Hoy ha despegado una misión que dará mucho que hablar en los próximos años. Se trata de TESS, la tercera misión espacial dedicada exclusivamente a la búsqueda de planetas extrasolares después de CoRoT y Kepler. TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) descubrirá miles de exoplanetas que, a diferencia de Kepler, podrán ser estudiados a posteriori por observatorios terrestres y otros telescopios espaciales como el James Webb. TESS ha sido lanzado el 18 de abril de 2018 a las 23:51 UTC mediante un cohete Falcon 9 v1.2 que despegó de la rampa SLC-40 de la Base Aérea de Cabo Cañaveral (Florida) en la misión F9-53. El Falcon 9 llevaba la primera etapa B1045, de tipo Block 4, que aterrizó poco después en la barcaza Of Course I Still Love You. La B1045 realizó su primer vuelo y es la última fabricada de tipo Block 4 (la B1046 es la primera de tipo Block 5, o Versión 7 como ahora la llama Elon Musk) y debutará en el lanzamiento del satélite Bangabandhu 1 el próximo mes de mayo.

El lanzamiento estaba originalmente planeado para el 16 de abril, pero un problema con los modelos usados para el sistema de guiado y navegación (GNC) obligó a posponerlo dos días. Una vez más se intentó la recuperación de la cofia, en esta ocasión con el barco GO Pursuit, que debía sacar una de las mitades de la cofia del agua. Este ha sido el 38º lanzamiento orbital de 2018 y el séptimo de un Falcon 9 en lo que va de año. Es la 24ª vez que SpaceX recupera la primera etapa de un Falcon 9. La segunda etapa realizará un encendido para alcanzar una órbita solar y evitar así que pueda convertirse en basura espacial.

Aunque TESS se ha presentado como la misión ‘sucesora de Kepler’ realmente no lo es, ni en el aspecto tecnológico ni en el astronómico. Eso sí, TESS usará la misma técnica que Kepler y CoRoT para detectar planetas: el método del tránsito. O sea, medirá el brillo de las estrellas con gran precisión para detectar la disminución del mismo debida al paso de un planeta por delante del disco estelar. Este método nos da información sobre el tamaño y la órbita del planeta, pero por lo general no sobre la masa (para ello hace falta una detección independiente por el método de la velocidad radial o que haya más planetas en el sistema). Si queremos detectar muchos exoplanetas mediante esta técnica podemos emplear varias estrategias. La primera es la que usó Kepler: apuntar continuamente con un telescopio a una región del cielo repleta de estrellas (por ejemplo, la zona de la Vía Láctea). Esto nos permite maximizar el número de descubrimientos, pero tiene una pega y es que las estrellas observadas son por lo general demasiado débiles y lejanas para ser observadas por instrumentos terrestres u otros telescopios espaciales. ¿Y por qué es esto importante? Pues porque si queremos analizar la composición atmosférica de los exoplanetas usando espectroscopía de transmisión necesitamos una relación señal-ruido elevada, algo imposible si las estrellas están demasiado lejos o son muy débiles.

Por eso TESS usará otra estrategia. En vez de emplear un único telescopio de gran tamaño se usan varias cámaras que cubran una zona muy amplia del cielo. De esta forma seremos capaces de estudiar suficientes estrellas brillantes para detectar un número importante de planetas alrededor de ellas (obviamente, en la bóveda celeste hay menos estrellas brillantes que débiles). Esta técnica presenta no obstante dos problemas. El primero es que, aunque no se requiere un telescopio de grandes dimensiones —Kepler usaba un espejo primario de 1,4 metros de diámetro—, sí que debemos usar varios detectores con su óptica asociada en vez de uno solo, lo que puede complicar el diseño y la calibración de los datos. El segundo problema es que para detectar un gran número de exoplanetas no conviene mantener apuntadas las cámaras a la misma región del cielo durante mucho tiempo y esto implica que no podremos observar de forma continua la mayor parte de objetivos. Eso significa que la mayoría de planetas que descubra TESS serán mundos que estarán muy cerca de sus estrellas. Kepler tenía como objetivo descubrir exoplanetas similares a la Tierra tanto en tamaño y parámetros orbitales (exotierras), pero lamentablemente sus volantes de inercia fallaron justo antes de que lograse este objetivo. Por contra TESS podrá detectar planetas extrasolares de tamaño terrestre, pero su temperatura superficial será muy elevada. A cambio, la ventaja es que los observatorios terrestres o el James Webb serán capaces de analizar las atmósferas de los planetas descubiertos por TESS, si es que tienen.

¿Se puede buscar un compromiso entre ambas técnicas? Sí, se puede, y eso es precisamente lo que hará la futura misión PLATO de la ESA. PLATO observará fijamente una región del cielo con muchas estrellas, pero irá cambiando de zona regularmente, eso sí, con menos frecuencia que TESS (el propio telescopio Kepler en su misión K2 también ha llevado a cabo una técnica parecida). No obstante, puesto que TESS es la primera misión que buscará exoplanetas en estrellas relativamente brillantes es normal que su objetivo sea cubrir todo el cielo para descubrir el mayor número posible.

TESS es un pequeño satélite de 365 kg construido por Orbital ATK usando la plataforma LEOStar-2. La misión está gestionada conjuntamente por el Centro Goddard de la NASA y el MIT (Massachusetts Institute of Technology). El investigador principal de la misión es George Ricker, del MIT. Su único instrumento son cuatro cámaras CCD construidas por el Lincoln Lab del MIT. Cada cámara cubre un campo de 24º x 24º y posee una óptica con siete lentes y un detector formado por cuatro sensores CCID-80 con 6,8 megapíxels. La precisión fotométrica será de 200 partes por millón en el periodo de una hora. Las cuatro cámaras cubren una región del cielo de 24º x 96º en un momento dado. TESS cambiará de región de observación cada 27 días, por lo que tardará dos años en cubrir los 26 sectores en los que se ha dividido la bóveda celeste, 13 por cada hemisferio. En realidad TESS cubrirá el 85% del cielo, pero la mayoría del 15% restante ya ha sido cubierto por la misión K2 de Kepler.

Los sectores se superpondrán cuanto más al norte o al sur de la eclíptica nos encontremos, lo que significa que los polos de la eclíptica serán observados continuamente durante casi un año y así se podrán detectar planetas habitables alrededor de estrellas de tipo K. Mientras observa un determinado sector del cielo TESS se concentrará en una lista de 15.000 estrellas de un catálogo con un total de 200.000 estrellas. Se usarán dos métodos de observación. Por un lado se medirá el brillo de estas 200.000 estrellas con una alta precisión en intervalos de dos minutos y, al mismo tiempo, se obtendrán imágenes completas de un sector entero de 24º x 96º cada media hora (con muchas más estrellas en cada foto). Como resultado TESS adquirirá 27 GB de datos cada día.

TESS podrá apuntar al cielo con una precisión de 3,6 segundos de arco y una estabilidad en el apuntado que garantiza que no se moverá más de 0,05 segundos de arco cada hora. Para ello dispone de cuatro volantes de inercia, uno de ellos redundante, y dos sensores estelares. El sistema de propulsión principal consiste en cuatro propulsores de hidrazina con una capacidad de Delta-V de 268 m/s. La energía será suministrada por dos paneles solares que generarán 530 vatios como mínimo. La plataforma LEOStar-2 en la que se basa TESS se ha usado en otros satélites de pequeño tamaño de la NASA como OCO, GALEX o NuSTAR.

Con el fin de facilitar las tareas de observación el equipo de TESS ha ideado una ingeniosa órbita desde donde el pequeño observatorio realizará su trabajo. Para ello se ha alcanzado un compromiso entre el tiempo de observación en cada sector, la necesidad de transmitir grandes cantidades de datos a la Tierra y el requisito de que TESS observe preferentemente con el Sol a su ‘espalda’ (la temperatura de los CCD debe ser de unos -75 ºC para minimizar el ruido electrónico). Así, la órbita final será muy elíptica, con un perigeo de 108.000 kilómetros y un apogeo de 376.000 kilómetros, es decir, la distancia de la Luna aproximadamente. El periodo orbital será de 13,7 días y la órbita estará en una resonancia 2:1 con la Luna, es decir, por cada dos vueltas de TESS alrededor de la Tierra la Luna efectuará una. Es la primera vez que se usa una órbita de este tipo.

Para alcanzar esta órbita de trabajo TESS  primero tres órbitas y media más pequeñas que concluirán en un sobrevuelo de la Luna. Partiendo de una órbita inicial de 200 x 275.000 kilómetros y 28,5º de inclinación, TESS usará su sistema de propulsión en el perigeo para elevar el apogeo primero hasta los 375.000 kilómetros y luego hasta los 400.000 kilómetros. En esa última órbita realizará el sobrevuelo lunar, a una distancia de 8.000 kilómetros de distancia, y situará a TESS en una órbita provisional con una inclinación de 37º, un perigeo de 108.000 kilómetros y 478.000 kilómetros de apogeo. Posteriormente TESS encenderá su sistema de propulsión en el perigeo para reducir la distancia máxima a 376.000 kilómetros y alcanzar la resonancia 2:1 con la Luna. Esta resonancia asegura que las perturbaciones gravitatorias por culpa de la Luna serán despreciables. La órbita final se alcanzará 60 días después del lanzamiento y el sobrevuelo lunar se producirá alrededor del 17 de mayo.

El centro de control de la misión de Orbital ATK está situado en Dulles (Virginia). TESS usará la red de espacio profundo (DSN) de la NASA para transmitir la ingente cantidad de datos que obtenga y comunicarse con el control de la misión. Cuando TESS pase por el perigeo aprovechará para descargar los datos a la Tierra a una velocidad de 100 megabits por segundo en banda Ka durante un intervalo de cuatro horas. Los datos serán procesados en el Centro Ames de la NASA y revisados por el MIT antes de hacerse públicos.

La mayoría de las 200.000 estrellas que estudiará TESS tendrán un tipo espectral entre F5 y M5. O sea, desde estrellas ligeramente más grandes que el Sol hasta enanas rojas muy pequeñas. Pero, ¿cuántos planetas detectará TESS? Obviamente no lo sabemos todavía, pero serán miles. Como cometamos más arriba TESS observará 200.000 estrellas en conjuntos de 15.000 cada dos minutos, pero también podrá analizar muchas más en las imágenes de gran campo que se tomen cada media hora. Se espera que descubra más de 15.000 exoplanetas de gran tamaño (gigantes gaseosos, gigantes de hielo y minineptunos), pero también unas 200 supertierras y aproximadamente 50 planetas de tamaño parecido al terrestre. El descubrimiento de planetas más pequeños se verá perjudicado por un ligero problema con la óptica que se descubrió demasiado tarde. En total se estima que la cosecha de TESS rondará los 20.000 exoplanetas nuevos.

TESS surgió en 2005 como el proyecto HETE-S dentro del MIT a partir de la experiencia con el satélite HETE-2. En principio se barajó usar entre nueve y doce cámaras y una órbita baja ecuatorial. En 2009 el MIT buscó la colaboración con empresas privadas como Google y posteriormente el Centro Ames de la NASA se sumó a la iniciativa. TESS fue presentada como candidata para las misiones Small Explorer en 2011 y 2012, pero no sería hasta abril de 2013 cuando fue formalmente aprobada por la NASA con un coste de 180 millones de dólares (337 millones en total teniendo en cuenta los gastos de lanzamiento y mantenimiento de la misión).

Inserción en la cofia:

El cohete en la rampa:

Lanzamiento: