Hayabusa 2: a las puertas del asteroide Ryugu

Por Daniel Marín, el 19 junio, 2018. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Japón • Sistema Solar ✎ 65

No todos los días podemos asistir al descubrimiento en directo de un nuevo mundo. Sigue siendo un proceso fascinante, aunque en este caso se trate de un mundo tan minúsculo como el asteroide 162173 Ryugu, de apenas 900 metros de diámetro. Y todo gracias a la sonda japonesa Hayabusa 2, que está en la etapa final de aproximación a Ryugu. Hoy mismo la nave se encuentra a menos de 150 kilómetros de su objetivo y por primera vez podemos ver detalles de su hasta ahora desconocida superficie. Pero Hayabusa 2 no solo nos mostrará los detalles de un nuevo asteroide, sino que además traerá a la Tierra muestras del mismo. Con un poquito de suerte, a finales de 2020 podremos tener un pedazo de Ryugu entre nosotros.

Ryugu visto por Hayabusa 2 el 17 de junio de 2018 (JAXA/Roman Tkachenko).

Hayabusa 2 (はやぶさ2)  fue lanzada el 3 de diciembre de 2014 con el objetivo de repetir y mejorar la hazaña de su predecesora, la sonda Hayabusa, que en junio de 2010 se convirtió en la primera nave espacial que trajo a la Tierra una muestra de un asteroide. Desgraciadamente, tras diversas peripecias, Hayabusa solo pudo recolectar unas 1.500 partículas del asteroide Itokawa. Por contra, se espera que Hayabusa 2 traiga una cantidad de muestras de Ryugu que al menos se pueda ver a simple vista sin necesidad de microscopio. Para llegar hasta Ryugu, un asteroide cercano (NEO) de tipo Apolo también conocido como 1999 JU3, Hayabusa 2 ha tenido que usar su sistema de propulsión iónico y una asistencia gravitatoria de la Tierra. El sobrevuelo de nuestro planeta se llevó a cabo el 3 de diciembre de 2015 y le permitió a la sonda cambiar la inclinación del plano de su órbita para que coincidiese con la del del asteroide (el tipo de maniobra más costosa que hay en términos energéticos).

La Tierra vista por Hayabusa 2 el 3 de diciembre de 2015 (JAXA).

Después de un breve periodo de prueba los cuatro motores iónicos Mu10 (μ10) estuvieron funcionando continuamente entre marzo y mayo de 2016 y, posteriormente, entre noviembre de 2016 y abril de 2017 (siempre entre dos y tres motores al mismo tiempo, nunca los cuatro a la vez). La última fase del encendido del sistema de propulsión iónico comenzó el 10 de enero de 2018 y finalizó el 3 de junio después de conseguir una Delta-V de 393 m/s y gastando 24 kg de xenón en el proceso (sigue habiendo 42 kg en los tanques). La Delta-V total debida al minúsculo pero constante empuje de los motores iónicos ha sido de 1 km/s aproximadamente.

Trayectoria de Hayabusa 2 para llegar a Ryugu (JAXA).
Motores iónicos de Hayabusa 2 (JAXA).
Sonda japonesa Hayabusa 2 (JAXA).

El 26 de febrero la sonda detectó a Ryugu con su cámara por primera vez y en mayo de este año comenzó la fase de navegación óptica en la que la sonda ha empleado sus propias imágenes de Ryugu para perfilar su órbita, una operación necesaria teniendo en cuenta que la incertidumbre en la posición de Ryugu a partir de las efemérides disponibles de su órbita ronda los 220 kilómetros. Para este objetivo primero se usó el sensor estelar —de mayor campo de visión— y luego la cámara principal ONT (Optical Navigation Camera) a partir de una distancia de 2.600 kilómetros.

Primera imagen de Ryugu captada por Hayabusa 2 el 26 de febrero de 2018 (JAXA).
Imágenes de navegación de Ryugu (JAXA).

La fase de aproximación propiamente dicha se inició el 3 de junio, a 3.100 kilómetros de distancia, y terminará el 27 de este mes, cuando Hayabusa 2 se haya acercado a 20 kilómetros de Ryugu y su velocidad relativa con respecto al asteroide sea nula.

Fase de aproximación a Ryugu (JAXA).
Ryugu visto por la cámara ONC-T de Hayabusa 2 el 10 de junio (JAXA).

El 7 de junio la cámara infrarroja TIR (Thermal Infrared Imager) captó a Ryugu y seis días más tarde la sonda ya se encontraba a 920 kilómetros, lo que permitió obtener una imagen del asteroide de diez píxeles de ancho. El 16 de junio, a una distancia de 700 kilómetros, Hayabusa 2 grabó unas cincuenta imágenes del asteroide para medir su periodo de rotación con precisión. En estas imágenes se pudo vislumbrar por primera vez la forma irregular de Ryugu, que recordaba vagamente a la de un octoedro. El 17 de junio varios detalles de la superficie ya eran claramente visibles, incluyendo cráteres y lo que parece ser una cordillera ecuatorial probablemente relacionada con su periodo de rotación. La forma de Ryugu recuerda a los modelos de otros asteroides cercanos como Bennu —que será explorado por la misión OSIRIS-REx— y 2008 EV5 —propuesto para ser estudiado por la misión europea MarcoPolo-R—, ambos asteroides más pequeños que Ryugu y con un periodo de rotación más corto.

Ryugu visto el 13 de junio (JAXA).
Secuencia de imágenes de ONC-T tomadas entre el 14 y el 15 de junio (JAXA).
Ryugu visto por Hayabusa 2 el 17 de junio (JAXA).

Hayabusa 2 completará oficialmente esta fase de acercamiento el 27 de junio. Para conseguir su objetivo la sonda realizará ocho maniobras propulsivas de corrección de su órbita, denominadas TCM (Trajectory Correction Maneuver), usando sus propulsores de hidrazina. A partir de entonces la órbita de la sonda será similar a la del asteroide y podrá dedicarse a observarlo en detalle a una distancia de entre 5 y 1 kilómetros para elegir un lugar de aterrizaje. El primer intento de aterrizaje —más bien un «acoplamiento» debido a la baja gravedad de Ryugu— se producirá entre septiembre y octubre, dependiendo de las características precisas del terreno. Hayabusa 2 desplegará unas cinco esferas reflectantes de pequeño tamaño que servirán para marcar la posición de los lugares candidatos y facilitar el aterrizaje mediante navegación óptica autónoma de la sonda.

Maniobras TCM que realizará Hayabusa 2 para alcanzar Ryugu (JAXA).

Hasta mayo del año que viene se llevarán a cabo dos intentos de aterrizaje adicionales antes de desplegar el pequeño aterrizador europeo MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) y el trío de pequeñas subsondas MINERVA II. Estas subsondas han sido denominadas «rovers», aunque en el extraño ambiente de baja gravedad de la superficie de Ryugu no usan ruedas para desplazarse, sino palancas y muelles. La sonda también «atacará» a Ryugu disparándole un proyectil de cobre de 2,5 kg mediante una carga hueca. El proyectil, que chocará contra la superficie a 7.200 km/h, viaja en el experimento SCI (Small Carry-on Impactor). Este experimento se separará de Hayabusa 2, que se encontrará en el otro lado del asteroide en el momento del impacto, pero la sonda también desplegará la cámara DCAM3 (Deployable Camera 3) para filmar el violento acontecimiento. Hayabusa 2 abandonará el asteroide entre noviembre y diciembre de 2019 y la cápsula con las muestras entrará en la atmósfera terrestre un año más tarde, aterrizando poco después en Woomera (Australia).

Todos estos cacharros se separarán de Hayabusa 2 en el transcurso de su misión (JAXA).

Ryugu es un asteroide carbonáceo de tipo C con un diámetro de 0,9 kilómetros y un periodo de rotación de 7 horas y 38 minutos que tarda 1,3 años en dar una vuelta al Sol. Este tipo de asteroides es rico en volátiles (hielos) y sustancias orgánicas y se cree que ha permanecido relativamente intacto desde la formación del Sistema Solar, por lo que su estudio es una prioridad para la comunidad científica internacional. En 2023 la sonda OSIRIS-REx de la NASA también traerá a la Tierra muestras de Bennu, otro asteroide de tipo C, aunque es más rico en sustancias orgánicas que Ryugu por tratarse de un asteroide de subtipo B. OSIRIS-REx es una sonda mucho más cara que Hayabusa 2, aunque a cambio también traerá una cantidad significativamente mayor de muestras.

Instrumentos de Hayabusa 2 (JAXA).

Hasta hace unos días Ryugu era un pequeño punto de luz en el cielo. Hoy, gracias a Hayabusa 2, ya es un lugar. Poco a poco veremos nuevas características geográficas de este pequeño cuerpo y, sin duda, nos vamos a llevar más de una sorpresa. Y lo mejor es que todos podemos ser partícipes de este proceso de exploración casi en tiempo real. ¿No es maravilloso?



65 Comentarios

  1. La cordillera central se parece bastante a la que tienen algunos satélites que orbitan cerca de los anillos de los gigantes gaseosos, como la pequeña luna Pan.

    Por otra parte, impresionante la fase de aproximación al asteroide, sobre todo cuando es un mundo totalmente desconocido hasta el momento y hay que ir improvisando sobre el camino (o sobre el espacio en este caso).

    «Todos estos cacharros se separarán de Hayabusa 2 en el transcurso de su misión (JAXA).»

    Ni que se fuese desintegrando en el proceso xD

      1. Yo también he pensado lo mismo. Y después de leer este paper: https://arxiv.org/abs/1805.08682 » The peculiar shapes of Saturn’s small inner moons as evidence of mergers of similar-sized moonlets» me hace dudar de que haya permanecido «relativamente intacto desde la formación del sistema solar.

        Que por cierto… Algunas de las formas parecen poder explicar la formación de un cuerpo alargado como 1I/Oumuamua.

    1. Otra cosa más, tiene su aire a anime de ciencia ficción con la nave nodriza propulsada con motores iónicos lanzando landers, un impactor, y una cámara para observar el impacto,

      Suerte JAXA.

  2. ¿Que método va a usar para tomar las muestras? ¿Una pértiga con chorro de aire como OSIRIS-REX?

    Lo de la carga hueca tampoco me queda claro. ¿Usa el efecto de carga hueca para acelerarlo o el proyectil de cobre es una carga hueca?

    1. El proyectil de cobre es una carga hueca (la mayor parte de cargas huecas están hechas de cobre), no hay nada sobre lo que acelerar el proyectil con una carga hueca, excepto la propia sonda… y no sería plan.

      1. El problema era que había entendido que el experimento y la carga hueca eran cosas distintas pero la carga hueca es en si el experimento. Por que conociendo como funcionaba una carga hueca me parecía raro que llevara un experimento tipo acelerometros.

    2. «A 5-gram Tantalum bullet is shot onto the surface at the velocity of 300 m/s at the timing of
      touchdown, and the ejecta will be put into a sample catcher through a sampler horn under a microgravity condition.»

      ¿Una carga hueca es un explosivo con forma de cavidad que se recubre de un metal dúctil y pesado, no? Al detonar el explosivo el cobre se deforma y acelera formando un proyectil.

  3. Fantástico yo espero con ansias el despliegue de el inpatador de esta misión que sin duda abrirá el primer antecedente para la minería espacial

  4. Ola, el caso es que no sabemos a qué se debe esa prominencia ecuatorial que hemos visto, como decís, en otros cuerpos. Podría ser un efecto de la rápida rotación cuando todavía se encontraban muy calientes en estado semilíquido o, dicho de otra manera, no totalmente solidificado.

    Me uno a las felicitaciones para la agencia japonesa.

    1. A mi me parece más probable que la cordillera ecuatorial se haya formado debido al deslizamiento hacia el ecuador de material sólido suelto, porque la rotación resta más fuerza a la gravedad en el ecuador, donde el radio desde el eje de rotación es mayor. Tengo entendido que muchos asteroides están formados por la agregación de rocas y polvo, unidos con poca fuerza.

      Será muy interesante ver cuanto material se desprende en el impacto del proyectil. Puede que se desprenda mucho si el asteroide está compuesto por partículas poco cohesionadas.
      Si buena parte de ese material se queda en órbita, unido por gravedad al asteroide, puede aumentar mucho la superficie expuesta a la radiación solar. Quizá el empuje constante de esa radiación sobre esa superficie extra, actuando como una vela solar, podría desviar el asteroide mucho más que el impacto.

      Será digno de ver cuanto se modifica la trayectoria de Ryugu después de la visita de Hayabusa 2, para aprender a desviar asteroides peligrosos.

      Saludos

  5. Qué ganas tengo de ver esas imágenes más cercanas de la superficie de este pedrusco.

    Por cierto, por ahí andan diciendo que se parece al cubo Borg de «Star Trek»… Veo que no solo las abuelas y las tías ven parecidos extraños…

    1. Si nos ponemos friquis recuerda a la proyeccion de la Estrella de la Muerte que sale en el Episodio IV, cuando estan todos en Yavin IV discutiendo como atacarla, que tiene el superlaser en el ecuador. O hasta a un d8.

  6. La verdad es que el concepto de transformación de una roca en el sistema solar y el momento de creación del sistema solar, me recuerda lo poco que sé de nada. Lo miraré, a ver, de qué están compuestos los discos de acreción, y qué significa para las ciencias del espacio el momento de creación del sistema solar. No sé si se refiere a la acumulación de materia en forma de planetas o si bien incluye algún periodo posterior de choques entre los planetas o posible situación parecida. También no sé los agentes de transformación de un asteroide es por una atmósfera (si fuera un planeta), la acción del sol, radiación atómica, u otra cosa.

    Este tipo de misiones podrían ser las precursoras de futuros planes de minería espacial u obtención de recursos (Si llegan a hacer suficientemente baratos los lanzamientos y los robots para obtener los recursos). Quizás sería más rentable acercar un asteroide a Marte, en vez de traer algunos tipos de recursos de la tierra.

    Gracias por el artículo.

    1. Acabo de mirar en youtube un artículo de national geografic, sobre la formación del sistema solar ya que quería entender algo de de qué manera sirve visitar un asteroide y nada, necesito una bomba de oxígeno para asimilar las ideas. Muy interesante todo, pero es muy complicado aunque te lo cuenten muy desmenuzado.
      La alternativa a visitar asteroides en el espacio es revisar los meteoritos que no se desintegran en la atmósfera. Supongo que visitan el asteroide para validar las teorías existentes.
      50 años después de visitar la luna, se siguen analizando las muestras de roca traídas de las misiones apolo. En fin … tendría que ver el documental varias veces para terminar de asimilar ideas y recordar algo de lo que dicen.

  7. «Estas subsondas han sido denominadas «rovers», aunque en el extraño ambiente de baja gravedad de la superficie de Ryugu no usan ruedas para desplazarse, sino palancas y muelles.»

    ¿Más info sobre las minisondas?

  8. ¡¡¡ cuatro motores iónicos !!!

    ¿Se sabe cuanto empuje genera cada uno de ellos?
    ¿cuanto tiempo estuvieron funcionando? ¿cuanto combustible gastaron? ¿cuanta electricidad necesitaron?

    1. Los motores iónicos no usan «combustible», se explusa Xenón, que como bien pone en el artículo, se han utilizado 24kg de 68 totales, supongo que tu duda sobre cuanto combustible gastaron iba por ahí.

      El empuje gereado por cada motor de la sonda según especificaciones es 10 mN con un impulso específico de 2,800 segundos.

      Respecto de cuanto tiempo estuvieron funcionando… también lo pone en el artículo (a ver si leemos con más calma… hehehe), «Después de un breve periodo de prueba los cuatro motores iónicos Mu10 (μ10) estuvieron funcionando continuamente entre marzo y mayo de 2016 y, posteriormente, entre noviembre de 2016 y abril de 2017 (siempre entre dos y tres motores al mismo tiempo, nunca los cuatro a la vez)»

      Y en cuanto a la electricidad que ha sido necesaria, eso ya no te lo se decir, en las especificaciones de la sonda se indica que el sistema necesita entre 250 y 1200 watts.

      1. Para que quede mas clara la estupenda respuesta de Txemary, simplemente añadir que 10 mN (milinewtons) equivalen a 0,01 Newtons o 1,020 gramos. Es decir, que los cuatro motores iónicos de la sonda japonesa proporcionan un empuje de 4 gramos. Pero en realidad, como solo han funcionado dos o tres al tiempo, el empuje no ha pasado de 3 gramos.

        Hayabusa 2 tenía una masa al lanzamiento de 600 kg, lo que significa que en condiciones teóricas podría recibir un empuje de 0,000005G en el caso de tres motores funcionando. Es decir, que su velocidad aumentaría 0,18 metros por segundo cada segundo. Ello supone, si no me he equivocado con los cálculos hechos con la calculadora del móvil, que en condiciones ideales tardaría 343 días en alcanzar una velocidad de 5.300 km/h.

        Vamos, que tiene mérito lo de los japoneses.

        Por fortuna, ya existen motores iónicos mucho mas potentes. El X3 de la NASA alcanzó en octubre pasado un empuje de 5,4 Newtons a una potencia de 250 miliamperios.

        El futuro es iónico.

        1. Y repito, antes de que nadie me saque los colores, que es un cálculo burdo que no tiene en cuenta montones de aspectos fundamentales como la velocidad orbital dela sonda, la variación de su masa por el consumo de xenon, las influencias gravitatorias, la pérdida de potencia eléctrica con la distancia al sol… Calcular los parámetros de una nave dotada de un motor de empuje constante es muy complicado.

        2. No tiene mucha importancia… pero es que soy autista y me vuelven loco los números, jeje
          No creo que sean 18cm/s la aceleración no??
          Sino esos 5300Km/h se conseguirian en 2hs y media.

          Slds,

        3. En equivalencia terrestre, 0,01N serían 0,1g; pero es un detalle. Muchas gracias por la explicación, Hilario. Y me encanta que el X3 vaya tomando ese empuje…

          1. A fe de ser precisos, debería haber dicho que 0.01 Newtons equivalen a 1,02 gramos-fuerza (gf) para diferenciarlo del gramo-masa. Por ello, la sonda recibiría un empuje de 3 gramos-fuerza.

            También debería haber dicho que el Newton es una unidad de fuerza y es la fuerza que le imprime a un kilogramo-masa la unidad de aceleración. Esa relación es constante, el valor de G varíe:

            F = 1 kg-f = 1 kg * 9.80665 m/s² = 9.80665 N

            Es decir, la fuerza de empuje que se obtiene a partir de una misma masa varía según la aceleración gravitatoria tomada como referencia. Lógicamente, los cálculos los he hecho tomando como base la aceleración de G terrestre.

            Sobre el motor iónico X3 de la NASA que está pulverizando records, podéis saber más en:

            europapress.es/ciencia/misiones-espaciales/noticia-motor-imposible-nasa-sigue-liza-viaje-marte-20180220113447.html

            gizmodo.com/el-nuevo-propulsor-de-iones-x3-de-la-nasa-bate-records-1819800404

            spaceflightinsider.com/organizations/nasa/x3-ion-thruster-propel-us-mars/

            space.com/38444-mars-thruster-design-breaks-records.html

            Este año estaban previstas nuevas pruebas con tiempos de funcionamiento de 100 horas. El motor pesa 227 kilos y ha generado empujes de 5,4N funcionado con potencias de 102 Kw, la mitad de lo requerido para misiones marcianas.

            Imaginaros una nave de 100 toneladas propulsada por cuatro de estos motores, alimentados por un reactor de fisión compacto y que cada uno alcanzase un empuje de 6N (una extrapolación de lo que dice la NASA). Estaríamos hablando de un empuje combinado de 24N (si lo preferís, 2.45 Kg-fuerza). Para una masa como la propuesta, estaríamos hablando de una aceleración de 0,0002401 m/s² (es decir, 0,86 km/s al cabo de una hora de empuje) .

            Retomando los cálculos burdos con la calculadora del móvil y sin tener en cuenta otros parámetros como los descritos más arriba, si el empuje se mantuviera durante 168 horas (es decir, 7 días), la velocidad final de la nave sería de 144 km/s. En ese momento apaga los motores y se mueve por inercia durante 265 horas (11 días) al cabo de los cuales se da la vuelta e inicia la desaceleración, que dura otras 168 horas. Al final, tras una singladura de 25 días, habrá recorrido unos 225 millones de kilómetros.

            De la Tierra a Marte en cosa de un mes. ¿Qué os parece?

          2. Sería una nave impresionante… aunque a mí no me convence el uso de la fisión por seguridad y prefiero la fusión (aún no lograda y que tardará más que el desarrollo de los motores iónicos) y, mientras tanto, viajes de dos años.

            Ahora bien, los motores iónicos para eliminar basura espacial o dar mantenimiento a satélites operativos estaría genial.

          3. Joder Hilario (y demás), menuda explicación, mil gracias, porque a ese nivel de precisión no llegaba ni de coña…

  9. Perdonar el offtopic sobre el artículo anterior de Daniel: en Microsiervos una entrada sobre un juego sobre un simulador de un rover en Marte «Red Rover» con los mapas basados en los datos enviados por la Mars Reconnaissance Orbiter.

  10. OFF TOPIC
    Y mañana sábado por la noche, señores… ¡¡Sesión de cine doméstica!!
    «SALYUT-7»
    La disfrutaré con cerveza fría, palomitas y mi hijo, que seguro va a flipar con las escenas de acoplamiento de la Soyuz con la Salyut.
    Qué bueno es tener línea de 100 megas… Es que no tardas nada en bajarte 7 gigas de material de divulgación científica… 😉
    Gracias, Putin.

      1. Y antes de que nadie empiece a protestar, os aviso de que si la peli me gusta tanto como preveo, me compraré el Bluray para que comparta espacio en mi colección con «Apolo XIII».

  11. Otro off topic:
    «La ESA da luz verde a la fase de producción del Ariane 6»
    En la última reunión del Consejo de Dirección de la Agencia Espacial Europea (ESA) celebrada en París a mediados de la semana pasada, los países miembros de la Agencia han acordado aportar alrededor de 300 millones de euros adicionales para la finalización del desarrollo del nuevo lanzador europeo Ariane 6 y dar luz verde a su fase de fabricación.
    fly-news.es/esa-espacio/la-esa-da-luz-verde-la-fase-produccion-del-ariane-6/

    1. Otro clavo en el ataúd del James Webb, preparado para el Ariane 5. Antes era partidario de que se enviase a pesar de los pesares; después de leer sobre las barbaridades de Northrop Grumman por mí que se cancele.

  12. Perdón por el offtopic pero como espaciotranstornado que no conoce a muchos espaciotranstornados en persona no se me ocurre nada mejor que esto para preguntaros unas cosas, que van a ir relacionadas con divulgación, y cuando lo tenga listo os lo enseñaré (y os molará)

    Necesito asociar los siguientes colores con objetos astronómicos, a poder ser para niños/preadolescentes, vale cualquier cosa estrella/asteroide/cometa/galaxia/planeta/planeta enano/sonda/cohete, cualquier cosa que esté relacionada con el espacio, que es lo que quiero

    Rosa, Magenta, Naranja, Lima, Lila, Verde, «color carne, en inglés «Tan»»,

    Se os ocurre alguna cosa que sea de estos colores?

    Mil gracias!

    1. Rosa- Nebulosa LHA-120-N 11
      Magenta- Nebulosa Butterfly
      Naranja – Titán
      Lila – Nebulosa del cangrejo
      Lima – Nebulosa IC 1295
      Tan- Venus (color atmosférico, no el montaje naranja de superficie que circula por ahi)

      Menos mal que estan las regiones gaseosas para darle color al tema XD

  13. offtopic
    Cerca de 80 posibles exoplanetas han sido descubiertos minando los datos del Kepler.
    https://phys.org/news/2018-06-exoplanet-candidates.html
    Lo que pasa es lo de siempre : supertierras, gigantes gaseosos, etc. No creo que alguna sea tierra rodeando una escasa estrella amarilla como la nuestra a una distancia dentro de la goldilock.
    En definitiva eso se traduce en chamuscantes llamaradas y radiación, además de fijación por marea (tide locking).

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Por Daniel Marín, publicado el 19 junio, 2018
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