Lanzamiento de la sonda DART: nace la era de la defensa planetaria

Por Daniel Marín, el 24 noviembre, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • SpaceX ✎ 143

Hoy la humanidad está un poco más cerca de poder evitar posibles impactos de asteroides que supongan una amenaza contra nuestro planeta. El 24 de noviembre de 2021 a las 06:21 UTC un Falcon 9 Block 5 despegó desde la rampa SLC-4E de la base de Vandenberg (California) con la sonda DART de la NASA a bordo. Está previsto que DART choque con Dimorphos, la luna del asteroide Didymos, en octubre de 2022 con el fin de ensayar la efectividad de la técnica del impacto cinético para desviar asteroides peligrosos. Acoplado a DART también viaja el pequeño satélite italiano LICIACube, que filmará el impacto suicida de su sonda nodriza. Este es el segundo lanzamiento de una sonda espacial desde la base de Vandenberg después de la sonda marciana InSight en 2018 y el primero que efectúa SpaceX desde este centro espacial de la costa oeste (menos favorable desde el punto de vista energético para este tipo de misiones). La primera etapa B1063, que realizaba su tercera misión, aterrizó con éxito en la barcaza OCISLY (Of Course I Still Love You), situada en el océano Pacífico frente a la costa de la península de Baja California. Este ha sido el 26º lanzamiento de un Falcon 9 en 2021.

Recreación de la sonda DART de la NASA antes de chocar contra Dimorphos (NASA).

DART (Double Asteroid Redirect Test) es una sonda de la NASA de 676 kg (500 kg en seco) con unas dimensiones de 1,8 × 1,9 × 2,6 metros y una envergadura de 19 metros una vez desplegados los paneles solares. Al ser una misión de bajo coste, DART solo lleva un instrumento principal, la cámara DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for OpNav), que servirá para fotografiar al asteroide doble Didymos y su luna Dimorphos y, al mismo tiempo, como cámara de navegación para guiar la nave hasta colisionar con Dimorphos. Las imágenes de DRACO serán empleadas por el sistema SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real-Time Navigation) para guiar la nave hasta el asteroide. Las imágenes se enviarán a la Tierra al ritmo de una por segundo hasta el momento del impacto usando una antena de alta ganancia de diseño RLSA (Radial Line Slot Array). La sonda incorpora un motor iónico NEXT-C (NASA Evolutionary Xenon Thruster–Commercial), desarrollado por el centro Glenn de la NASA, para reducir el tiempo de vuelo. Es la primera vez que se usa este motor avanzado, con un empuje variable de entre 25 y 235 milinewton. Para alimentarlo, la sonda lleva 60 kg de xenón y dos enormes paneles flexibles de tipo ROSA (Roll-Out Solar Arrays), con una superficie de 22 metros cuadrados y capaces de generar hasta 7,4 kilovatios de potencia (al inicio del proyecto la sonda debía usar este motor para salir del pozo gravitatorio de la Tierra siguiendo una trayectoria en espiral, pero luego se decidió emplear una trayectoria de escape directa aprovechando la capacidad del Falcon 9). La sonda también incorpora doce propulsores monopropelentes MR-103G de Aerojet Rockedtyne para el control de posición que son capaces de generar 1 newton de empuje con la hidrazina proveniente de un depósito de 50 kg.

Lanzamiento de DART desde Vandenberg (SpaceX).
Geometría del impacto contra Dimorphos (NASA).
Recreación de la sonda DART (NASA).
Partes de DART (NASA).
Sonda DART antes del lanzamiento (NASA).

El objetivo de DART es el asteroide doble 65803 Didymos (‘gemelo’ en griego), descubierto en 1996 y que tiene un tamaño de 780 metros. Didymos está situado en una órbita de 1,01 x 1,64 Unidades Astronómicas y 3,4º de inclinación con respecto a la eclíptica, por lo que se puede interceptar fácilmente en el perihelio. En 2003 se descubrió que este asteroide posee un satélite de 163 metros de diámetro y una masa de un millón de toneladas que orbita el cuerpo principal a una distancia de 1,8 kilómetros con un periodo de 11,9 horas. Esta luna, originalmente denominada ‘Didymoon’, pasó a ser bautizada en junio de 2020 como Dimorphos. El asteroide doble Didymos pronto fue identificado como un campo de pruebas ideal para verificar la técnica de desvío de asteroides mediante impacto cinético, ya que cualquier choque de un objeto contra Dimorphos se traducirá en un cambio de su periodo orbital, una magnitud que se puede medir desde la Tierra de forma relativamente sencilla. DART chocará contra Dimorphos en octubre de 2022 a una velocidad de 6,6 km/s cuando el asteroide esté a unos 11 millones de kilómetros de la Tierra. El impacto —además de destruir la sonda, obviamente— provocará un cambio en el periodo orbital de esta pequeña luna de hasta 10 minutos, una diferencia más que considerable teniendo en cuenta la pequeña masa de la sonda. A pesar de que Didymos es un asteroide potencialmente peligroso (PHA) a largo plazo, es importante destacar que la misión no cambiará su órbita de modo apreciable, solo la de su luna Dimorphos (en cualquier caso, sabemos que Didymos no chocará con la Tierra en los próximos siglos).

Trayectoria de DART y órbita de Didymos (NASA).
Escala de Didymos y Dimorphos (NASA).
Dimorphos y el Coliseo a escala (ESA).

En principio podríamos pensar que la colisión de un objeto a alta velocidad contra un asteroide es, más allá de los problemas de navegación y guiado, un asunto trivial que se reduce a una colisión inelástica y que, por tanto, resulta fácil calcular la energía depositada por la sonda al chocar contra el blanco. Sin embargo, existen varios factores que contribuyen a la incertidumbre de un impacto de estas características. El más relevante es la cantidad de material eyectado por la colisión. En función de esta cantidad, el choque será más o menos efectivo para desviar un asteroide (DART chocará contra el asteroide de «frente» en el sentido de avance de la luna en su órbita). En concreto, DART medirá el valor del parámetro beta (β). Si no se produce una eyección significativa de regolito, β es igual a 1. Si, como se espera, el material expulsado incrementa la transferencia de momento, β será superior a 1. ¿Cuánto? Eso es lo que debe determinar DART. La sonda está a cargo del APL (Applied Physics Laboratory) de la Johns Hopkins University, mientras que la misión está dirigida conjuntamente por el Centro Marshall de la NASA y la Oficina de Defensa Planetaria de la NASA. La misión ha costado unos 325 millones de dólares, de los cuales 69 millones corresponden al contrato de lanzamiento con SpaceX (originalmente estaba previsto que la misión no superase los 150 millones).

Fases de la misión (NASA).
Fase final de la misión antes del impacto (NASA).
Cálculo del parámetro β (NASA).
Geometrías del sistema Didymos y DART en el momento del choque (NASA).

DART lleva pegado a su fuselaje el satélite LICIACube (Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids). Se trata de un cubesat 6U de 14 kg construido por la empresa Argotec para la Agencia Espacial Italiana (ASI). LICIACube se separará de DART diez días antes del impacto e intentará grabar el choque gracias a dos cámaras: LEIA (Liciacube Explorer Imaging for Asteroid, con una resolución máxima de 1,38 metros por píxel) y LUKE (Liciacube Unit Key Explorer, una cámara a color); sí, los nombres son un homenaje a Star Wars. Tras obtener al menos tres imágenes del material eyectado por el impacto de DART y otras tres del hemisferio opuesto al choque, sobrevolará Didymos unos tres minutos después del impacto de DART contra Dimorphos y quedará en órbita solar. LICIACube tiene unas dimensiones de 36,6 x 23,9 x 11,6 centímetros plegado y 91,2 x 36,6 x 23,9 centímetros una vez desplegado. Ha sido diseñado tomando como base el cubesat Argomoon que viajará en la misión Artemisa I.

LICIACube (ASI).
Misión de LICIACube (NASA).
LICIACube en la cámara de vacío (NASA).

En un principio, DART formaba parte de la misión AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment mission), realizada conjuntamente con la agencia espacial europea (ESA). La ESA debía suministrar la sonda AIM (Asteroid Impact Mission) para observar el impacto de DART contra Dimorphos y estudiar en detalle el cráter resultante. Lamentablemente, AIM fue cancelada por la ESA y DART se quedó sin sonda que contemplase el choque en primera fila. Posteriormente, la ESA logró sacar adelante la misión Hera, que debe despegar en 2024. Aunque lógicamente no podrá grabar el choque de DART, Hera, que llegará a Didymos en 2026, sí que estudiará en detalle el cráter y los efectos de la colisión (la sonda, de 1050 kg, llevará además los cubesats Juventas y Milani). DART no es la primera misión que chocará a alta velocidad contra un cuerpo menor del sistema solar —un honor que le corresponde a la subsonda de la misión Deep Impact, que chocó el 4 de julio de 2005 contra el cometa Tempel 1—, pero sí que puede abrir el camino para que nuestra civilización disponga, al fin, de un sistema de defensa planetaria.

La sonda antes del lanzamiento (NASA).
La sonda en las pruebas de cámara de vacío (NASA).
DART en la cofia (NASA).
La guarida de los Falcon 9 en Vandenberg (NASA).
El cohete en la rampa (NASA).
Listo para el lanzamiento (NASA).
Despegue (SpaceX).
Lanzamiento (SpaceX).
Aterrizaje de la B1063 en OCISLY (SpaceX).
Emblema de la misión (NASA).


143 Comentarios

  1. Muy buen artículo, aunque sea una lástima que la sonda no lleve más instrumentación.

    Por ahí dicen que la NASA lo que quiere es destruir el asteroide, y ahorro las gilipolleces bíblicas de turno.

  2. Perdón por el off-topic, pero TENGO que ponerlo…

    Para todos los que quieran colaborar a ayudar a los niños que tienen cáncer está la organización St.Jude…

    https://www.stjude.org/

    Es la misma que salvó, a Hayley…

    ://en.wikipedia.org/wiki/Hayley_Arceneaux

    A cualquiera que quiera aportar su granito de arena, será agradecido….

    Gracias a todos…

  3. esos 235 milinewton del motor iónico, son 23,963gra,os de empuje 😧 …y es de los mejores

    Anda que no nos queda todavía, para mejorar los motores espaciales 😞

    1. Puedes juntar varios. Por ejemplo, los AEPS darán 600 milinewtons, así que 4 de ellos juntos te sumarán 2.4 N.
      El PPE de la Gateway, si mis apuntes son correctos, con 2 AEPS y 4 BTS-6000 da 2.34 N. Suficiente para mover bien 40-50 Tm de Gateway por todo el espacio cislunar.

    1. Resulta curioso que ni siquiera en una página llamada «Everything Blue Origin» se puedan encontrar noticias acerca de Blue Origin.

      Quizás hubiera sido más acertado llamarla «Everything except Blue Origin» (Todo menos Blue Origin)

      1. No seas malo Martínez, hay noticias, la última el próximo lanzamiento del New Shepard…y habrá novedades…más todas las que habrá en 2022…

        Por cierto he leído que SpaceX está perdiendo empleados TOPs…

        1. Los ex-empleados de SpX están inundando el sector. En cada nueva start-up espacial suele haber algún ex de SpX.

          Lo verdaderamente remarcable es el cambio al frente del desarrollo del Raptor. Parece que a Will Heltsley se le acabaron las ideas y fue sustituido.

          Sólo hay una persona insustituible en SpX: el tío que les dice a todos esos vicepresidentes lo que deben hacer.

          – SpX alcanza una valoración de 100 Billions (100 millardos, 100 mil millones de dólares).

          – Starlink ya dispone de unos 140.000 usuarios. Creo que, en cuanto pongan en marcha la nueva factoría para producción en masa de terminales de usuario (situada junto a la nueva Terafactoría Tesla Cybertruck en Austin, TX) y termine el periodo de pruebas «beta», el número de clientes aumentará con mayor rapidez.

          https://salesground.org/elon-musks-spacex-management-shakes-as-two-vps-resign

          Por otra parte, los empleados de larga duración se han hecho millonarios gracias a su participación accionarial en la empresa y quieren vivir la vida.
          Igual que en Tesla, donde simples empleados de la cadena de montaje con años en la empresa se han hecho millonarios gracias a que Elon reparte acciones entre los empleados.
          Para que luego digan que Elon paga sueldos bajos…

          1. El Raptor 2 ya está funcionando.

            En cuanto al motor del que hablas, se refiere a una nueva revisión del mismo motor pero simplificado desde la raíz para conseguir un coste de fabricación 10 veces menor. Elon lo ha dicho claro en Twitter:

            «This engine needs to be 10X lower cost. Order of magnitude change is good reason for a new name.»

            «What really matters is not yet another “advanced” rocket engine, as there are many such devices, but there has never been a cheap (<$1000/Ton-force) rocket engine. Not even close»

            https://twitter.com/elonmusk/status/1439224823549411329?t=E1w4ntb94IshHIS5lg_n_A&s=19

            O sea que nada de cambios de propelente (methalox) ni de arquitectura (FFSC). Estamos hablando de cambios para poder producir el motor en masa y a muy bajo coste.

            No creo que cambie el tamaño ni las prestaciones de forma significativa.

          2. En otras palabras:

            Es como cuando hace años, SpX pasó del Merlin 1C al Merlin 1D, una evolución total mucho más simple y fácil de fabricar, pero con el Raptor.

            ¿Tripropelente? Alucino con las películas que se ha hecho la gente con el anuncio del cambio de nombre, como si el motor fuera a cambiar de ciclo, propelente o tamaño, o como si SpX fuera a renunciar a la experiencia obtenida con su fabuloso FFSC methalox.

            No habrán cambios de propelente ni de arquitectura porque el Raptor sigue siendo el camino correcto.

            Se trata de una evolución del Raptor más fácil y barata de fabricar, nada más.

          3. Pero Martínez no me puedes decir que un Tripopelente no es más avanzado que el Raptor…y SpaceX tiene el dinero para desarrollarlo…

          4. Siempre he sido fan de los RD-701 y RD-704 tripropelente rusos, pero SpX no los necesita si tiene el Raptor.

            «Pero Martínez no me puedes decir que un Tripopelente no es más avanzado que el Raptor…»

            No necesariamente, pero eso no importa. Un motor tripropelente tiene sus ventajas y también sus inconvenientes.

            Lo que importa es como se adapta a las necesidades de SpX, porque todo depende de cómo lo uses y para qué lo uses.

            Para algunas cosas (SSTO) un motor tripropelente puede ser más adecuado, para otras (Starship), no.

            Una de sus principales aplicaciones sería en un sistema SSTO (o de lanzamiento aéreo con un avión): en la primera fase del ascenso se consume el fuel que produce mayor empuje (keroseno o metano) y en el vacío se consume el fuel con mayor ISP (hidrógeno).

            En un cohete de dos etapas (TSTO) usar un motor tripropelente significa que estás cargando en todo momento con un exceso de masa que no necesitas (el booster no necesita la parte que consume H2, y la etapa superior del cohete no necesita la parte del motor que consume keroseno o metano.)

            En el caso que nos ocupa (SpX), tener que desarrollar una nueva arquitectura con un nuevo fuel (hidrógeno, se supone, nada menos) supone un grave inconveniente a todos los niveles: infraestructura, materiales, metodología, tiempo, dinero…

            Una pesadilla gratuita, porque la Starship no necesita el hidrógeno para nada.

            El principal argumento en contra de un motor tripropelente es que SpX no lo necesita para su Starship y sus planes marcianos y lunares gracias al Raptor (y al futuro como-se-llame Raptor 3).

            ¿Por qué retrasar años sus planes marcianos desarrollando un nuevo motor que no necesitan cuando ya disponen del mejor?

            ¿Por qué complicarse la vida con el hidrógeno cuando el metano ofrece resultados parecidos por un coste muy inferior?

            Cada vez más, el hidrógeno parece una trampa para bobos.

    1. En lo de Q3 Style yo diría que sí, que además me congratula, pero Chelomei tenía un morro de cuero para forrar la muralla china y aún daba para visillos en el Kremlin, y los de Astra parecen gente normalita. De hecho, ni siquiera les veo agresividad en el marketing.

  4. Gran comienzo de esta nueva era! Por primera vez en 4,600 millones de años, una especie de este planeta ha intentado defenderse de un asteroide probando un ingenio.
    Es espectacular esto y un momento que pasará a la historia. Porque ha sido nuestra primera misión fuera de la órbita baja que no es de exploración.
    Increíble

  5. Dimorphos tiene una órbita retrógrado con periodo: 11,93 hs respecto de la rotación de Didymos con periodo de 2,26 hs. Dimorphos no puede ser una roca suelta de Didymos, si no una captura. Tal vez uno de los fragmentos del gran impacto que formó la Luna de la Tierra, un sólido y duro pedazo de roca.

  6. Terrícolas todos, prestadme oídos.

    El 7 de diciembre de hace 65 millones de años, una fecha que el mundo recordará con infamia, un asteroide golpeó la Tierra sin provocación previa provocando la extinción de los pacíficos dinosaurios.

    Ese día, un primitivo humanoide alzó su puño hacia el cielo y dijo:
    – Esto no quedará así. Soy SN9927, el primer prototipo humanoide mínimamente funcional. Daré a luz a una nueva raza de belicosos conquistadores imperialistas y, algún día, esa raza os destruirá.

    Sus descendientes hemos esperado este momento durante eones, con el recuerdo de la afrenta sufrida tatuado en el genoma.
    Ahora, por fin, la hora de la venganza ha llegado. ¡El Imperio contraataca! La sonda DARTh Vader se dirige hacia la escoria rebelde en órbita de Didymos para transmitirles un mensaje en nombre de todos los habitantes de la Tierra:
    Dimorphos delenda est.

    #dinosaurlivesmatter
    #neverforget

    https://twitter.com/elonmusk/status/1463828765151272962?t=2JYrzNI5ZzOHfoK-XudBQA&s=19

  7. A todo esto… he recordado al pedregoso Bennu y lo de la toma de muestras.
    Espero que la lunita no se nos engulla a la DART como si impactase contra un chicle y no cause apenas efectos.
    Sería un gran chasco mundial!

  8. Entrada detallada e interesante. Me ha parecido que la cofia era un poco sobredimensionada para la sonda en cuestion. ¿Se podia haber aprovechado a meter algunos polizontes mas? O como algún comentarista sugiere .. un amayor carga para el impacto ?

    Los dinosaurios rugen en sus tumbas fosilizadas.

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