La SMART-1 hacia el impacto final

La SMART-1 hacia el impacto final

Por :Francisco M. Pulido Pastor

SMART-1, La exitosa primera nave espacial europea a la Luna, está ahora a punto de terminar su aventura de exploración, tras casi dieciséis meses de investigaciones de ciencia lunar.

SMART-1 fue lanzada el 27 de Septiembre de 2003, y alcanzó la Luna en Noviembre de 2004 tras una larga ruta en espiral alrededor de la Tierra. En esta fase, la nave probó por primera vez en el espacio una serie de avanzadas tecnologías.

Estas incluyeron el primer uso de un motor de iones (propulsión eléctrica solar) para viajes interplanetarios, en combinación con maniobras de asistencia gravitatoria.

SMART-1 también probó futuras técnicas de comunicación en el espacio profundo para naves espaciales, técnicas que consiguen la navegación autónoma de la nave, e instrumentos científicos miniaturizados, usados por primera vez alrededor de la Luna.

Inicialmente proyectada para funcionar seis meses alrededor de la Luna, se concedió a SMART-1 una extensión de la misión por un año más, ahora apunto de concluir. La nave golpeará la superficie de la Luna mediante un pequeño impacto que actualmente se espera se produzca el 3 de Septiembre del 2005, a las 07:41 CEST (05:41 UT) o a las 02:37 CEST (00:37 UT), con una incertidumbre debida al incompleto conocimiento de la topografía lunar. Las coordenadas esperadas para el impacto a las 5:41 UT son aproximadamente los 36,44º sur de latitud y 46,25º oeste de longitud.

Maniobras hasta el impacto

Si se la hubiese dejado en el curso de su órbita lunar, la SMART-1 habría golpeado la Luna de modo natural el 17 de Agosto de 2006 en la cara lunar oculta, no visible desde la Tierra.

Una serie de maniobras de 2 semanas comenzada el 19 de Junio y concluida el 2 de Julio permitió a la SMART-1 ajustar su órbita para evitar la intersección de la nave con la Luna en un momento no ventajoso desde el punto de vista científico, y obtener una útil pequeña 'extensión' de la misión.
Una posterior serie de maniobras menores puede ser llevada a cabo el 27 y 28 de Julio, el 25 de Agosto y el 1 y 2 de Septiembre de 2006 para ajustar la trayectoria de la SMART-1.

¿Por qué el 3 de Septiembre?

La elección del 3 de Septiembre para el impacto lunar estuvo guiada por la decisión de obtener datos lunares adicionales de alta resolución desde la órbita y permitir a los telescopios de tierra ver el impacto desde la Tierra.

El 3 de Septiembre de 2006 el perilunio (el punto más cercano a la luna de su órbita) de la SMART-1, coincidente con el punto de impacto, estará en la zona lunar llamada 'Lago de la Excelencia', situado en latitudes australes medias. Esta zona es muy interesante desde el punto de vista científico. Es un área volcánica llana rodeada por tierras altas, pero también caracterizada por las heterogéneas condiciones minerales del terreno.

En el momento del impacto, esta zona estará en la oscuridad en la cara visible de la Luna, justo cerca del terminador – la línea que separa la cara diurna lunar de la nocturna. La región estará oculta de los rayos directos del Sol, pero estará débilmente iluminada por la luz de la Tierra – el brillo terrestre o resplandor Da Vinci. La órbita de la nave la llevará sobre la región cada cinco horas, situándose un kilómetro más baja a cada paso. Desde la Tierra, será visible un cuarto de la Luna en ese momento.

Esta geometría es ideal para permitir las observaciones desde la Tierra. De hecho, durante la Luna llena la luminosidad habría enmascarado completamente el impacto a los observadores desde la Tierra, y durante la Luna nueva habría sido difícil también, ya que Luna nueva es visible sólo durante unos cuantos segundos tras el ocaso. Además, un impacto en la oscuridad favorecerá la detección del destello del impacto.

Los telescopios terrestres también intentarán observar el polvo eyectado por el impacto, esperando obtener datos físicos y mineralógicos sobre la superficie excavada por la nave.

La hora esperada del impacto (07:41 CEST ) será buena para los grandes telescopios de Sur y Norte América, Hawai y posiblemente Australia. Pero si la SMART-1 golpea en su pasada anterior, alrededor de las 2:37 CEST del 3 de Septiembre, podrá ser observada desde las Islas Canarias y Sudamérica. Si la SMART-1 golpea una montaña en el paso del 2 de Septiembre a las 21:33 CEST, entonces los telescopios de la Europa continental y África tendrán la ventaja.

Atrapada por la gravedad lunar

Cuando una nave espacial orbita la Luna, como lo hace la SMART-1, está condenada por la ley de la gravedad. Los tirones del Sol, la Tierra, y las irregularidades en la misma Luna, perturban su órbita. Más pronto o más tarde, cualquier orbitador lunar impactará en la superficie de la Luna a menos que tenga mucha cantidad de combustible para volver a impulsarse y escapar a la gravedad lunar.

Escapar de la gravedad de la Luna y salir disparada al espacio profundo habría significado la cancelación del programa científico de la SMART-1 por completo. De hecho, durante el tiempo que la SMART-1 estuvo en órbita alrededor de la Luna, tuvo suficiente combustible para un impulso orbital, pero no para una escapada, por lo que la nave fue una verdadera 'prisionera' de la Luna.

La SMART-1 ha sobrevivido mucho más de lo esperado cuando se planeó la misión científica de 6 meses de duración. Su motor de iones experimental, alimentado por el Sol, era muy eficiente. Por la época en la que la SMART-1 se asentó en su órbita operacional alrededor de la luna allá por Marzo de 2005, le quedaban sólo 7 kilos de combustible (gas xenón embotellado) de los 84 kilos disponibles en el lanzamiento.

Los ingenieros de la ESA usaron todo el xenón disponible para evitar una anterior colisión programada para Septiembre de 2005, tras una maniobra para reimpulsar la órbita. Como resultado, la SMART-1 ganó un año extra de vida operacional en su órbita lunar, para gran beneficio de los científicos e ingenieros espaciales de Europa.

Sin combustible de xenón, la SMART-1 usó sus propulsores de hidracina para llevar a cabo la última maniobra importante a finales de Junio de 2006 para estirar más la vida de la misión y ganar otras tres semanas para operaciones.

¿Algún daño para la Luna?

Hace casi 50 años, en 1959, la nave espacial rusa Luna-2 fue el primer objeto humano en golpear la Luna. Desde entonces muchos otros han hecho lo mismo, sin ningún daño destacable, y el impacto de la SMART-1 será más suave que cualquier proyectil hecho por el hombre hasta ahora.

Cuando llegue a la superficie de la Luna, la SMART-1 estará viajando a 2 kilómetros por segundo. Eso es mucho más despacio que un meteorito natural – por ejemplo los meteoros de las Leónidas llegan a la Luna a 70 kilómetros por segundo. La SMART-1 llegará en un ángulo inclinado – como un saltador de ski. La SMART-1 puede golpear una colina pronunciada a 7000 kilómetros por hora, pero lo que es más probable es que se deslice sobre una parte llana de la superficie lunar, cayendo 15 metros en el último kilómetro de movimiento hacia delante. Al impacto, su velocidad vertical será sólo de 70 kilómetros por hora, que es menos de lo que consiguen algunos saltadores de ski.

Posiblemente la SMART-1 se deslice un corto espacio tras el impacto, arrojando polvo delante de ella proyectándolo a ambos lados como las alas de una mariposa. El cráter hecho por la SMART-1 será de 3 a 10 metros de diámetro y quizá de un metro de profundidad. La Luna ya tiene 100 000 cráteres que tienen más de cuatro kilómetros de diámetro, y cada día varios meteoritos pequeños hacen cráteres tan grandes como el de la SMART-1.

Cada elemento químico presente en la SMART-1 y en su equipamiento existe de forma natural en la Luna. Por ejemplo el aluminio y el hiero son muy comunes. El hidrógeno, carbono y nitrógeno son mucho más escasos en la Luna, pero llegan de forma natural a su superficie procedentes del viento solar y de los impactos de fragmentos helados de cometas, que contienen muchos elementos. Desde este punto de vista, uno puede pensar en la SMART-1 como un cometa artificial. Además, la poca hidracina que quede en los impulsores de la SMART-1 se quemará inmediatamente en el impacto.

Últimas observaciones

Las últimas observaciones anteriores al impacto proporcionarán nuevas impresiones de los paisajes lunares.

Durante las cercanas aproximaciones lunares, la cámara AMIE a bordo de la SMART-1 obtendrán vistas oblicuas de algunas áreas a las que hemos mirado solamente desde la vertical, aportando una especie de visión tridimensional de la superficie. Sin embargo, ya que el impacto ocurrirá en la zona oscura de la Luna, no es posible esperar ver mucho con la luz visible durante el descenso final.

Durante las últimas órbitas, los otros instrumentos a bordo, incluyendo telescopio de rayos X D-CIXS y el espectrómetro infrarrojo SIR, obtendrán vistas detalladas de algunas regiones lunares desde altitudes muy bajas.

Los potentes telescopios sobre la Tierra podrán ver un débil destello del impacto mismo, seguido por una nube de polvo arrojada por el impacto, quizá de 5 kilómetros de ancho. El polvo oscurecerá la vista de parte de la superficie lunar durante 5 o 10 minutos. El comportamiento de la nube dará información valiosa sobre los eventos de impacto en general, mientras que el análisis de la luz del polvo, con los espectrógrafos de los telescopios, pude detectar materiales desenterrados por el impacto de justo debajo de la superficie lunar.

Las observaciones se apoyarán en el débil resplandor del brillo terrestre – a menos que parte de la nube de polvo sea arrojada a más de 20 kilómetros sobre la superficie lunar. En ese caso, será iluminada directamente por la luz del sol y aparecerá más brillante durante quizá unos minutos. Los astrónomos aficionados pueden ser capaces de divisar la nube de polvo iluminada por el sol con sus binoculares y pequeños telescopios.

Para más información

Bernard Foing, Científico del Proyecto SMART-1 de la ESA
Email: bernard.foing @ esa.int

Animaciones:

+ Trayectoria de la SMART-1 hasta el impacto con la Luna.

+ Observaciones lunares de la SMART-1