelados para, al menos, romper con dicha dinámica.

      En fin, que me voy por las ramas…Que coincido XD Saludos

  9. A mí me parece que todas estas misiones en proyecto, y las que se puedan programar en los próximos años hay que considerarlas casi exclusivamente como «misiones de ingenieria», de desarrollo y experimentación de todo tipo de sistemas. Que nos puedan reportar algo de ciencia, mejor, pero no será lo fundamental. Tenemos muy desarrollados el SLS y la Orion, pero con eso llegamos a la luna como mucho. Hay que desarrollar todo tipo de sistemas, algunos ya probados en la ISS, pero tienen que poder durar sin averias durante meses-años, sistemas de propulsión para el espacio profundo (SEP), de habitat, de protección contra la radiación, de reciclaje de consumibles, antigravedad (rotación), ascenso y descenso, etc.
    Y creo que eso es lo que hay que aceptar durante los próximos digamos 30 años. De verdad no creo que se pueda poner un pie en Marte antes de 2050, cuando todo esto esté muy maduro. Pero es que lo creo ni aunque se duplicara el presupuesto y hubiera verdadera voluntad politica.
    Si se cancelara el SLS y la Orion como piensan los que dicen que no hay misiones para usarlos, entonces se cancelará todo lo demás. Hay que pensarlo como desarrollo de ingenieria. Si no se hace así, en 30 estaremos igual, anclados en este planeta.

  10. Todo suena como de ciencia ficción:

    alterar órbitas de asteroides por tracción gravitatoria….
    actividades extravehiculares en la órbita de la Luna…
    experimentar con nuevos sistemas de propulsión…

    Pero esta vez se trata de un proyecto real. A mi me parece todo una delicia. Ojalá salga adelante en las fechas previstas. De verdad creo que se avecinan unos años 20 muy excitantes.

  11. ¡1250 millones de dolares! Para eso prefiero invertir en regresar a la Luna y establecer una base permanente alla y una estación espacial en orbita lunar. Francamente el SLS no me esta gustando mucho y tampoco la Orion. Me parece que el gobierno norteamericano quiere la cosa y a la vez no. Si el Orion hace su vuelo inaugural en el 2021 habran casi pasado 20 años desde que George W Bush lo propuso en la Nueva Visión Espacial. El Apolo, en cambio, tardo 7 u 8 años en hacerse realidad. ¡Como cambian los tiempos!

    1. Bueno… Con 1250 millones de dólares no puedes volver a enviar misiones tripuladas a la Luna ni mucho menos montar una base.

      Como mínimo, y sólo para repetir las misiones Apolo, necesitarías una cifra diez veces superior. Y eso siendo optimista.

    1. Es lo que yo decía antes: lo del motor iónico me parece estupendo; lo de coger muestras y traerlas a la Tierra, genial. Pero… ¿Qué pinta la Orion en este escenario? Nada. Es una mera justificación de una nave con la que no saben qué hacer.

  12. No se si alguien lo ha pensado… pero como arma defensiva esta tecnologia podria salvar el planeta en un futuro lejano…

    Aprender a cambiar las orbitas a los objetos es un paso MUY grande de cara a la necesidad de cambiar la orbita a algún asteroide, cometa… en direccion la tierra en el futuro, o incluso mandar un pedrusco enorme contra ese objeto y cambiar su rumbo con una colision a lo billar.

    Creo que esta tecnología va a aportar mucho en el futuro. Remolcadores ionicos, captura de asteroides…. Ya seria interesante que la ESA, JAXA… se apuntasen a mandar un sonda robotizada a la luna y que despedazara ese asteroide para probar tecnologias de reciclaje y mineria. O la Nasa.

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Por Daniel Marín, publicado el 25 noviembre, 2015
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