Lanzamiento de la sonda Lucy de la NASA: una misión de doce años para estudiar los asteroides troyanos

Por Daniel Marín, el 17 octubre, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Lanzamientos • NASA • Sistema Solar ✎ 60

Ya tenemos una nave espacial rumbo a los asteroides troyanos. El 16 de octubre de 2021 a las 09:34 UTC la empresa ULA (United Launch Alliance) lanzó un cohete Atlas V 401 desde la rampa SLC-41 de la Base Aérea de Cabo Cañaveral en la misión AV-096. El cohete llevaba a bordo la sonda Lucy de la NASA, que alcanzó la velocidad de escape terrestre tras dos encendidos del motor RL10C-1 de la segunda etapa Centaur. La sonda se separó de la Centaur 58 minutos después del despegue para dar comienzo una misión de doce años y más de seis mil millones de kilómetros en la que visitará seis sistemas de asteroides —algunos de estos asteroides poseen lunas—, la mayoría de ellos asteroides troyanos. Para ello, la nave deberá realizar cinco maniobras de espacio profundo y tres maniobras de asistencia gravitatoria con la Tierra. Este ha sido el primer lanzamiento más allá de la órbita terrestre en lo que va de año.

Lanzamiento de la sonda Lucy (ULA).

La ventana de lanzamiento para la misión, que se abría hoy día 16 de octubre, tenía una duración de 21 días, aunque, afortunadamente, no ha sido necesario aprovecharla en toda su extensión. Como anécdota, la primera etapa (CCB) del Atlas V de esta misión fue originalmente asignada al segundo vuelo (OFT-2/AV-082) de la cápsula Starliner, pero después de que la problemática nave de Boeing no pudiese despegar se decidió sustituir la etapa Centaur con dos motores RL10 por una clásica con un solo motor y usarla para la misión Lucy. Lucy fue seleccionada en 2017 como la 13ª misión de tipo Discovery de la NASA, es decir, las misiones planetarias más económicas de la agencia espacial (pese a todo, Lucy ha costado 981 millones de dólares en total, casi el coste de lo que antes era una misión New Frontiers). En menos de cinco años, la NASA ha conseguido desarrollar y lanzar una misión planetaria compleja, todo un logro que merece ser reconocido.

Recreación de Lucy (NASA).
Emblema de la misión (NASA).
Sonda Lucy (Lockheed Martin).

Los asteroides troyanos son aquellos que se encuentran alrededor de los puntos de Lagrange L4 y L5 de la órbita de Júpiter, es decir, están situados 60º por delante y por detrás del gigante joviano. Hay miles de estos cuerpos y, de hecho, su número es comparable al de los asteroides «clásicos» del cinturón principal (o sea, los situados entre Marte y Júpiter). Aunque se denominan genéricamente troyanos, los asteroides situados alrededor del punto L4 —el primero en dirección de avance de la órbita— se conocen como «griegos» o «el grupo de Aquiles», mientras que los situados en L5 son los troyanos propiamente dichos.

Misión de Lucy (Lockheed Martin).
Tamaño relativo de los asteroides que visitará Lucy (NASA).
Posible mecanismo de formación de los troyanos (NASA).

Durante los doce años que durará su misión primaria, primero Lucy llevará a cabo dos encuentros con la Tierra para alejar su afelio y, luego, pasará por el asteroide (52246) Donaldjohanson el 20 de abril de 2025. Donaldjohanson es un asteroide del cinturón principal y, por tanto, no es un objetivo prioritario de la misión, pero servirá para calibrar los instrumentos de la nave. Lucy seguirá camino a los troyanos L4 —o sea, los «griegos»— para estudiar cuatro asteroides de este grupo: (3548) Eurybates y su satélite Queta el 12 de agosto de 2027, (15094) Polymele el 15 de septiembre de 2027, (11351) Leucus el 18 de abril de 2028 y (21900) Orus el 11 de noviembre de 2028. Posteriormente, Lucy volverá a sobrevolar la Tierra y se dirigirá al punto L5 para visitar al asteroide (617) Patroclus y su luna Menoetius el 2 de marzo de 2033. Patroclus y Menoetius son un sistema binario con un tamaño casi similar y serán los objetos más grandes que visite la sonda (sí, a pesar de su nombre, Patroclus pertenece a los «troyanos» porque fue bautizado antes de que se introdujera la convención de nombres en función del punto de Lagrange antes mencionada; para compensar tamaña afrenta a La Ilíada, los griegos cuentan en sus filas con el asteroide (624) Hektor, que, por otro lado, es el más grande de todos los troyanos… que Homero les perdone). A pesar de que los asteroides troyanos se encuentran aproximadamente a la misma distancia del Sol que Júpiter, paradójicamente la sonda Lucy estará más cerca del planeta gigante en el momento de su lanzamiento que durante la visita a estos cuerpos.

Asteroides troyanos (verde) y asteroides del cinturón principal (blanco) (Wikipedia).
Puntos de Lagrange alrededor de Júpiter (NASA).

¿Y por qué estudiar los asteroides troyanos? Hasta hace pocas décadas se pensaba que los troyanos eran iguales que los asteroides del cinturón principal, pero hoy sabemos que son una mezcla de cuerpos de clases muy diferentes —tipos C, D y P— con distintos colores y brillos (albedos). Muy probablemente los troyanos incluyan cuerpos que se formaron a distancias diferentes del Sol y que acabaron en la misma zona por culpa de los movimientos migratorios de los planetas gigantes durante la creación del sistema solar. De ser así, los troyanos son fundamentales para entender cómo se formaron los planetas. Por eso el nombre de la sonda, Lucy, que hace referencia a que los troyanos son probablemente «fósiles» de la formación del sistema solar. Y pocos fósiles hay más famosos que el de Lucy, un ejemplar de homínido hembra de la especie Australopithecus afarensis que fue descubierto en 1974 por un equipo formado, entre otros, por Donald Johanson —por esta razón el primer asteroide que visitará Lucy lleva su nombre—. A su vez, los descubridores le pusieron este nombre al esqueleto en honor a la famosa canción Lucy in the Sky with Diamonds de los Beatles.

Sonda Lucy (NASA).
Sonda Lucy (Southwest Research Institute).
Sonda Lucy (Southwest Research Institute).
Partes de la sonda Lucy (Southwest Research Institute).
Partes de la sonda Lucy (Southwest Research Institute).

Lucy es una sonda de 1550 kg (de los cuales 821 kg son propelentes) construida por la empresa Lockheed Martin en sus instalaciones de Denver (Colorado) para la NASA. Tiene unas dimensiones de 2,78 x 7,2 metros, con una envergadura de 15,8 metros con los paneles solares desplegados. Precisamente, los dos paneles circulares Ultra Flex, con un diámetro de 7,3 metros cada uno, son capaces de producir un mínimo de 504 vatios de potencia eléctrica en la órbita de Júpiter. La antena de alta ganancia tiene un diámetro de dos metros. Lucy cuenta con un curioso «mensaje artístico» al futuro e incluye tres instrumentos principales, todos ellos basados en instrumentos que ya han volado en otras misiones espaciales: L’Ralph, L’LORRI y L’TES.

Instrumentos de Lucy (Lockheed Martin).
Instrumentos principales de Lucy (Southwest Research Institute).
Instrumentos principales de Lucy (Southwest Research Institute).
Zonas del espectro cubiertas por cada instrumento (NASA).
La placa de Lucy como «mensaje al futuro» (NASA).

L’Ralph está divido en realidad en dos instrumentos, el espectrómetro y cámara infrarroja LEISA (L’Ralph Linear Etalon Imaging Spectral Array) y la cámara a color MVIC (L’Ralph Multi-spectral Visible Imaging Camera). L’Ralph es una variante del instrumento Ralph que viajó en la sonda New Horizons que visitó Plutón. L’LORRI (Lucy LOng Range Reconnaissance Imager) es la cámara de alta resolución de la misión. Tomará imágenes pancromáticas —esto es, en blanco y negro— de los asteroides que visite la sonda. Este instrumento está basado en la famosa cámara LORRI de la sonda New Horizons. Por su parte, L’TES (Lucy Thermal Emission Spectrometer) es un espectrómetro infrarrojo basado en el instrumento OTES de la sonda OSIRIS-REx que estudió el asteroide Bennu. Además de estos instrumentos, Lucy usará las señales emitidas por la antena de alta ganancia para determinar la masa de los asteroides a través del instrumento Lucy Radio —a cargo de la Universidad de Colonia (Alemania)— y empleará las cámaras de navegación T2CAM (Terminal Tracking Cameras) para estudiar la forma de los asteroides.

Paneles solares de Lucy (Lockheed Martin).
Cámara L’LORRI (NASA).

Los instrumentos están situados en una plataforma móvil que permitirá compensar parcialmente la elevada velocidad relativa de los encuentros con los asteroides. El centro Goddard de la NASA está a cargo de la gestión de la misión y el investigador principal (PI) es Harold F. Levison, perteneciente al Departamento de Ciencias Planetarias del SwRI (Southwest Research Institute) de Boulder (Colorado). Lucy será la segunda sonda después de Juno que usará paneles solares para generar electricidad en la órbita de Júpiter (aunque en realidad se alejará más allá de la órbita del gigante joviano durante el encuentro con algunos troyanos). La aventura de Lucy para desentrañar los misterios del origen del sistema solar comienza hoy.

Inserción de la sonda en la cofia (NASA).
Integración con el lanzador (ULA).
El cohete de la misión: Atlas V 401 (ULA).
El cohete en la rampa (ULA).
Fases del lanzamiento (ULA).
Todo listo (ULA).
Lanzamiento (ULA).
Despegue (ULA).



60 Comentarios

  1. Por fin una misión realmente interesante (para mi gusto, claro).

    «Posteriormente, Lucy volverá a sobrevolar la Tierra y se dirigirá al punto L5 para visitar al asteroide (617) Patroclus y su luna Menoetius el 2 de marzo de 2033.»

    ¿Y después qué? ¿Seguirá vagando entre los asteroides troyanos sin posibilidades de hacer otros sobrevuelos?

    Supongo que ya no tendría combustible para realizar maniobras, pero quizás con el paso del tiempo por cuestiones de azar se podría acercar a otro asteroide troyano.

      1. Gracias por la respuesta.

        Al final habrá que diseñar las sondas pensando en una duración bastante mayor que la misión principal, por si aparecen nuevos objetivos en el futuro, sobre todo con las sondas dedicadas al sobrevuelo de objetos muy distantes (tipo New Horizons, por ejemplo).

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