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Fuente Sondas Espaciales
Autor: Pedro León

Lanzamiento de Dawn: Jueves 27-09-2007, 11:25 GTM

El principal objetivo de esta misión será conocer el papel del tamaño y del agua en determinar la evolución de los planetas. Ceres y Vesta son los dos cuerpos perfectos para responder esta cuestión ya que son los más masivos de los protoplanetas, pequeños planetas que estaban creciendo cuando fueron interrumpidos por la formación de Júpiter. Ceres es muy primitivo mientras que Vesta es un mundo más evolucionado y seco. Esta sonda realizará la primera visita a estos dos desconocidos mundos.

 

INTRODUCCIÓN A LA MISIÓN
CERES Y VESTA


Ceres (1 Ceres) fue descubierto el 1 de enero de 1.801 por el sacerdote Guiseppe Piazzi desde Palermo en Italia. Aunque al principio se creyó que podía ser un cometa, pronto fue catalogado como el primero de los cuerpos que orbitan el Sol entre la Marte y Júpiter, el lugar donde se pensaba que existiría un planeta sin descubrir, por lo que durante un tiempo fue considerado como tal. Tras descubirirse numerosos objetos en la misma región, al conjunto se le denominó Cinturón de Asteroides

Su diámetro ronda los 950 kilómetros y tiene el suficiente tamaño como para tener forma esférica como un planeta (otros grandes asteroides como Juno y Vesta no lo son). Su masa supera los 8,7x10E20 kg., por lo que es casi un tercio de toda la masa presente en el Cinturón. Hay datos que apuntan a una superficie relativamente cálida (-38ºC) y con una debil atmósfera. Tarda 4,6 años en dar una vuelta alrededor del Sol con una inclinación de 10,6º.

Las mejores imágenes de Ceres fueron obtenidas en 1.995 por el Telescopio Hubble, confirmando su forma esférica y un punto oscuro en la superficie, problablemente un cráter llamado Piazzi. En septiembre de 2.002 el Observatorio Keck lo contempló con óptica adaptativa produciendo mejores imágenes que las del Hubble y detectó dos grandes zonas oscuras en la superificie. Finalmente el Hubble volvió a observarlo en 2.004 en el ultravioleta. Actualmente es considerado el menor de los llamados 'planetas enanos'.


Ceres visto por el Hubble

Por su parte Vesta fue descubierto el 29 de marzo de 1.807 por el físico alemán Heinrich Wilhelm Olbers, siendo el cuarto descubierto (4 Vesta) y el tercero en tamaño. La historia de Vesta parece algo caótica ya que al comienzo de su formación estaba lo bastante caliente como para fundirse y que tenga una estructura diferenciada con un nucleo de hierro y niquel seguido de un manto de olivina. La superficie parece ser de roca basáltica de antiguas erupciones volcánicas. Su forma es irregular con unas dimensiones de 578×560×458 kilómetros.

El Telescopio Hubble lo observó en 1.996 y descubrió un gigantesco cráter en su superficie. De hecho se piensa que la familia de asteroides tipo V (Vestoides) proceden de allí, como el 1929 Kolla que procede del interior de su corteza. Otros fragmentos han caido en nuestro planeta como meteoritos, los conocidos como tipo HED. En 2.003 la Agencia Japonesa ISAS informó de que había descubierto agua utilizando el telescopio de infrarrojos UKIRT, aunque podría tratarse de minerales hidratados procedentes de impactos con asteroides.


Vesta observado por el Hubble


EL VIAJE. FECHAS Y EVENTOS.

La misión Dawn es de larga duración y son numerosos los eventos que tendrán lugar durante el viaje de crucero y la observación científica.

Chequeos iniciales. Tras el lanzamiento en septiembre de 2.007 la nave comenzará una serie de pruebas de chequeo durante 60 días para confirmar que todos los sistemas e instrumentos han soportado bien el lanzamiento. Si son pasados la nave entrará en su configuración normal de vuelo donde se realizarán varios encendidos de prueba del motor iónico para comprobar el rendimiento.

Fase de crucero. Durante la fase de crucero permanecerán encendidos los motores iónicos la mayor parte del tiempo para proporcionar un impulso lento pero continuado a la nave. Si en el despegue se hubiera producido alguna desviación están previstas varias maniobras de corrección de la trayectoria. Una vez a la semana se interrumpirá el encendido del motor para orientar la antena a la Tierra y enviar datos y telemetría.

Asistencia gravitatoria en Marte. Esta etapa comienza 100 días antes de la llegada y dura hasta 30 días tras el sobrevuelo. La nave pasará a 500 kilómetros de la superficie marciana en abril de 2.009. En este encuentro la nave usará sus instrumentos para estudiar Marte y para comprobar su funcionamiento. Este sobrevuelo permitirá a la nave salir del plano de la eclíptica para poder llegar a Vesta. Además el sobrevuelo cambiará la velocidad relativa al Sol en 11.800 km/h.

Llegada a Vesta. Tras 4 años y 2 meses de crucero la nave llegará a su primer destino: Vesta. Para poder orbitarlo, la nave será girada unos meses antes y comenzará a frenarse con el motor iónico de tal manera que iguale su velocidad con el gran asteroide, para pasar a orbitarlo a diferentes alturas que permitirán conocerlo en profundidad.

La fase de aproximación comenzará 85 días antes de la llegada y terminará cuando adquiera la órbita de observación científica. En la aproximación la nave observará el entorno de Vesta para descubrir la posible presencia de satélites, polvo o restos. Tras el rastreo la nave quedará colocada en órbita polar tras pasar más de 1.000 días con el motor encendido. La nave observará Vesta desde diferentes órbitas que variarán en altura (entre 2.500 y 200 kilómetros) y orientación respecto al Sol para observar por completo este objeto. Esta fase en órbita durará unos 7 meses.


Estudiando uno de los objetivos

Llegada a Ceres. Pasado este tiempo la nave encenderá de nuevo sus motores y pondrá rumbo a Ceres durante 2 años, para investigar la estructura y composición de este gran objeto celeste. La fase de aproximación comienza 85 días antes de la llegada y termina con la adquisición de la órbita científica. Como en Vesta, la nave adquirirá datos científicos desde varías órbitas polares a diferentes alturas y ángulos para estudiar toda la superficie de este planeta enano.

La misión debe concluir en julio de 2.015 tras cinco meses de estudios de Ceres, quedando la nave en una órbita de 'cuarentena' a 700 kilómetros de altura que evite cualquier posible impacto contra la superficie al menos en los próximos 50 años. Dependiendo del estado de la nave y de los resultados obtenidos, la NASA decidirá si prosigue el estudio de Ceres o la nave toma rumbo hacia otro objeto del Sistema Solar.

CRONOLOGÍA

· Marzo 2009 - Tras un año y 8 meses de viaje, se produce una Maniobra de Asistencia Gravitatoria en Marte para acelerar la nave y redirigir su trayectoria.
· Septiembre 2011 - Dos años y seis meses después y tras 4 años y dos meses de viaje se produce la llegada a Vesta para estudiar este objeto durante al menos 6 meses.
· Abril 2012 - Salida de Vesta
· Febrero 2015 - Otro viaje más de 2 años y 10 meses colocará la nave en camino de llegada a Ceres. Por primera vez una nave orbitará dos cuerpos celestes distintos. El estudio de Ceres durará al menos 5 meses.
· Julio 2015 - Fin de la misión primaria.



Recorrido de la misión en los próximos años


COHETE LANZADOR DELTA II - 7925H (Delta 2925H)


La sonda Dawn será lanzada usando un cohete Delta 2925H (anteriormente llamado Delta II 7925H) fabricado por Boeing . Este cohete es altamente fiable (un 98% de éxito y 100% de éxito en este modelo) y proporciona el suficiente empuje para que la misión escape de la gravedad terrestre rumbo a sus objetivos. Dawn será lanzada desde el Space Launch Complex 17-B (SLC 17-B).

· Consta de tres etapas:

· Etapa I: La primera etapa es la encargada de proporcionar el empuje inicial necesario para levantarse del suelo. Funciona con queroseno y oxidante (oxígeno líquido). La componen además 9 aceleradores sólidos para incrementar el empuje. En la versión Heavy de esta misión serán usados 9 aceleradores de un tamaño algo superior al habitual llamados GEM-46

Esta etapa usa un motor Rocketdyne RS-27A que genera una fuerza de 890.000 Newtons. Al despegue pesa 285.228 kgs. en comparación con los 1.250 kgs. de la sonda. Unos giróscopios instalados en el sistema eléctrico se encargan de mantener la orientación correcta y mover el motor hacia los lados para tomar el rumbo previsto. Esta etapa dura casi 4 minutos y medio.

· Etapa II: Esta segunda etapa funciona con un motor Aerojet AJ10 y como combustible usa una mezcla de Aerozine 50 (una mezcla de hidracinas) como combustible y tetróxido de nitrógeno como oxidante. Esta segunda etapa se enciende dos veces. La primera ignición deja el cohete en una órbita baja. Con la segunda ignición se prepara a la tercera etapa y a la nave para abandonar la órbita terrestre. Esto se produce en el instante en el que apuntan directamente hacia la ruta que seguirá hasta el asteroide. En esos momentos, la tercera etapa toma el control.

· Etapa III: para escapar de la órbita terrestre, la nave debe viajar más rápido que la velocidad de escape de La Tierra. Antes del encendido, la sonda viaja a 31.400 kms/h. Tras el encendido la velocidad ha subido a los 40.250 kms/h, justo para escapar de nuestro planeta. Para ello, el motor Star 48 permanece encendido durante 90 segundos usando 2 toneladas de combustible sólido compuesto por aluminio y perclorato de aluminio, produciendo un empuje de 66.000 Newtons. Para ahorrar peso no lleva sistema de guiado. Sin embargo, para mantener la orientación correcta lleva unos pequeños motores laterales y unos 'yo-yos' que la hacen girar velozmente lo que provoca que siga siempre en la dirección correcta.


En esta misión se usará la versión Heavy de la derecha


SECUENCIA DE LANZAMIENTO

Min:seg
Evento
-0.04 La etapa 1 se enciende unos instantes antes del lanzamiento
0:00 Se encienden 6 aceleradores sólidos. El cohete despega del suelo.
1:06 Se apagan 6 de los aceleradores sólidos.
1:09 Se encienden los tres aceleradores restantes.
1:11 Se desprenden hacia el océano los 6 lanzadores sólidos que actúan en primer lugar.
2:11 Se desprenden los tres aceleradores sólidos restantes que actúan en segundo lugar.
4:23 La primera etapa de queroseno líquido se agota y se apaga.
4:31 Se separa la primera etapa y cae al océano
4:36 Mientras se eyecta la primera etapa se enciende la segunda etapa de combustible líquido.
4:41 La cofia se abre
8:51 El motor de la segunda etapa se apaga, sin separar etapa.
17:58 El motor de la segunda etapa vuelve a encenderse brevemente.
20:43 La segunda etapa se apaga definitivamente habiendo alcanzado una órbita provisional a 190 kilómetros de altura
21:00 Dawn y la tercera etapa Star 48 comienzan a rotar a 50 rpm
21:37 Se desprende la segunda etapa.
22:14 Se enciende la tercera etapa Star 48 durante 86 segundos
23:40 Se apaga la tercera etapa
28:00 Se despliega el 'yo-yo' para dejar la rotación de la tercera etapa y de Dawn a 0 rpm y adquiriendo una rotación a 3 rpm en el sentido contrario.
28:10 Separación de la tercera etapa mediante dispositivos pirotécnicos y muelles.
36:30 Aunque la nave gira sobre si misma muy lentamente, debe esperar un poco más de 8 minutos a que el xenón de los depósitos deje de hacerlo debido a la rápida rotación anterior. Tras esto la sonda encenderá sus toberas para parar el giro. Cuando esto ocurra la nave desplegará sus paneles y los orientará al Sol para encender sus transmisores y enviar telemetría a las antenas de la Tierra.


Esquema del cohete y la nave

 


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