Las Voyager, parte 2

El viaje de las Voyager

Al final de la primera parte de este artículo, comentaba que la Voyager 1 en 1989, aunque estaba más allá de Plutón, a 6.000.000.000 km, aún continuaría moviéndose dentro del sistema solar más de una década.

Los límites del sistema solar pueden variar según qué midamos. Aunque ya entraremos en esto más despacio, para este artículo, el limite que tomaremos es la Heliopausa, que es donde el viento solar deja de tener prevalencia sobre el medio interestelar.

Pues bien, las sondas empezaron a salir del sistema solar en 2004 y 2007 (27 y 30 años después del lanzamiento) por puntos distintos, ya que seguían diferentes trayectorias. Este era otro punto interesante de la misión que después daría sus frutos, como veremos. Digo que empezaron a salir por que empezaron a atravesar una de las fronteras de influencia del Sol. Digamos que el Sol emite un viento, como ya comentamos aquí, y este se enfrenta al medio interestelar. Cuando nos alejamos del Sol, este viento pierde fuerza y llega un momento en el que ya no es predominante.

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Las Voyager, parte 1

Sonas Mariner

Las Voyager son, posíblemente, las naves más emblemáticas de la exploración espacial. Estas naves gemelas son las que más lejos han llegado de todas las mandadas por el ser humano al cosmos. Lo mejor de todo es que aún continúan su viaje y nos siguen aportando datos.

A finales de los años setenta coincidieron dos hechos importantes para la exploración espacial. El programa de sondas Mariner de la NASA era el primero, el segundo era la alineación de los planetas del sistema solar, un hito que solo ocurre cada 175 años. Una ocasión que no se podía dejar pasar.

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Los mundos océano

Según ha publicado la NASA esta semana, se han podido obtener evidencias de la existencia de vapor de agua en otro mundo, un mundo océano.

Contrariamente a lo que piensas, ese mundo no esta tan lejos, se encuentra en nuestro propio sistema solar y no es la tierra.

En las películas hemos visto colonias en la Luna y Marte, pero estos son mundos áridos. Tienen agua, si, pero en forma de hielo.

Las condiciones para la vida son los elementos para la vida, carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, CHON, como nos decían en el instituto y el fósforo y azufre. A esto le añades energía (una estrella o una fuente de calor) y solo nos queda tener agua líquida. Al menos en los procesos que conocemos, son los ingredientes esenciales.

Así pues, siendo esos elementos bastante comunes en el universo y las fuentes de energía también, el problema está en el agua, también abundante, pero no en estado líquido. Para ello es necesario, simplificando mucho, cierta temperatura y presión. Sin atmosfera es difícil tener agua líquida.

Volviendo a lo que nos ocupa, se ha encontrado vapor de agua en Europa, la Luna de Júpiter (que pudimos observar el sábado 16 de noviembre durante una observación en Albacete, a la derecha del gigante joviano).

Según publica la NASA entre 2016 y 2017, una serie de observaciones desde el observatorio Keck en Hawai, pudo confirmar la existencia de vapor de agua en un geiser que arrojo hasta 2360 litros. Es un indicio que apunta a confirmar la existencia de un océano liquido bajo la superficie helada (recuerda que sin atmosfera no hay agua líquida, pero bajo el hielo si es posible debido a la presión)

Pues bien, Europa no es el único mundo del sistema solar del que se sospecha la existencia de un océano bajo la capa de hielo. Este club lo integran Ceres, Europa, Ganimedes, Calisto, Encádalo, Titan, Mimas, Tritón, Plutón, Eris, Sedna, Titania, Oberón y Rea. Ahí es nada. 13 candidatos a tener agua líquida… las posibilidades de desarrollar vida se multiplican.

Queda mandar sondas a estos mundos para confirmar estos océanos. Con fuentes termales subacuáticas, tendríamos todos los elementos para generar vida. En cualquier caso, tenemos mundos con agua repartidos por todo el sistema solar. La Tierra, como más cercano al Sol, Ceres en cinturón de asteroides. Lunas de Júpiter, Saturno, Neptuno, Plutón y cuerpos, más allá, en el cinturón de Kuiper.

Algunos datos de los mundos oceano del sistema solar
Mundos oceano. NASA

El cinturón de asteroides y las películas

Cuando vemos una película como la guerra de las galaxias, hay escenas en las que el prota, con gran valor y temeridad, se mete en un campo de asteroides para dar esquinazo a los malvados enemigos. Es un recurso habitual que añade emoción a la trama (aunque ya sabes que siempre uno de los malos se acaba estampando con un asteroide). Pero, ¿cuánto de verdad tiene este tipo de escena?

Lamentablemente para el prota y afortunadamente para nosotros, exploradores del cosmos, esto no es así.

Si recuerdas las clases del cole, entre marte, planeta rocoso más alejado del sol, y Júpiter, primer planeta gaseoso, hay un cinturón de asteroides. Aunque intuimos que hay cientos de miles o millones de piedras de todos los tamaños allí dando vueltas al Sol, no son tantas como parecen.

Situación del cinturón de asteriodes
Situacion y tamaño del cinturón de asteroides. Crystalynk.com
Se puede ver más o menos la escala de distancias de Júpiter con el resto de planetas y lo ancho del cinturón.

El material del cinturón, apenas un 4 % de la masa de la Luna, se encuentra disperso por todo el volumen de la órbita, por lo que sería muy difícil chocar con uno de estos objetos en caso de atravesarlo.

Si observamos la imagen anterior, el cinturón es muy muy ancho y esta en una circunferencia mayor que la orbita de la tierra, eso es mucho espacio, millones y millones de kilómetros cuadrados. Además hay muy poca masa en él, la mayoría de los fragmentos son pequeños (comparados con los planetas) de unos pocos km de lado.

La mayor parte de la masa la acumula Ceres, hasta un tercio de la masa del cinturón, cuando se descubrió el 1 de enero de 1801, ya se sabía que era pequeño, pero se le consideró planeta durante más de 50 años.

Se cree que entre Ceres, Pallas y Vesta suman casi la totalidad de la masa del Cinturón de Asteroides siendo estos los de mayor diámetro (932, 538 y 522 Km, podríamos ponerla encima de España y su sombra no taparía todo el país). No se sabe cuántos asteroideos hay, se dan estimaciones de más de un millón el número de asteroides que sobrepasan el Km de diámetro. La realidad es que el volumen espacial del Cinturón es elevado por lo que las distancias entre cada asteroide y los demás es de millones de Km.

Bueno, a lo que nos ocupa.  En el origen del sistema solar se cree que la población de asteroides era mayor, pero una gran parte fueron eyectados fuera del sistema solar, sobreviviendo solamente menos del 1 % de los asteroides iniciales. Debido a la elevada población del cinturón principal las colisiones entre asteroides suceden de manera frecuente, en escalas de tiempo astronómicas. Se estima que cada 10 millones de años se produce una colisión entre asteroides de más de 10 km de diámetro. El último choque, estadísticamente, se produjo antes de que los hombres andasen por la tierra.

Tamaño comparativo de los planetas enanos del sistema solar
Tamaños a escala de varios cuerpos del cinturón, Vesta, Palas e Higia. Del resto hablaremos más adelante.

Hasta hoy se han descubierto más de 20.000 asteroides y de unos 15.000 se dispone de datos provisionales de sus órbitas, los demás deben seguir siendo observados para conocer mejor sus datos orbitales.

Si, todo esto es muy interesante, pero como de peligrosos son en realidad. Esto no nos ha preocupado en los primeros años de exploración espacial, con la Luna, Venus, Marte, Mercurio, el propio Sol y espiarnos a nosotros mismos desde el espacio, teníamos bastante. Pero un día decidimos ir a Júpiter, y éste está al otro lado del cinturón.

Se han lanzado un total de 13 sondas a cuerpos del cinturón de asteroides (simplificando, algunos estaban cerca de él, pero no pertenecían al cinturón)

11 sondas más han ido a júpiter, atravesando el cinturón de asteroides.

De ellas 3 siguieron a Saturno y dos de éstas a los gigantes de hielo, Neptuno y Urano y una más fue lanzada solo a Saturno.

Y por último la New Horizons que se lanzó a Plutón y aún sigue su camino más allá.

Ninguna de las 25 sondas que ha atravesado o navegado el cinturón ha tenido problemas, por lo que los campos de asteroides de Hollywood nada tienen que ver con la realidad.

Es más, de las cuatro primeras naves que cruzaron el cinturón de asteroides, las Pioneer 10 y 11 y las Voyager 1 y 2, en la década de 1970, ninguna pasó a menos de un millón de kilómetros (tres veces más lejos que la Luna) de ningún asteroide conocido. Como tampoco lo hizo la sonda Cassini en el 2000, en su viaje hacia Saturno.

Siendo justos, es cierto que estas sondas registraron pequeños impactos de polvo espacial… entre 20 y 40 impactos por sonda, pero como bien sabemos, han seguido funcionando sin problemas. No han tenido daños ni han afectado a la sonda o a la misión… mosquitos en el parabrisas.

Mi consejo, al igual que con los movimientos en el espacio, desconfía de Hollywood, normalmente se asesoran bastante mal.

Serie “Cómo funciona el cosmos”. Capitulo tercero Órbitas de Hohman

La Luna

En la primera entrada de esta serie hablábamos sobre estar en órbita. Todos nuestros viajes espaciales empiezan ahí, da igual si nos quedamos en orbita o, en el mismo impulso alcanzamos la orbita y seguimos a otro planeta o la luna.

Para hacerlo todo más sencillos, nos quedaremos en el sistema Tierra-Luna. Imaginemos que queremos ir a la luna. No “apuntamos”, disparamos un misil de 3000Tn y listo… no es tan sencillo.

Para empezar, debemos recordar que no flotamos en el espacio, estamos en orbita circular (circular por simplificar). Si encendemos el motor de la nave, la órbita se convertirá en una elipse. El punto más cercano será de donde partimos y el punto más lejano es donde queremos llegar.

Veámonoslo en la imagen inferior:

Órbitas de Hohman

Archivo:Hohmann transfer orbit.svg – Wikipedia, la enciclopedia libre

Estamos en orbita en la tierra (línea verde). Para ir a la luna, teneos que cambiar la forma de la órbita, con un impulso la convertimos en la amarilla. Hay que acelerar lo justo para que el máximo llegue al punto de destino. Si no hacemos nada más, tras pasar por la luna, volveríamos a casa (Trayectoria de retorno libre, ya hablaremos más sobre ello). Pero como lo que queremos es quedarnos debemos volver a encender los motores. En el dibujo no esta la luna, asique lo que hace es volver a acelerar para mantener la orbita roja. Si en lugar de “subir la órbita”, queremos quedarnos en la órbita de la luna, lo que debemos hacer en este punto es “frenar” para que nos atrape la gravedad de la luna en este caso:


W. David Woods. “How Apollo flew to the Moon”

Tras la pequeña orbita alrededor de la tierra (Earth), alcanzamos el punto de impulso TLI (¡al otro lado de la Tierra!), dejamos la óribita inicial para entrar en una órbita que llega hasta la Luna, después el punto de frenada LOI (al otro lado de la Luna) y lo que más me impresiona, las posiciones de la Tierra y Luna en el momento del lanzamiento y de la llegada.

Lo mejor de todo es que “disparan” no donde está la Luna, si no donde va a estar… ¡3 días después!

Si la luna no estuviese ahí y su gravedad no capturase la nave, vemos la trayectoria de vuelta en discontinua, en este caso no hace falta ningún impulso extra, solo frenar al llegar a casa para no volver a irnos tan lejos.

En el caso de abajo vemos que no frenamos y la gravedad de la luna no retiene la nave.


W. David Woods. “How Apollo flew to the Moon”

Esta mecánica es aplicable a cualesquiera de los cuerpos, normalmente la tierra y el destino, pero se puede complicar tanto como queramos e ir viajando de cuerpo en cuerpo del sistema solar, como las Voyager en su día.

Aunque hay órbitas más “estrechas” y por lo tanto más directas, requieren de más velocidad y por lo tanto de más energía. Las órbitas de Hohman, son las de menor energía, por lo que si no tenemos prisa, son las más interesantes para nuestro viaje. Esta es una pequeña aproximación a los que es la mecánica orbital, o como vamos de un sitio a otro en el espacio.

Mi consejo, cuando veas películas en la que las naves luchan entre sí con movimientos propios de los aviones, ya sabes que no es así como se mueven realmente, desconfía de Hollywood.