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Los cometas están de moda (2)

  |   IES Valle del Saja

En primer lugar, hay que recordar que cualquier viaje espacial resulta enormemente caro y complejo por el factor combustible. La carga útil (o mercancía que realmente se desea transportar) resulta insignificante al lado del peso que supone el propio vehículo propulsor o el citado combustible. Para comprender esta ecuación basta con recordar que la carga útil de las misiones Apolo eran los propios astronautas. Alojados en una cápsula de apenas 5000 kilos necesitaban para su misión un cohete de 111 metros con un peso de más de 3000 toneladas.

 

La sonda Rosetta no pasa de las tres toneladas y evidentemente esto se consigue haciendo un gasto mínimo de combustible durante la misión. Todos los satélites disponen de paneles solares para un máximo aprovechamiento de la energía. Pero esa energía no va más allá de mantener los sistemas eléctricos y de radio y lo que ahora se necesita es propulsión. En el espacio sólo hay una manera de conseguir un impulso gratuito: la asistencia gravitatoria. Esta técnica se usa por las sondas espaciales desde hace décadas y merece la pena ser explicada.

 

Cuando un objeto ligero se encuentra en las proximidades de un planeta puede ser atrapado por su gravedad, y entrar en órbita, o bien, sufrir un desvío de su trayectoria para salir lanzado en una nueva dirección, eso sí, a una velocidad mucho mayor de la que llevaba. El fenómeno se puede asimilar al lanzamiento de una piedra con una honda. No en vano, su nombre en inglés es el de slingshot. Como además el planeta lleva su propia velocidad, la celeridad de éste se suma a la de la sonda. En el caso límite de que la sonda vaya al encuentro del planeta en su misma dirección, la velocidad respecto a éste es aún mayor resultando que la velocidad final de la nave se ve incrementada en dos veces la velocidad del planeta. Puede verse claramente en el siguiente esquema:

 

asistencia

Ejemplo de asistencia gravitatoria sobre una sonda

 

En absoluto debemos concluir que se viola el principio de conservación de la energía, dado que el aumento en la energía de la sonda se realiza a costa de la disminución de la del planeta. Como cabe esperar, esa disminución es completamente imponderable. En este viaje se han necesitado hasta 4 asistencias, tres de ellas respecto a la propia Tierra. Esto no significa que retroceda lo que había recorrido, ya que en cada regreso a la Tierra llegaba con más velocidad que el anterior y en puntos de la trayectoria diferentes. Esa necesidad de tener que esperar a “coger el tren en marcha” cada vez que pasa es la causa de que un viaje que podría realizarse en cuestión de meses tenga una duración de 10 años.

 

Así que ya sabemos la técnica y tenemos el destino fijado. A partir de ahora los programas de simulación, físicos, ingenieros aeronáuticos y todo un equipo técnico y humano extraordinario comienzan a determinar cómo será ese itinerario hasta llegar al objetivo. No me canso de decir en estos casos, que el método científico es la herramienta de predicción más poderosa de que dispone el ser humano. Todos los meses de diciembre miles de predicciones son formuladas para el nuevo año por otros tantos charlatanes. Ni las más vagas se suelen cumplir. Otros vendedores de misterios nos previenen ante las fatalidades auguradas por los mayas u otras civilizaciones extintas. Siempre fallan pero siempre se disculpan por no haber considerado algún parámetro de dudosa interpretación. Por el contrario, un grupo de científicos programa en 2004 que un aparato de 3 toneladas viajará durante miles de millones de kilómetros para posarse en un cometa de apenas 4 km que viaja a miles de kilómetros por hora asistido básicamente por las leyes de Newton y un poco de combustible. Fijan su llegada para noviembre de 2014 y, de no ocurrir ninguna fatalidad, el día 12 del próximo mes tendremos el módulo de aterrizaje sobre el ansiado cometa. Sería equivalente a disparar desde Santander a un mosquito de 2mm que vuela sobre Valladolid y acertar. Creo que sobra cualquier otro comentario sobre el rigor de la ciencia.

 

Os recomiendo que visitéis la propia página de la ESA donde podéis encontrar cantidad de documentación, noticias y animaciones sobre el proyecto Rosetta. En este enlace os dejo un vídeo interesantísimo en el que se muestran las 4 asistencias gravitatorias que ha utilizado en este viaje:

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2013/10/Rosetta_s_twelve-year_journey_in_space

De particular interés resultan las animaciones donde se recogen las trayectorias de aproximación al cometa de las últimas semanas:

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2014/10/Rosetta_close_orbits_to_lander_deployment

Y si queréis ver a tiempo real algunos parámetros orbitales como distancia, velocidad etc. también podéis consultar esta excelente dirección donde se proporciona información no sólo de este cometa sino de los cometas activos más importantes:

http://www.livecometdata.com/comets/67p-churyumov-gerasimenko/

Ahora mismo orbita alrededor del cometa para finalmente liberar el módulo de descenso Philae en una trayectoria adecuada que le permita posarse en la superficie desde una altura aproximada de 22,5 km. Esta especie de “caída libre” asusta a muchas personas que piensan que el impacto puede destruir el módulo. No es un tema trivial y de hecho, dado lo complicado de la maniobra, se introducirán modificaciones de última hora con toda seguridad pero hay que señalar que el contacto se intentará realizar a una velocidad que no supere 1m/s, o sea, a paso de persona. El cometa es un cuerpo tan poco masivo que la velocidad de escape desde su superficie está estimada en torno a 1m/s. Eso complica también el aterrizaje y preocupa, tanto como el impacto con el suelo, que el rebote lo devuelva a otra órbita. Para compensar esa posibilidad, el módulo dispone de unos arpones que se clavarán en su superficie. Por último, el descenso, que puede durar horas, será muy sucio en cuanto que la sublimación del hielo del cometa arrastra grandes nubes de polvo que dificultarán aún más la maniobra.

 

Todo lo referente a las cuestiones orbitales es totalmente recomendable para los alumnos de 2º de Bachiller. Órbitas de Hohmann, velocidades de escape o asistencia gravitatoria son conceptos que estudian en la asignatura de Física y que pueden valerse de datos reales para hacer alguna estimación sobre la sonda Rosetta.

 

Con toda seguridad, el próximo 12 de Noviembre veremos el resultado de esta aventura. Recogeremos cualquier información digna de interés y, por supuesto, invitamos a todos a realizar su propio seguimiento de la misión.