El regreso de Hayabusa

Hoy a las 15:11 UTC ha aterrizado en Woomera, Australia, la cápsula de la sonda Hayabusa después recorrer el Sistema Solar durante siete años. Al mismo tiempo que su cápsula descendía, la veterana sonda japonesa se destruía durante la reentrada en la atmósfera terrestre. La última comunicación con la sonda tuvo lugar a las 13:28 UTC. Momentos antes, la cápsula se separó exitosamente a las 10:51 UTC y reentró en la atmósfera a las 14:51 con un ángulo de 12º respecto al horizonte local y una velocidad de 12 km/s, alcanzando una temperatura máxima de 2700º C en su escudo de ablación, tal y como estaba planeado. En el cielo nocturno, la cápsula alcanzó una magnitud -6, por lo que pudo ser vista por miles de personas como un bólido (un meteoro muy brillante). Posteriormente, desplegó el paracaídas a los 10 km de altura y activó su radiofaro para poder ser descubierta por los equipos de búsqueda sobre la extensa superficie del desierto australiano de Woomera.

Aunque aún se debe comprobar la presencia de muestras del asteroide Itokawa en el interior de la cápsula, Hayabusa se ha convertido ya en la cuarta nave no tripulada en regresar con éxito a la Tierra después de visitar la superficie de otro mundo, tras las sondas soviéticas Luna 16, Luna 20 y Luna 24 (la sonda Stardust no tomó muestras del núcleo del cometa Wild 2, sólo de su coma).



La cápsula de Hayabusa descansa en Woomera junto con su paracaídas (JAXA).




Recuperación de la cápsula el día 14 de junio (JAXA).



Los dos segmentos del escudo térmico de Hayabusa: parte frontal (arriba) y posterior (abajo) (JAXA).

Vídeo de la reentrada de la sonda filmado desde un DC-8 de la NASA:


Hayabusa se desintegra en la atmósfera. Imagen captada por un DC-8 de la NASA (NASA).



Una de las últimas imágenes captadas por Hayabusa antes de reentrar en la atmósfera (JAXA/Gordan Ugarkovic).



Hayabusa recorre el cielo como un meteoro (JAXA/yomiuri.com).


Hayabusa se acerca a la Tierra y separa la cápsula (JAXA).


Separación de la cápsula de Hayabusa (JAXA).






Cápsula de Hayabusa (JAXA).


Animación de la reentrada de la cápsula de Hayabusa y la sonda (NASA).



Proyección de la trayectoria de aproximación a la Tierra y reentrada (JAXA).





Descenso de la cápsula en Woomera, Australia (JAXA/NASA).

La sonda planetaria MUSES-C (Mu Space Engineering Spacecraft C) recibió el nombre de Hayabusa (はやぶさ, “halcón peregrino” en japonés) después de ser lanzada con éxito el 3 de mayo de 2003 desde el Centro Espacial de Uchinoura mediante un cohete M-V-5. El estudio de asteroides siempre ha sido una de las prioridades del programa científico de Japón: ya en 1985, la agencia espacial japonesa ISAS planificó una misión para visitar el asteroide 1943 Anteros denominada ASR (Asteroid Sample Return). Esta misión debía haber tenido lugar a finales de los 90 y tenía que haber empleado propulsión eléctrica. ASR terminaría evolucionando en la misión MUSES-C, una pequeña sonda con un presupuesto de 200 millones de dólares, unas dimensiones de 1,0 x 1,6 x 2,0 metros (5,7 m con los paneles desplegados) y una masa al lanzamiento de 510 kg.





Sonda Hayabusa (JAXA).

Para poder realizar los cambios de velocidad (Delta-V) necesarios para sobrevolar un asteroide y traer de vuelta una muestra de su superficie, sólo había dos opciones: incluir grandes cantidades de combustible o utilizar algún sistema de propulsión avanzada. Debido a las limitaciones de masa y presupuesto, se eligió la última opción, que, por otro lado, era mucho más arriesgada desde el punto de vista técnico. Por tanto, se decidió dotar a la nave de cuatro motores iónicos a base de xenón. El sistema fue diseñado para funcionar con tres motores trabajando al mismo tiempo como máximo, quedando una unidad de reserva. Los motores proporcionarían un empuje de 5,2-23.6 mN, consumiendo una potencia de 310-1158 W. Pese a su minúsculo empuje, la alta eficiencia de este tipo de motores permite realizar maniobras de elevada Delta-V. Efectivamente, el impulso específico de los motores eléctricos de Hayabusa es de 2800-3200 segundos, mientras que el proporcionado por la propulsión química convencional es de sólo 200-400 segundos. Los motores fueron diseñados para poder funcionar más de 18000 horas, motivo por el cual la nave cargaba 66,2 kg de xenón, suficiente para realizar todas las maniobras previstas. El sistema de propulsión propiamente dicho tenía una masa de 59 kg y la placa con las “toberas” de los motores podían inclinarse hasta +-5º para maniobrar la sonda en actitud, aunque para esta tarea también se emplearon los paneles solares como vela solar y, por supuesto, impulsores químicos convencionales.



Hayabusa y sus cuatro motores iónicos (JAXA).


Esquema del funcionamiento de los motores iónicos (JAXA).


Operaciones de los motores (JAXA).


Sistema de control de actitud empleando los motores iónicos (JAXA).

Para lograr el objetivo principal de la misión -la recogida de muestras del asteroide-, Hayabusa incorporaría un curioso sistema basado en una tubería que contactaría con la superficie del asteroide. Entonces se dispararían una serie de perdigones contra la superficie que, en teoría, debían levantar suficiente regolito de la superficie para que alcanzase el sistema de captación de muestras. Posteriormente, las muestras serían incorporadas en la cápsula de retorno (shiryou kaishuu kapuseru 試料回収カプセル), con un diámetro de 40 cm, 20 cm de altura y 18 kg de masa. La cápsula estaba equipada con un radiofaro y un paracaídas, además de un escudo térmico de ablación.


Ensayos del sistema de recogida de muestras (JAXA).


La cápsula de Hayabusa y el sistema de recogida de muestras durante el montaje de la sonda (JAXA).

En un principio, no estaba claro que asteroide podría visitar Hayabusa. Debía escogerse un cuerpo de pequeño tamaño y con una órbita adecuada para la misión, con un perihelio cercano a la órbita terrestre. Inicialmente, Hayabusa debía despegar en 2002 rumbo al asteroide 4660 Nereus o, como reserva, al pequeño 1989 ML. Sin embargo, un fallo del cohete M-V en abril de 2000 provocó el aplazamiento de la misión e impidió que la sonda pudiese alcanzar estos objetivos. Por suerte para Hayabusa, en 1998 el programa LINEAR de la NASA descubrió el asteroide 1998 SF36, un pequeño cuerpo con un tamaño inferior al medio kilómetro de diámetro que reunía las características adecuadas para la misión. En 2000 este asteroide fue seleccionado como objetivo para Haybusa y poco después sería bautizado como 25143 Itokawa, en honor a Hideo Itokawa (糸川英夫), uno de los pioneros del programa espacial japonés. Las observaciones en visible y mediante radar de Itokawa realizadas desde la Tierra sugerían que estábamos ante la presencia de un cuerpo muy poco denso y altamente irregular, lo que posteriormente confirmaría Hayabusa.

El 27 de mayo de 2003, 18 días después del lanzamiento, se activó el sistema de propulsión iónica. Desgraciadamente, poco después dejaría de funcionar el primer motor (“A”) de la sonda, aunque los otros tres continuaron su trabajo sin problemas. Para alcanzar Itokawa no bastaba con el sistema iónico, así que el 19 de mayo la sonda sobrevoló la Tierra en una maniobra de asistencia gravitatoria, para, finalmente, llegar al asteroide el 12 de septiembre de 2005.


La Tierra vista por Hayabusa durante su primer sobrevuelo (JAXA).


Viaje de ida y vuelta a Itokaqa (JAXA).

Al comienzo, la sonda se mantuvo a 20 km de distancia para estudiar el asteroide. El 30 de septiembre alcanzó los 7 km de separación y el 12 de noviembre soltó el minirobot MINERVA (MIcro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid) a 55 metros de la superficie. Desgraciadamente, durante la secuencia de despliegue se produjo un error y la pequeña minisonda de 590 g y 10 x 12 cm se perdió en el espacio.


La subsonda MINERVA (JAXA).


Maniobra planeada del despliegue de MINERVA (JAXA).

El 19 de noviembre de 2005 la sonda realizó el primer contacto con Itokawa, liberando un marcador visual esférico como referencia para posteriores maniobras. Durante este acercamiento el equipo de tierra estuvo a punto de perder el control de la nave y, como resultado, no se intentó adquirir ninguna muestra, pero es probable que algo de regolito alcanzase el interior de la estructura cilíndrica del sistema de recogida. Las maniobras se vieron dificultadas por la pérdida en octubre del segundo giróscopo -el primero, de un total de tres, había dejado de funcionar en julio-. El 26 de noviembre se llevó a cabo el segundo “aterrizaje”, pero tampoco está claro si en esta ocasión se activó el sistema de captura de muestras. Las observaciones de Hayabusa confirmaron la forma irregular del asteroide, de 540 x 270 x 210 metros, y su baja densidad, lo que indica claramente que no estamos ante un cuerpo rígido, sino más bien una “pila de escombros” interplanetaria.



Hayabusa con la esfera marcadora sobre Itokawa y MINERVA (JAXA).


La sonda fotografío su sombra sobre Itokawa y el marcador esférico. A la derecha, imagen de la zona donde debería haber captado las muestras (JAXA).


Itokawa visto por Hayabusa. Una de las regiones fue nombrada en honor del aeropuerto de Gando en Gran Canaria, España (JAXA).


Itokawa comparado con varios objetos humanos (JAXA).


Animación de Itokawa (haz click para verla)(JAXA).

Sin embargo, el 8 de diciembre de 2005 la sonda sufrió su primer problema grave cuando perdió el contacto con la Tierra por culpa de la ruptura de una línea de combustible. La misión se dio casi por perdida -y no sería la primera vez-, pero el 26 de enero se pudo retomar el contacto con la sonda. No obstante, no sería hasta marzo cuando se establecieron las operaciones nominales de la nave. Para recuperar el control, se decidió usar el xenón del sistema de propulsión iónico como propelente. Desgraciadamente, pronto se comprobó que, además del motor iónico A, el B también había dejado de funcionar. Por suerte sólo eran necesarios dos motores para volver a casa, aunque el equipo de tierra se las ingenió para diseñar una trayectoria que requería el empleo de un sólo motor. Para cuando se recuperó el control total del vehículo, la sonda estaba a 13000 km de Itokawa y los encargados de la misión desistieron de intentar un nuevo encuentro con el asteroide. El 18 de enero de 2007 se dio la orden para transportar las muestras a la cápsula de descenso y el mes siguiente los motores iónicos volvieron a estar operativos para comenzar la maniobra de regreso a la Tierra, maniobra que empezaría el 25 de abril. El 18 de octubre de 2007 terminaría la primera fase de esta maniobra. El 4 de febrero de 2009 comenzaría la segunda fase, que estuvo a punto de no poder completarse por culpa del fallo del tercer motor iónico D en noviembre. Afortunadamente, este motor volvió a funcionar, permitiendo en marzo de 2010 situar a la sonda en una órbita de encuentro con la Tierra. De abril a junio de este año, el sistema de propulsión tuvo que hacer un último esfuerzo, realizando cinco maniobras de corrección (TCM 0-4) para refinar la órbita y permitir la reentrada de la cápsula sobre Australia.




Maniobras TCM para asegurar la reentrada de la cápsula (JAXA).

Tras el regreso de hoy, la agencia espacial japonesa JAXA ha hecho realidad una hazaña increíble y nos ha demostrado que una misión planetaria modesta también es capaz de grandes logros. Gracias por todo, Hayabusa, y bienvenida a casa.

お帰りなさい、素晴らしい仕事をありがとうございました!。



26 Comentarios

  1. Magnífico post!! Y muy bien contado y resumido… me he “enganchado” a la historia de esta sonda como si fuera una novela de aventuras, ¡vaya viajecito!
    Ojalá traiga alguna muestra, pero sea como fuere ha sido ya un grandísimo logro.

    Gracias por tu blog, un saludo.

  2. Daniel, mi felicitacion por el trabajo inpecable que haces con el blog, es si duda el mejor y quieero agradecerte tu trabajo para mantenernos informados de todo.

    Respecto a hayabusa quiero comentarte que es una sonda que ha estado plagada de problemas pero ya esta en casa y me recuerda aunque esta no tuvo la misma suerte que la nozomi.

    Daniel sabes si hay previstas mas misiones a asteriodes y en que estado se encuentran, yo solo me acuerdo de marco polo de la esa.

    Saludos y mi felicitacion.

    Jorge m.g.

  3. Es una historia sencillamente maravillosa. Eso es para los que dicen que hoy no ocurre nada emocionante en materia de exploración espacial.

  4. Gracias a todos por los comentarios.

    @Jorge: el 10 de julio, Rosetta sobrevolará el asteroide Lutetia. Más a largo plazo, la principal misión para el estudio de asteroides es Dawn, que investigará Ceres y Vesta.

    @Anónimo: totalmente de acuerdo. Lo de Hayabusa ha sido épico.

    un saludo.

  5. Daniel, excelente resumen de la epopeya de Hayabusa. Únicamente una precisión en aras de la exactitud de la que gozan tus posts; mientras me documentaba para un artículo sobre Hayabusa, veo que la sonda fue lanzada desde el Centro Espacial de Uchinoura, no desde Tanegashima (como yo también creía).

    Gracias por tu extraordinario trabajo en hacer de Eureka EL blog de referencia en castellano sobre la exploración espacial.

  6. Bravo por otro excelente artículo, como siempre.
    Me he quedado asombrado con lo leido, la misión ha estado cerca del desastre tantas veces que aunque no tenga ni un solo trocito de Itokawa puede decirse que es todo un éxito.
    Si al abrir la cápsula hubiese algo…bueno, ya sería la leche!

  7. Impresionante, como siempre.
    Es una entrada magnífica, es como si contaras el épico viaje de algún aventurero de antaño.

    Muchas gracias, y me encanta el nuevo look del blog.

  8. Daniel felicitaciones por la información que proporcionas como siempre es un excelente trabajo y para quienes sabemnos tu blog, es el mejor lugar de referencia para conocer a detalle lo que los demas sólo comentan en pocas líneas.
    Saludos !

  9. Este post no para de crecer!!! Extraordinario. La epopeya de esta pequeña nave resulta apasionante, sobre todo si te la ofrecen enriquecida con todo un cúmulo de detalles técnicos y científicos tan interesantes. Gracias por tan excelente labor divulgativa.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 13 junio, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • Japón • Sistema Solar • sondasesp