La New Horizons ajusta su rumbo hacia 2014 MU69: las dificultades de la exploración del cinturón de Kuiper

La sonda New Horizons encendió sus propulsores el 9 de diciembre de 2017 durante 152 segundos para cambiar ligeramente su trayectoria de cara al encuentro con el objeto del cinturón de Kuiper 2014 MU69 el 1 de enero de 2019 (parece mentira, pero ya queda poco más de un año). Situada a 6.100 millones de kilómetros de la Tierra, estamos hablando del ajuste de trayectoria más lejano jamás realizado por un artefacto humano. Casualmente la maniobra de la New Horizons ha tenido lugar poco después de que la Voyager 1 también encendiese sus propulsores, pero la diferencia es que las Voyager usan sus impulsores para cambiar su orientación y apuntar la antena hacia la Tierra, no para realizar cambios de trayectoria.

Recreación del sobrevuelo de 2014 MU69 por la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Recreación del sobrevuelo de 2014 MU69 por la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

En realidad, el ajuste de la New Horizons no es tanto para cambiar la dirección del vector de su velocidad como para ajustar el tiempo de llegada al objetivo. La sonda todavía se encuentra a 483 millones de kilómetros (3,22 Unidades Astronómicas) de 2014 MU69 y se mueve en una trayectoria hiperbólica de escape que prácticamente es una línea recta. Cualquier cambio de dirección consume mucho combustible, pero la sonda puede usar sus propulsores para acelerar o frenar —sí, frenar— su velocidad de forma que pase por el mismo punto en el espacio que 2014 MU69 el 1 de enero de 2019. El sobrevuelo tendrá lugar a las 5:35 UTC de ese día para así permitir una mejor cobertura por parte de las antenas de la red de espacio profundo (DSN) de la NASA con el fin de llevar a cabo un experimento de radar consistente enviar una potente señal hacia 2014 MU69. La señal será reflejada por el cuerpo y la New Horizons la recibirá, aprendiendo más sobre MU69 en el proceso.

Distancia a la que se encuentra 2014 MU69 y la New Horizons  (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Distancia a la que se encuentra 2014 MU69 y la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

La New Horizons emplea un sistema de propulsión o LPS (Liquid Propulsion System) no muy diferente del que llevan las Voyager. Está formado por doce propulsores MR-103H de 0,9 newtons de empuje —prácticamente idénticos a los de las Voyager— agrupados en cuatro grupos de tres que se usan para maniobras de control de posición. Estos propulsores forman el sistema ACS (Attitude Control System). A estos hay que sumarles cuatro propulsores MR-111C de 4,4 newtons que se emplean en parejas para maniobras de cambio de trayectoria (ΔV thrusters). Estos 16 impulsores de Aerojet Rocketdyne usan hidrazina procedente de un único tanque de 120,5 litros que originalmente contenía 76,84 kg de esta sustancia y estaba presurizado por helio a 21,8 atmósferas. De los cuatro propulsores MR-111C hasta la fecha solo se ha usado una pareja (C4/D4), ya que los otros dos (F1/F2) se mantienen como reserva debido a que forman un ángulo de 45º con la trayectoria y, por lo tanto, son menos eficientes.

Propulsores de la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Propulsores de la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Sistema de propulsión de la New Horizons  (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Sistema de propulsión de la New Horizons (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Algunos medios han señalado la casualidad de que tanto la Voyager 1 hayan hecho uso del mismo tipo de propulsores a una elevada distancia del Sol con pocas semanas de diferencia, pero en realidad la Voyager dispone propulsores MR-103 y la New Horizons ha usado los MR-111C, no los MR-103H (de todas formas, durante los últimos años las tres sondas han empleado rutinariamente sus propulsores MR-103 para el control de posición. La única novedad en el caso de la Voyager 1 es que los usados recientemente llevaban 37 años sin usar). Las maniobras de cambio de trayectoria reciben el nombre de TCM (Trajectory Correction Maneuvers) en la jerga de la NASA y con esta la New Horizons ha realizado quince maniobras.

Lista de maniobras TCM efectuadas  (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Lista de maniobras TCM efectuadas por la New Horizons hasta febrero de este año (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

2014 MU69 fue descubierto el 26 de junio de 2014 por el telescopio espacial Hubble en un intento a la desesperada por buscar un objetivo para la New Horizons más allá de Plutón, ya que para que la misión sea considerada oficialmente un éxito debe sobrevolar un objeto del cinturón de Kuiper. El equipo de la New Horizons confiaba en que se descubriesen varios objetos a lo largo de la trayectoria de la sonda años después de su lanzamiento en 2006, pero el plan no salió como esperaban. Después de muchas campañas de observación el Hubble solo pudo descubrir dos cuerpos adecuados para la New Horizons, denominados 2014 MU69 y 2014 PN70. La NASA escogió MU69 simplemente porque era el que más cerca estaba de la trayectoria de la New Horizons y, por consiguiente, el que requería gastar menos combustible. Tras el encuentro con Plutón en julio de 2015 la sonda disponía de unas reservas de hidrazina suficientes para efectuar maniobras con una Delta-V total de 130 m/s y desviar su trayectoria un máximo de 0,5º, pero para alcanzar 2014 MU69 solo se requería una Delta-V mínima de 57,2 m/s (en realidad la sonda gastará un poco más para ajustar el tiempo del sobrevuelo y mantener el 1 de enero de 2019 como la fecha del mismo).

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Trayectoria de la New Horizons (NASA).

La mayor parte de esta Delta-V —unos 57 m/s— se efectuó en cuatro maniobras (de la TCM-20A a la TCM-20D) que tuvieron lugar entre el 22 de octubre y 4 de noviembre de 2015. Si se hubieran hecho después la sonda habría gastado demasiado combustible y MU69 habría quedado fuera de su alcance. Estas cuatro maniobras fueron con diferencia las más potentes efectuadas por la New Horizons desde que fue lanzada y reflejan claramente que si la sonda solo hubiese sido diseñada para el encuentro con Plutón no podría haber puesto rumbo hacia MU69. Desde 2015 el resto de maniobras han sido de ajuste fino. El 1 de febrero de este año la sonda realizó la TCM-22, con una variación en la velocidad de 0,44 m/s. La efectuada ayer, la TCM-23, cambió la velocidad de la sonda en 1,51 m/s. El 21 de diciembre la New Horizons entrará en hibernación y permanecerá así hasta junio de 2018. La próxima TCM no tendrá lugar antes de octubre.

El equipo de la New Horizons calcula que serán necesarias otras cinco maniobras antes de enero de 2019, aunque dependiendo de la órbita precias de MU69 y de los errores de los encendidos este número podría reducirse. De los 77 kg originales quedan unos 24 kg de hidrazina en el tanque de la New Horizons y la NASA calcula que después del encuentro con MU69 y la transmisión de los datos del mismo —que durará hasta septiembre de 2020— quedarán ente 1,6 y 3,6 kg, muy poco para llevar a cabo cualquier otro encuentro cercano, aunque el equipo de la sonda está buscando posibles objetivos para la segunda misión extendida, que tendrá lugar entre 2021 y 2024. Hasta 2035 hay tiempo, ya que ese año el RTG de la sonda no será capaz de proporcionar suficiente energía eléctrica para mantener los instrumentos operativos.

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Distancias (máximas y mínimas) al Sol y tamaños de asteroides y cometas estudiados por sondas espaciales (NASA).

2014 MU69 es un objeto de unos 30 kilómetros de diámetro situado a 6.630 millones de kilómetros con un color ligeramente más rojizo que Plutón, como muchos otros cuerpos del cinturón de Kuiper. La New Horizons pasará a solo 3.500 kilómetros de distancia y captará detalles con un tamaño de hasta 35 metros gracias a la cámara LORRI (como comparación, la máxima resolución alcanzada con Plutón fue de 80 metros por píxel). Las ocultaciones de estrellas por parte de MU69 que han tenido lugar este año apuntan a que MU69 podría tener forma alargada o ser un asteroide binario. No se descarta que pudiera tener otras lunas o incluso anillos, como el asteroide Cariclo, así que si es necesario el ‘plan B’ consiste en sobrevolar MU69 a diez mil kilómetros.

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La New Horizon pasa por 2014 MU69 el 1 de enero de 2019. Es posible que sea un cuerpo doble (NASA/Carlos Hernández)

Hay muchas esperanzas puestas en el encuentro con 2014 MU69, ya que será la primera vez que podamos ver un objeto del cinturón de Kuiper de cerca (sin contar Plutón y sus lunas, que son un caso especial). Existen miles de cuerpos en la denominada ‘tercera zona del sistema solar’, llamada así después del sistema solar interior y el exterior, que se extiende más allá de Neptuno, pero solo los hemos estudiado desde los años 90 y desconocemos muchas cosas sobre ellos. Los modelos de formación planetaria predicen que muchos miembros del cinturón de asteroides y otros cuerpos como los centauros, troyanos e incluso algunos satélites de los planetas gigantes son en realidad objetos del cinturón de Kuiper. Pero como no hemos visto de cerca ninguno no tenemos con que compararlos.

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Objetos del cinturón de Kuiper y otros transneptunianos (TNOs) notables (NASA).

La visita de la New Horizons a 2014 MU69 será por tanto la primera y última a un objeto del cinturón de Kuiper en mucho, mucho tiempo. Una misma sonda puede visitar varios asteroides sin problemas —Dawn o Galileo, por ejemplo— gracias a que sus órbitas no están separadas por grandes distancias, pero para viajar hasta el cinturón de Kuiper en un tiempo razonable necesitamos alcanzar una velocidad de escape del sistema solar. Eso significa que nuestra sonda seguirá una trayectoria casi en línea recta como la New Horizons y costará maniobrar para visitar más de un objeto. En 2009 surgió la propuesta de misión Argo, una misión que debía sobrevolar Saturno —para aumentar la velocidad— y Neptuno —para cambiar la trayectoria y estudiar de cerca Tritón, un satélite capturado que inicialmente fue parte del cinturón de Kuiper— antes de dirigirse a algún cuerpo transneptuniano (TNO). Si queremos visitar un objeto concreto lo ideal sería usar la gravedad de Júpiter para acelerar la sonda, así que las ventanas de lanzamiento solamente se repiten cada doce años (o treinta si usamos la gravedad de Saturno).

Pero no nos lamentemos antes de lo previsto. El 1 de enero de 2019 la New Horizons tiene una cita con 2014 MU69. Por lo menos para entonces ya tendrá un nombre más pronunciable, aunque sea Mjölnir o algo por el estilo.

Referencias:

  • http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20171209

45 Comentarios

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amagoamago

Un año queda! Que ganas de que llegue! Pensaba que el color rojizo era por compuestos orgánicos que se formaban en la atmósfera. Pero este cuerpo parece demasiado pequeño (y frio) para tener atmósfera…

eduardoeduardo

El color rojo es debido a que en la superficie tiene una capa de 5 metros de profundidad de helado crema de fresa.

AlcalinoAlcalino

Por supuesto que estera de cerca en tus publicaciones, acompañado de tu lectura de las próximas fotos que tal vez nos de una que otra sorpresa como lo hizo pluton, hay que aprovechar este sobre vuelo sera el único sobrevuelo de este tipo en décadas.

walkurtwalkurt

Como siempre, gracias Daniel por estas entradas.
falta un año aun… que poco tiempo tenemos para una galaxia tan grande…

SBSB

Otro “fuego en la oscuridad”….

Es prodigioso que podamos discernir un objeto de 30 kms de diámetro tan lejos, hay que reconocer que nos ha tocado vivir en una época apasionante…

fisivifisivi

Se va a hacer largo este año esperando nuevas imágenes de la NH. Tras las asombrosas imágenes que obtuvo de Plutón se puede esperar cualquier cosa de los objetos de esa zona, donde el nitrógeno tiene la consistencia de la pasta de dientes y toma formas misteriosas, combinadas con las rocas de agua y los colores de las sustancias orgánicas.

Paul BarbadewPaul Barbadew

¿Y qué pasó con la misión Argo? Supongo que habrá quedado enterrada en el limbo de las sondas olvidadas…

pochimaxpochimax

Muy interesante el experimento de radar y qué precisión. El tiempo de viaje de la señal de radar será de unas 5 horas y 40 minutos. No sé cuánto tiempo dura “oficialmente” el sobrevuelo, pero está claro que han tenido que afinarlo todo bien para que coincida correctamente con la antena apropiada de la DSN.

U-95U-95

Pena que Sedna o cualquiera otro de los grandes esten fuera del alcance de la NH, y sobre todo que no haya misiones previstas para su estudio.

Tenian que haber puesto entre los nombres elegidos Ereshkigal, pero a lo mejor esta reservado para el planeta IX cuando se encuentre.

DavidDavid

Lo más lógico sería darle al planeta IX, si existe, un nombre de dios romano/griego, como todos los anteriores. Podría ser uno muy conocido sin usar (no se me ocurre ahora), pero hay una lista gigantesca de desconocidos y uno de ellos es Terminus, por ejemplo. Que no solo es un dios romano sino una fantástica referencia a la Fundación de Asimov. Personalmente me encantaría.

Charon101Charon101

Y además terminus en latín significa “la frontera”, “el extremo”… sería un sueño jaja aunque me temo que aunque se descubriera mañana y tuviera algo relevante como atmósfera o a saber, en lo que me queda de vida no se visitaría con una sonda a menos que los sistemas de propulsión mejoren sustancialmente… primero los powerpoints, aprobación, desarrollo, lanzamiento, carambolas orbitales y tal, se me va el tiempo porque además de que si existiera un planeta (no otro planeta “enano”) más allá de Neptuno, me temo que será mucho mucho más allá…

ErickErick

Y si además descubrimos que ese Planeta IX ha podido provocar algunas de las extinciones en la Tierra, el nombre Terminus queda muy bien…igual que Nemesis…

ErickErick

Es muy probable que no veamos una misión interestelar pero espero que aunque tarde podamos ver una sonda a los planetas enanos del cinturón de kuiper…Eris, Sedna, Haumea, etc…tantos mundos que pueden ser increíbles sus descubrimientos…

Francisco GaluéFrancisco Galué

Si. En Noviembre del año pasado, si mal no recuerdo, transmitió los últimos datos de su encuentro con Plutón.

Francisco GaluéFrancisco Galué

Como me gustaria que NH hubiera podido fijar curso a Sedna, Quaoar, Makemake,etc. Sera en el futuro que podamos enviar sondas con sistemas de propulsión para llegar mas rápido.

JxJx

Indudablemente que los sistemas de propulsión se irán haciendo mas y mas potentes y mas rápidos. Por el momento lo de la propulsión ionica es una realidad.
En cuanto a ir a esos mundos, solo se puede de una sonda a cada uno de esos mundos a la vez, pues están extremadamente lejos unos de otros. Por ahí dicen que si se enviase una sonda a algunos de estos cuerpos seria a Eris, el cuerpo trans-neptuniano mas masivo conocido en el sistema solar.

miguelmiguel

Hay un par de libros, a mi juicio buenos, Jack McDevit (creo, la memoria y el tiempo desde que los lei) que describen una sociedad desarrollda en el cinturon de Kuipper y la Nube de Ort. Lo que se desprede es que hay muuuuuucho sitio.

Gracias Daniel, a cuenta gotas pero los sucesos interesantes van pasando. El problema es que no parece que el interes por añadir nuevas gotas, sea muy grande.

yaviyavi

Offtopic: Daniel, como podrás imaginar estamos ANSIOSOS de tu análisis sobre el anuncio de la administración Trump de reiniciar el programa lunar tripulado.

AntonioAntonio

No soy Daniel, pero personalmente no hay gran cosa que analizar. Trump no ha especificado ni presupuestos, ni plazos ni nada de nada. Yo lo considero otro brindis al sol como los de Obama, Bush (padre e hijo), etc.

AstrofanAstrofan

Es evidente, pero no ha sido un discurso ( a lo JFK), ni una conferencia de prensa, ni siquiera una propuesta para el presupuesto federal. Ha firmado una directiva presidencial.
Habría que ver que valor tiene en los EEUU una directiva presidencial, que supone juridicamente, que no tengo ni idea.
Lo único que tengo claro es que en los EEUU no se gasta un duro si la cámara y el senado no lo aprueban.

Martínez el FachaMartínez el Facha

Yo tampoco soy Daniel, pero coincido con Antonio.

Los comentarios en SN dejan claro que la administración Trump no cuenta con el capital político suficiente para semejante proyecto.

JulioSpXJulioSpX

Yo menos soy Daniel y creo que los privados llegaran a la Luna y Marte antes que nadie… y sin solemnidades ja ja ja

Jimmy MurdokJimmy Murdok

Si consiguieran matar al SLS y la Orión y concursar un lander se podría hacer con el presupuesto actual y ambas naves comerciales. Mientras tanto, la cosa pinta muy fea.

yaviyavi

Gracias por las respuestas chicos. Nunca me fío de lo que dice el bocaancha del tupés, pero soñar es gratis!

Charon101Charon101

YY lo del anuncio de la Nasa de la misión estadística de Kepler y exoplanetas para este jueves algún avance?

Anon1Anon1

Aprovechando la sonda al máximo. Hasta el último céntimo de presupuesto y gramo de combustible. Jejeje.

José N. AlcaláJosé N. Alcalá

Propongo varios dos nombres para 2014 MU69.
Endovélico: dios celtíbero prerromano, dios de la salud, protector de la tierra y de los bosques, está relacionado con dioses del inframundo como Ataecina: diosa de la noche y de los infiernos.
A ver si la NASA propone concurso público, hacemos campaña como pasó con la estrella Cervantes y ganamos.

fisivifisivi

Hacen falta telescopios gigantes en órbita capaces de explorar todo el sistema solar a la velocidad de la luz, sin tener que esperar quinquenios a que una sonda tome unas pocas fotos al vuelo, aunque sean fantásticas, como las de la New Horizons.

¿Hay algún proyecto, aunque no esté aprobado, para construir telescopios en órbita en lugar de lanzarlos ya construidos?
Quizá con muy poca masa se podría realizar en el espacio una lente de fresnel kilométrica.

ChemaChema

¿Hay alguna razón para la asignación de ejes en el diagrama se la sonda y los impulsores? Es decir, se asigna por ejemplo siempre el eje Y para la antena o el X para la dirección de “avance”?

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