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 ✎ 144

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).


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