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Sondas espaciales: Evolución y futuro de la astronáutica

La industria aeroespacial es una de las protagonistas en la exploración de los límites del conocimiento humano y su evolución puede dar pie a los mayores descubrimientos de la humanidad. Nuestro entorno en la inmensidad del universo es estudiado por exploradores robóticos, más comúnmente conocidos como sondas espaciales.

La industria aeroespacial, en especial la astronáutica, seguirá creciendo para deleitarnos con nuevas posibilidades, tecnologías y conocimientos.

Estos dispositivos artificiales se diseñan para soportar radiaciones, presiones y altas velocidades en entornos extremos, usando la tecnología viable más avanzada del momento. Esto supone grandes inversiones económicas para su fabricación, lanzamiento al espacio, uso y mantenimiento. Las sondas espaciales nos dan la posibilidad de tomar muestras, medir, fotografiar y analizar el polvo y los gases de otros mundos.

Para la humanidad, las sondas espaciales son herramientas muy útiles y con funciones dispares. Por ejemplo, el telescopio espacial Hubble, denominado de esa forma en honor al astrónomo Edwin Hubble considerado el padre de la cosmología observacional, flota cómodamente en la órbita terrestre, mientras, la sonda Deep Impact I fue enviada en 2005 a una misión suicida contra el cometa Tempel 1 para estudiar la composición de su interior. Otras sondas son enviadas lejos de la Tierra, a planetas como Marte, Júpiter, Saturno o sus lunas, con el fin de captar imágenes y analizarlos desde sus órbitas, incluso posarse en sus superficies en busca de muestras y poder estudiar su composición, procesos geológicos y analizar las semejanzas o diferencias con nuestro planeta.

El sector aeroespacial, más concretamente la astronáutica, es la responsable de la ejecución de programas de agencias espaciales como la NASA, por parte de los EE. UU., o INTA por parte de España.

En diciembre de 2009, un cohete Delta 2 puso en la órbita terrestre a WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), una sonda armada con un telescopio de 4 millones de píxeles que observa el cielo en 4 longitudes de onda infrarrojas y está creando la fotografía infrarroja más detallada del universo hasta la fecha.

Durante toda la historia de la humanidad no había pruebas sólidas de que existiera agua líquida en ningún otro lugar del universo además de la Tierra, hasta que en 1997 una sofisticada sonda espacial llegó, durante una misión, hasta el planeta Saturno. La nave Cassini recorrió casi 645 millones de kilómetros en 4 años para comenzar una misión de espionaje con el objetivo de descubrir los secretos de Saturno. Esta sonda no solo estudió el planeta y todas sus lunas, sino que también pudo observar los anillos con detalle, descubriendo Encelado en el Anillo E, una de las lunas de Saturno, donde se observaron géiseres expulsando agua líquida que se congela al salir al frío espacio, creando las partículas de hielo que forman el propio anillo de Saturno.

Pero los descubrimientos de Cassini no quedaron solo ahí. Tuvo que hacer uso de su mejor y más sensible instrumental para estudiar Titán, aunque más grande que Mercurio es otra luna de Saturno. Titán posee una atmósfera muy densa que ya fue vista por la sonda espacial Voyager, en 1980, en su camino hacia Sistema Solar Exterior. Se fotografió Titán y se mostró que la densa atmósfera de esta luna está formada por hidrocarburos como el metano y el etano que crean una densa niebla fotoquímica impidiendo ver a través de ella. 25 años más tarde, Cassini lanzó a su sonda Huygens y esta penetró en la densa atmósfera para posarse en la superficie de Titán, descubriendo grandes lagos de hidrocarburos alimentados por tormentas de metano líquido, donde se podría albergar sencillas formas de vida similares a los organismos unicelulares que habitan en las profundidades de los océanos de la Tierra.

La mayor parte del metano de la Tierra es gaseoso, lo conocemos como gas natural y procede de organismos en descomposición.

La industria aeroespacial ha dado pasos agigantados en materia de sondas espaciales. En 1960 se ejecutaba el Programa Ranger con los lanzamientos de las primeras sondas estadounidenses con la misión de fotografiar la Luna y analizar su superficie con vistas al desarrollo de los programas Surveyor y Apollo. Tan solo 2 años después conseguimos que la sonda estadounidense Mariner II sobrevolase Venus. Aunque la primera sonda que se posó en Venus no fue estadounidense, sino soviética: la sonda Venera, en 1970, de la que supimos que nuestro planeta vecino no se parecía a la Tierra, ya que es demasiado caliente (en torno a los 460 grados centígrados en su superficie) y sus condiciones son demasiado extremas como para albergar forma de vida alguna.

Pero existen peores condiciones aún en los planetas exteriores o exoplanetas. Para llegar hasta ellos se necesita algo más que un cohete de gran tamaño. El mayor problema de las sondas es el combustible para llegar a su destino. Al utilizar un cohete se quema mucho combustible y en caso de agotarlo dejaría a la sonda inservible. Pero existe una solución inherente a la estructura del cosmos: la gravedad. A principios de los años 60 se descubrió que podemos utilizar la gravedad de los planetas para ayudar a impulsar las naves espaciales lanzándolas cada vez más lejos por el sistema solar. Esta técnica denominada “asistencia gravitatoria” funciona como un motor virtual que aprovecha la inmensa gravedad de los cuerpos planetarios para impulsar una nave espacial según una trayectoria prevista. Cassini, por ejemplo, empleó estos impulsos gravitatorios para llegar a las lunas de Saturno.

La exploración espacial del siglo XXI está preparada para enviar sondas aún más allá de los planetas exteriores del Sistema Solar, hasta estrellas lejanas, pero la “asistencia gravitatoria” no nos permite llegar hasta allí. Viajar al espacio profundo requiere otro método de propulsión más propio de la ciencia ficción: el propulsor iónico.

Un motor de iones es como un “mini-acelerador lineal“.

El motor de iones sustituye al combustible químico por un gas inerte como el xenón y este recibe una carga eléctrica, por lo que es ionizado y provoca que un campo eléctrico acelere los iones de forma dirigida originando propulsión. Estos motores producen empujes muy leves, pero funcionan durante varios meses seguidos y logran que la nave espacial avance cada vez más rápido. Ya se probaron con la sonda Deep Space I a finales de los años 90, y más recientemente propulsaron la sonda Hayabusa de la agencia japonesa de exploración aeroespacial y la ayudaron a posarse sobre un asteroide. Se podría decir que los motores de iones han revolucionado la exploración del espacio profundo.

Pero esto es el principio aún, ya que se está desarrollando VASIMR (VAriable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket). Este motor de iones evolucionado cuenta con un generador añadido de ondas de radio y una segunda fase. Funciona aplicando energía electromagnética al plasma, consiguiendo un campo magnético muy potente que dispara el plasma a velocidades muy elevadas. Se estima que usando esta tecnología se podrá enviar una sonda mucho más allá de nuestro Sistema Solar, abriéndose así las puertas del espacio profundo a la exploración.

De momento, podemos observar planetas extrasolares, especialmente los de tamaño similar a la Tierra que se encuentran en la zona de habitabilidad de su estrella. Este es uno de los objetivos de la sonda Kepler, dotada con un telescopio con una cámara de 95 millones de píxeles de resolución para observar planetas en tránsito (técnica de búsqueda de exoplanetas que consiste en medir la variación de brillo de una estrella para conocer si hay algún planeta orbitando por delante, lo que provocaría la atenuación del brillo de esta).

Parece que pronto alcanzaremos la tecnología necesaria para analizar la composición química de exoplanetas, si tienen o no atmósferas, continentes y océanos, agua en la superficie, etc. Será posible gracias al telescopio espacial James Webb, con capacidad óptica 4 veces superior al telescopio Hubble. Este telescopio permitirá a los científicos observar pequeñas moléculas en la atmósfera de algún planeta similar al nuestro que podría estar a miles de años luz de la Tierra.

La exploración espacial es aún muy joven. En este siglo, todo apunta a que la humanidad va a ser testigo de grandiosos y sorprendentes descubrimientos. La industria aeroespacial seguirá creciendo para deleitarnos con nuevas posibilidades, tecnologías y conocimientos. En especial, la astronáutica, con proyectos experimentales de gran envergadura y objetivos, inimaginables hace unos años, que no dejarán de sorprendernos.

 

 

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23/01/2018

2 Comments » for Sondas espaciales: Evolución y futuro de la astronáutica
  1. Jairo says:

    Buen artículo Manuel! Enhorabuena.

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