Una pequeña vela solar para estudiar las otras lunas de la Tierra

La mayoría de personas, al leer el título de esta entrada habrá pensado «¿pero acaso la Tierra tiene más de un satélite natural?». La respuesta es sí, o más bien no, bueno, algo intermedio. Me explico. Ciertamente la Luna es el único satélite natural estable de la Tierra, pero la palabra clave es «estable». Cada cierto tiempo nuestro planeta captura gravitatoriamente asteroides cercanos (NEOs) que quedan situados en órbitas inestables, de ahí que se les denomine cuasisatélites. Los cuasisatélites se hallan más allá de la esfera de Hill de la Tierra, es decir, para ellos la gravedad del Sol es más intensa que la de la Tierra. Tienen más o menos la misma órbita que nuestro planeta, aunque con una excentricidad ligeramente más elevada. En el transcurso de la historia del sistema solar la Tierra debe haber tenido muchísimos cuasisatélites, pero en la actualidad solo conocemos un puñado. Por el momento se han descubierto cinco cuasisatélites de la Tierra: 2004GU9, 2006FV35, 2013LX28, 2014OL339 y 2016HO3. Como vemos, todos ellos tienen bonitos nombres y están situados entre 40 y 100 distancias lunares aproximadamente (una distancia lunar es 384.000 kilómetros).

Una pequeña vela solar se acerca a un asteroide cercano (NASA).

De todos los cuasisatélites terrestres, 2016HO3 es el más cercano y estable, aunque también el más pequeño. Tiene entre 40 y 100 metros de diámetro, de ahí que a veces se le llame «microasteroide». 2016HO3, un asteroide de la familia Apolo, orbita a una distancia del Sol de entre 0,9 y 1,1 Unidades Astronómicas con un periodo de 366 días. Eso significa que la mitad del tiempo está por dentro de la órbita de la Tierra y adelanta a nuestro planeta; y durante la otra mitad ocurre lo contrario. 2016HO3 permanecerá como cuasiluna de la Tierra al menos durante unos siglos más. Puede que sea un pequeño asteroide, pero su estudio es interesante porque nos ofrece la posibilidad de entender las características de los asteroides cercanos (NEAs) y potencialmente  peligrosos (PHAs). Su cercanía también es una ventaja a la hora de planificar una misión espacial que estudie esta otra luna de la Tierra.

Órbita de 2016OH3 (Paul Chodas/JPL).

Investigadores de los centros Marshall y Goddard de la NASA han propuesto enviar una pequeña sonda a 2016HO3. Evidentemente, la NASA jamás accedería a mandar una sonda tipo Discovery, o más cara, a este asteroide pequeñajo, pero sí que se podría lanzar una sonda de reducidas dimensiones. La propuesta recibe el nombre de New Moon Explorer (NME) y tendría la misma masa que un cubesat 12U, lo que permitiría que fuese lanzada como una carga secundaria en la misión EM-2 (Exploration Mission 2) del cohete SLS de la NASA en 2024 (o bien en una misión anterior de carga). En esta misión el SLS situará a la primera nave Orión tripulada alrededor de la Luna, pero la etapa superior EUS (Exploration Upper Stage) se abandonará en una órbita solar, así que se podrá aprovechar la ocasión para transportar varios cubesats lunares o interplanetarios.

NME estará equipado con una pequeña vela solar de 200 metros cuadrados, permitiendo así realizar todas las maniobras sin necesidad de llevar combustible. No obstante, también se está estudiando la posibilidad de incluir un pequeño motor iónico si el mecanismo de despliegue de la vela termina por ser demasiado complejo y pesado. NME se alimentará de la electricidad generada por dos paneles solares flexibles que, al mismo tiempo, también servirán como antena de alta ganancia. La tecnología de los paneles está basada en el proyecto LISA-T (Lightweight Integrated Solar Array and anTenna) de la NASA. Además, NME incorporará varias soluciones tecnológicas de los cubesats marcianos MarCO que fueron lanzados con la sonda InSight.

Diseño de NME sin la vela solar (NASA).

Pero, a pesar de lo que pudiera parecer, llegar a 2016HO3 no es tan sencillo (se requiere una Delta-V de 4,8-5,5 km/s). No basta con salir del pozo gravitatorio de la Tierra: es necesario alcanzar su órbita, algo especialmente difícil por culpa de la inclinación de 7,8º que tiene el plano otbital de 2016HO3 con respecto a la eclíptica.  Para lograr este objetivo, NME desplegará la vela solar siete días después del lanzamiento y abandonará la gravedad del sistema Tierra-Luna 45 días tras el despegue. La sonda necesitará realizar dos maniobras de asistencia gravitatoria con la Tierra para alcanzar 2016HO3, al que llegará casi tres años más tarde. Durante todo este tiempo permanecerá relativamente cerca de la Tierra, así que las comunicaciones con la misma serán relativamente sencillas.

Secuencia de despliegue de los paneles solares/antena del tipo LISA-T (NASA).

NME estudiará la forma, estructura, densidad, periodo de rotación, temperatura, características del regolito y masa de 2016HO3. Además, gracias al pequeño tamaño de este asteroide se podrán analizar en detalle los efectos Yarkovsky y YORP, dos fenómenos no gravitatorios que alteran continuamente la órbita de un asteroide. Al fin y al cabo, muchísimos asteroides peligrosos que han chocado con la Tierra tenían un tamaño similar a 2016HO3. Entramos en una era en la que sondas cada vez más pequeñas serán capaces de hacer cosas que hasta hace poco solo eran posibles usando naves grandes y caras. Por el momento NME es una simple propuesta, pero qué mejor que comenzar con la exploración de una de las cuasilunas de la Tierra.

Referencias:

  • J.A. Dervan et al., New Moon Explorer Robotic Precursor Mission Concept, http://arc.aiaa.org | DOI: 10.2514/6.2018-5107
  • https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20180003091.pdf


63 Comentarios

  1. Gracias por la entrada Daniel, buen articulo para saber si hay planes con respecto al uso de velas solares, ojala sse haga realidad.
    De paso, consulto, se sabe si hay alguna iniciativa en marcha, mas alla del powerpoint, con el uso de velas solares?

    1. Sobre el uso de velas para viaje intersolar no hay ni siquiera powerpoints, sino sólo bocetos como el que encontrarás en el arxiv con número 1710.10732.

    2. Aunque no se ha usado para propulsión, sino para controlar la orientación, la sonda Hayabusa II ha usado sus paneles solares como vela solar, ahorrando así propelente.

      1. Tomaron la esperiencia de otra sonda japonesa, IKAROS, que pasó cerca de Venus, propulsada por una vela solar, que a la vez era panel fotovoltáico.

  2. Me he quedado con el culo torcido al leer lo de “las otras lunas de la Tierra” XD. Desconocia la existencia de estas 5 cuasilunas.
    Respecto a la propuesta de misión espero que salga adelante, ya que es modesta, simple y usa tecnologías interesantes como los paneles-antena y una vela solar de tamaño importante teniendo en cuenta las dimensiones de 12U.
    Esta nueva génesis de sondas secundárias como las Marco promete buena exploración (si bien con instrumentación limitada) con unos costes de desarrollo y despliegue bajos.
    Ojalà NME salga adelante, si bien con un nombre más molón.

    1. Cinco cuasi-satélites de la Tierra:
      (164207) 2004 GU9,
      (277810) 2006 FV35,
      2013 LX28,
      2014 OL339 y
      (469219) 2016 HO3.

      Los que están en órbita de cerradura con respecto a la Tierra:
      3753 Cruithne,
      2002 AA29,
      2003 YN107,
      2015 SO2 y
      2001 GO2

      La tierra tiene un asteroide troyano en el punto de Lagrange L4:
      2010 TK7

  3. Seria bueno que se lograran fabricar celdas fotosensibles livianas y flexibles para construir velas con ellas, como en esa novela nombrada hace poco en este blog, sobre una cultura hindu transplantada a un cumulo globular cercano. Mundos en el abismo.
    Necesariamente la masa de la vela se incrementaria muchisimo, claro.

    1. No creas… con las últimas tecnologías de lámina fina, la impresión de circuitos en tinta conductora, y con lo que está por venir (que si se invierte en investigación y desarrollo se acelerará en pocos años), no está tan lejos imprimir un panel solar en una vela solar sin aumentar su masa considerablemente.

    2. O quizás una vela modular como los paneles del espejo del James Webb, y que cada sección tuviera una cremallera o algo así. Subes tantas como quieras en un BFR, a 100t el viaje con un trozo de vela. Y el resultado podría ser espectacular. No conozco las características físicas de una vela solar, pero estaría bien que buscasen un material con un equilibrio entre precio y características físicas adecuadas. Pero eso es imposible. Sería un sablazo. Como todo lo aeroespacial.

  4. Podría ser un buen momento para desarrollar tecnologías incipientes, como los cubesats y las velas solares. Aparte de aprovechar el lastre de la segunda etapa de un vector.
    Espero que salga adelante, no tanto con vistas al retorno científico que pudiera tener, sino como demostrador tecnológico para futuras misiones más ambiciosas.

  5. Mientras desayunaba tranquilamente el pasado domingo en una terraza a orillas del Guadalquivir a su paso por Córdoba, me encontré de repente mirando a nuestra querida Luna, ya menguando en su orbita , pero no en su belleza, sobre todo en esas primeras horas de la mañana , y pensé que pasaría si fuese un poco mas grande, incluso el doble. Que espectacular sería que incluso, al ser más grande y estar en plena zona de habitabilidad junto a su planeta, hubiese podido conservar una atmosfera y ser así una pequeña Tierra, que maravilloso sería. Pero de repente se me ocurrió que para nosotros seria seguramente nefasto, nuestro planeta hace tiempo que habria dejado de girar para mirar de frente y fijamente a su enorme compañera, sin olvidar que nuestro nucleo habria dejado de girar tambien hace tiempo debido a las fuerzas de marea y perderiamos nuestro escudo magnetico. Y todo esto con una tostadita con aceite y tomate y un cortado en la mesa….

        1. Sí, pero también es bueno recordar su estabilidad y la existencia de atmósfera (aunque tenue y periódica, por su pequeño tamaño) y glaciares activos en Plutón solamente, si no se descubre lo mismo en Caronte con posteridad: lo cual no descartaría.

          Lo que abre la posibilidad a que la Tierra y una Luna mayor (o no, teniendo en cuenta que Plutón con su atmósfera es menor que la luna terrestre), aún teniendo ciclos de marea distintos a los actuales (o idénticos si fuera el caso de tamaño cercano a Plutón), pudieran ser entornos doblemente habitables y a los que se hubiera adaptado la vida, si así hubiera ocurrido.

          Lo cual, quizá había llevado a mayor diversidad biológica (incluso de formas de vida inteligentes) en este subsistema (algo parecido a la convivencia del homo neanderthalensis y el homo sapiens hasta las grandes glaciaciones donde este primero no se adapto y sucumbio; aunque perdurara su impronta genética en los homo sapiens europeos por el mestizaje); y un temprano, fuerte y acelerado desarrollo de las tecnologías espaciales terrestres y/o selenitas durante la historia de ambos cuerpos (no descartando comercio, guerras y instituciones comunes o asociadas a lo largo de este periodo).

          ESTARÍA GENIAL UN ARTÍCULO DE ESTO:

          Basándonos en lo visto por New Horizons en Plutón. ¿Qué haría falta para terraformar minimamente la Luna? ¿La investigación del sistema Plutón-Caronte podría darnos las claves para adaptar a Selena a características más cercanas a cuerpos como Plutón, Titán, Venus o Marte, aumentando así las posibilidades de actividades humanas en este satélite?

  6. Me llama más la atención el panel solar con capacidad de antena que la vela solar.

    Yo podría en lugar del motor iónico un propulsor de plasma pulsado. (Aunque puede que en iónico estén incluyendo este tipo.)

    1. (164207) 2004 GU9
      es el mas grande de los cinco cuasi-satélites de La Tierra
      su tamaño se estima entre 160 m y 360 m

      P.D.: 2010 TK7, que no es un cuasi-satélite, pero si el único asteroide troyano de la Tierra tiene 500 m

  7. Lo de los otros “casisatélites” de la Tierra ya rondaba las cabezas de los astrónomos desde el siglo XIX. Ya en 1846 el francés Petit anunció el descubrimiento de un segundo pequeño satélite terrestre, En 1898 en Hamburgo el científico Dr. Georg Waltemath anunció que había localizado un sistema de pequeñas lunas que orbitaban la Tierra y antes, en 1865, en la novela “De la Tierra a la Luna / Alrededor de la Luna” Julio Verne hablaba de una segunda luna terrestre.

    Estos cuasisatélites darán mucho juego en el futuro a pequeñas agencias espaciales regionales o nacionales. Si yo fuera de PDL Space empezaría a diseñar una minisonda para el Arion II…

    1. Todo a su debido tiempo. Por lo pronto, pld space ha conseguido su primer contrato de lanzamiento con un centro de tecnología espacial alemán para el 2019. Aún habrá más sorpresas esta semana.

      1. ¿COOOOOOOOOOOOOOMO? ¿España apoyando a una empresa española de alta tecnología con un contrato en vez de con una subvención, a la vez que se genera conocimiento científico y puestos de trabajo de alta capacitación? Pues es una buena idea, ojalá llegue a la mente de los mandamases del Ministerio de Ciencia, aunque me da a mi que últimamente andan un poco despistados en otras tareas 😉

  8. Yo me pregunto por qué diablos no se selecciono ese cuasi luna como destino para la mision ARRM de vaya desperdicio de tiempo y dinero!! ?

      1. La porra que pondría en marcha es la de que el Curiosity se recupere. Lo que no creo que haya nadie que piense o apostara a que no saldrá de ésta. Empieza a preocupar su silencio, tras ya haber acabado la tormenta.

        1. Querrás decir Opportunity, compañero. Y sí, lo cierto es que le quedan pocos días para que desactiven las comunicaciones y le den definitivamente por perdido.

          1. Tristemente si. La MRO fue capaz de verlo al aclararse la atmosfera y no responde a las comunicaciones aunque la NASA se comunique con el varias veces al dia.

            Dawn tambien esta en las ultimas, se estima que le queda hidrazina hasta mediados de mes.

  9. Gracias por esta entrada Daniel. Veo con ilusión el tema de las velas solares, porque me parece que es la única manera de llegar a otra estrella, ahora mismo.

  10. Interesantísimo artículo.
    Estos cuasisatélites parecen el lugar ideal, por su cercanía y por ser pequeños, para ensayar métodos de desvío de asteroides peligrosos.

    Hablando de velas solares y desvío de asteroides, pienso desde hace tiempo que se podría desviar un asteroide generando, mediante una pequeña máquina movida por energía solar, un anillo planetario con polvo extraido del asteroide. No haría falta mucha energía para ello, debido a que la gravedad sería minúscula, sólo habría que darle al polvo una velocidad de unos centímetros por segundo.
    El anillo podría presentar una enorme superficie a la radiación solar, actuando como una vela solar y manteniéndose a la vez unido por gravedad al asteroide, tirando de él. Sería una tracción débil, pero constante, que podría ser suficiente para desviar un asteroide peligroso al que faltasen unos años para llegar a impactar con la Tierra.

  11. Por cierto Daniel, también en la próxima misión EM-1 del SLS en 2019 ? , también hay una misión con cubesat con velas solares, se llama NEA Scout ?

    https://en.wikipedia.org/wiki/Near-Earth_Asteroid_Scout

    Otra misión muy interesante..junto con las otras 12 cubesats que serán microsondas que serán desplegadas durante esta misión, todas ellas muy interesantes…quizás dignas de una entrada ?

    La era de los nanosondas ha comenzado ?

  12. Las velas solares van ganando interés. Eso de navegar “sin combustible” es un argumento de peso para explotar al máximo esta posibilidad con la pequeña ayuda de motores “auxiliares”, al menos para el caso concreto de esta misión. Y tal concepto se mantiene en los cruceros actuales, tanto si hablamos de veleros grandes o pequeños: velas para afrontar singladuras largas y pequeños motores auxiliares para maniobrar en el interior de puerto.

    El paralelismo entre la exploración espacial y las singladuras de los viajeros de la mar sigue dando argumentos de conexión curiosos y, si se me permite, un punto románticos….

    1. Coincido. Me pregunto si sería posible “navegar” por el espacio “de bolina” con una nave propulsada por velas solares. Y hacerlo ya “contra el viento” sería para premio… Personalmente creo que las velas solares (y sus hermanas las fotónicas/microondas) tienen mucho futuro para el desplazamiento de cargas no tripuladas por el Sistema Solar.

      1. Lo veo difícil, Hilario. Hay que recordar que navegar en bolina (en ceñida, esto es cerrando el ángulo con respecto a la dirección del viento real) es algo que tardó mucho tiempo en conseguirse. Los barcos de la época de Colón sólo podían navegar en popa cerrada (con viento desde atrás) o desde las aletas (las partes de los costados más atrasadas). En el s. XVII y XVIII ya se conseguían buenos traveses (viento de costado a 90 grados de la proa y popa del barco). No fue hasta el siglo XIX en que apareció el aparejo marconi en que los barcos empezaron a conseguir buenos ángulos de ceñida contra el viento. Y los máximos representantes de esta forma de navegar fueron los “clipper” que hacían la ruta del te.

        Suelto este tocho para decir que conseguir “navegar” en bolina con viento solar, apuesto no será fácil y seguro que habrá que desarrollar mucho el conocimiento y técnica de navegación con las velas solares.

        Un saludo.

          1. La carena (el diseño del casco) también ha ido evolucionando. Hoy día se intenta bajar el peso todo lo posible y la quilla ha pasado de ser “corrida” en los primeros diseños, a quillas “tipo alerón” o “pata de elefante” con bulbo de plomo abajo (para algunos diseños) en los cruceros actuales y los barcos regateros (de carreras).

          2. A eso me refería, a la quilla alerón. Por no hablar del efecto aerodinámico de sustentación que se produce en las velas de los veleros cuando cortan de ceñida… Bueno, dejemos los veleros terrestres en paz.

            Según he leído, las velas solares de la primera generación podrían alcanzar entre 20 y 30 km/s al cabo de un año y otras mas avanzadas, según la ESA, podrían superar los 100 km/sg, y algunos estudios apuntan incluso a los 1.000 km/sg., estando las orientaciones idóneas de las velas aproximadamente a 35,5º con respecto al Sol.

            Si os interesa, os recomiendo el artículo “Velas solares” de la Wikipedia. Muy completo.

        1. …ya que parece que te interesa la navegación de “velas solares”, aprovecho para recomendarte una novela de Michael Flynn; El naufragio de “El río de las estrellas”. Es una novela de ccff dura, muy realista.
          Para mí, de lo mejorcito en ccff desde el año 2000.

    2. Y si además aprendiéramos a tejer velas en el espacio, con materia recolectada fuera de la Tierra, cuanta masa de cohete se ahorraría…

      Quizá las mayores dificultades para usar velas solares son su compactación en la carga de un cohete y su despliegue una vez en órbita, así que fabricarlas en el espacio podría ser una solución. Si se pudiera enviar el material en bruto, por ejemplo a la ISS, y allí, con una ipresora 3D que funcione en el vacío, fabricarla ya desplegada aprovechando la ingravidez…

  13. Las velas solares son para los románticos, pero es todo un proceso muy engorroso que solo merece la pena para pequeñas cargas.

    Lo único interesante de esas cuasilunas es que me parecen propicias para empezar a ensayar la perforación en asteroides, Utilizar una a modo de estación espacial, perforando un túnel de lado a lado para introducir el hábitat, tendríamos unas paredes de roca como protección de un grosor que no podríamos soñar construyendo la estación con material lanzado desde la tierra. Algo así lo vería mas interesante que la Gateway, un proyecto innecesario cuando a la luna se puede ir directamente.

    1. No lo sé. Si es un asteroide grande, a ver cómo lo mueves. Y si es pequeño, como Ryugu o Itokawa, más que una roca sólida parece una escombrera espacial… no veo claro que puedas perforar ahí y que se mantenga sólido y estable el túnel.

      1. Ups te refieres a las velas solares? Te mal entendí disculpa pensé que decías las estaciones. Claro, se pueden hacer del tamaño de Texas y mas delgadas que un cabello humano desplegadas en la órbita de mercurio y propulsadas con láser y… entonces el ahorro empieza a convertirse en pesadilla.

        Las velas solares están bien para nanosondas, porque la proporción entre el tamaño de la vela y la carga y los problemas que surjan derivados de su tamaño son logísticamente manejables, pero velas como Texas traen problemas del tamaño de países.

  14. Supongo habrá que ir hasta allí para saber si es un conglomerado o una pieza monolítica, yo no lo sé pochimax, pero fuera lo uno o lo otro o una mezcla de ambas posibilidades (una pieza de roca recubierta de escombros) sigue siendo igual de estimulante un conjunto de misiones de esas características, intentar perforar o situar un hábitat en su interior incluso si es un conglomerado de material relativamente suelto, extraer piedra a piedra mientras se introduce un armazón para evitar que colapse o que lo rodee una red que evite que se deshaga, o fundir su superficie y crear un cascarón rígido o simplemente extraer el conglomerado en bruto y rodear el hábitat por ejemplo (aunque parezca surrealista una “casa” de piedra en el espacio)
    No digo que tengan que mover el conjunto del asteroide de la órbita que tiene ni hacerlo rotar más deprisa para dar sensación de gravedad con la centrífuga. Digo que están cerca y que es estimulante encontrar cuerpos como esos así tan cerca para experimentar técnicas, porque es un montón de material manejable… Y porque Hilario, si vas a fabricar cosas en el espacio, el material lo sacaras de algún lado, y digo yo que esos cuasisatelites me parecen buen sitio, y mejor que llevar los materiales desde ahí a otro punto para experimentar con el espacio profundo, hacerlo ahí mismo que ya están. Y lo mismo para el troyano, que de 200 a 300 metros de material (otros dicen que 500 m) da para mucho.

  15. OF: Hay que felicitar a los chicos de PLDSpace, que han firmado su primer contrato de lanzamiento con una empresa tecnológica alemana para octubre de 2019!

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 1 octubre, 2018
Categoría(s): ✓ Astronáutica • NASA • Sistema Solar