Resumen: (el 13 de enero de 2005) Mientras la Navidad trajo buenas noticias a los científicos que supervisaban la separación de Cassini y la sonda espacial Huygens, algunos cálculos confirmaron la exactitud del curso que había sido programado.





Basado en un informe de la ESA

Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL" width="150"> La simulación de la separación de la Cassini y la Huygens contra el fondo de Titán, la luna parecida a una Tierra. Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL

El Día de Navidad 2004, la nave espacial Cassini impecablemente liberó la sonda Huygens de la ESA, superando otra importante meta para la misión Cassini-Huygens.

¿Pero, sin datos de telemetría de la Huygens, cómo sabemos que la separación fué bien?

El 25 de diciembre a las 3:00 CET, la secuencia crítica cargada en el software a bordo de la Cassini fue ejecutada y tras unos segundos, la Huygens fue enviada a un viaje de 20 dias hacia Titán. Como los datos de la Cassini confirman, los dispositivos pirotécnicos fueron encendidos para liberar un juego de impulsos, que con cuidado apartaron a la Huygens de la nave espacial. Esperaban que la sonda fuera liberada con una velocidad relativa de aproximadamente 0,35 metros por segundo con una velocidad de giro de aproximadamente 7,5 revoluciones por minuto.

Los datos de telemetría de la Cassini que confirmaron la separación fueron recogidos por las estaciones de Red del Espacio Profundo de la NASA en Madrid, España, y Goldstone, California, cuando la señal de repetición de telemetría de la Cassini finalmente alcanzó la Tierra.

Sin embargo, estos datos sólo mostraron que los sistemas de la Cassini habían funcionado, y que “la perturbación de actitud” de la Cassini (cómo la Cassini se movió en reacción a la liberación de la sonda) estuvo dentro de lo previsto. Pasadas unas horas, el análisis preliminar de estos datos confirmó que la Huygens estaba sobre la trayectoria esperada y girando dentro de los rangos esperados. La velocidad de giro impuesta a la Huygens es sumamente importante para asegurar que la sonda permanece en una actitud estable y sobre el curso cuando entre en la atmósfera del Titán.

La sonda de Huygens entrará en la espesa atmósfera de Titán y podrá registrar truenos con su micrófono. Crédito: ESA

¿Cómo y con qué exactitud sabemos que está sobre el curso correcto?

Ya que la Huygens no tiene ningún sistema de propulsión propia, tuvo que ser puesta en el curso correcto antes de ser liberada. Tal como fue previsto, el 22 de diciembre se efectuó una puesta a punto de la trayectoria Cassini para colocar a la Huygens sobre su trayectoria de entrada nominal.

Mientras la Huygens permanecía sobre esta trayectoria hasta que se sumergiera en la atmósfera de Titán el 14 de enero, el orbitador Cassini realizó una maniobra de desviación el 28 de diciembre para evitar estrellarse contra la luna.

La Huygens está programada para alcanzar la atmósfera superior de Titán en aproximadamente el 14 de enero a las 10:06 CET (a las 4h06 EST), entrando en la atmósfera en un ángulo relativamente escarpado de 65 ° y una velocidad de aproximadamente seis kilómetros por segundo (> 10,000 millas por hora).

La maniobra de ajuste, llamada “Apuntando finamente” ('targeting clean up'), era crítica: si el ángulo de entrada es demasiado empinado, la sonda podría recalentarse y quemarse encima de en la atmósfera; si el ángulo era demasiado superficial, la sonda podría pasar rozando como un guijarro sobre la superficie de un lago y desviarse de su objetivo.

Después de la separación de la sonda de Cassini, los datos de telemetría fueron recogidos por las estaciones de la Red del Espacio Profundo de la NASA en Madrid, España, y Goldstone, California. De estos datos que confirman la liberación, sabemos la velocidad después de la liberación, y que la sonda gira tal como fue previsto para mantenerse estable. Las imágenes de las cámaras de la Cassini mostrando a la sonda alejándose a la deriva fueron tomadas el 25-27 de octubre.

Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL" width="225"> Simulación de la Cassini lejos de Titán. Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL

Aunque sólo a través de unos pixeles, estas imágenes tomadas a distancias diferentes entre la sonda y el orbitador ayudaran a los navegantes a reconstruir la trayectoria de la sonda. Usando el fondo de estrellas conocidas, y señalando la posición de la Huygens en relación con la Cassini, la trayectoria de la sonda fue reconstruida usando la radio y técnicas ópticas de navegación.

Esta información es importante para ayudar a establecer la geometría requerida entre la sonda y el orbitador para comunicaciones de radio durante el descenso de la sonda el 14 de enero. Esto también muestra que la sonda y la Cassini están bien dentro de la exactitud de trayectoria predicha.

¿Cómo podríamos comprobar que la velocidad de giro era correcta?

Cuando la sonda Huygens estaba siendo diseñada hace más de 10 años, se requirió que la sonda fuera magnéticamente “limpia” cuando estuviera apagada, es decir, que cualquier campo magnético residual permanente no debía interferir con los sensibles magnetómetros de la Cassini. Más tarde, cuando la sonda fue construida, se encontró que había todavía un débil campo magnético, pero dentro de los límites aceptables para los sensores de la Cassini.

Sin embargo, dado que los campos magnéticos tienen “una dirección” así como una fuerza, y este campo estaba ligeramente descentrado, esto dio a la sonda un lado izquierdo y un lado derecho (es decir, se comporta como un pequeño imán con un norte y un sur). Con la implicación de que si usted puede detectar este campo magnético, entonces también puede descubrir como gira.

Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL" width="150"> Luna eclipsando Saturno visto por la Cassini. Pinchar aquí para aumentar la imagen. Crédito: NASA/JPL

Después de una sugerencia inicial de Jean-Pierre Lebreton, el Proyecto Científico Huygens, el equipo de científicos del Magnetómetro de Técnica Dual de la Cassini (MAG), del Colegio Imperial, Londres, y Braunschweig, confirmó que su instrumento debería ser capaz de descubrir este pequeño campo rotativo magnético y esta medición fué puesta en práctica durante el período de liberación de la sonda.

Los magnetómetros son instrumentos de medición directa que miden tanto fuerza como dirección de campos magnéticos en los alrededores de un instrumento. El Cassini Mag mide estos campos mientras la Cassini está en órbita alrededor del Saturno así como durante el acercamiento a Titán. Pero, justo después de la separación el 25 de diciembre, los científicos del MAG descubrieron fluctuaciones en el campo magnético alrededor de la Cassini que sólo podrían haber venido por el giro de la Huygens y su alejamiento.

El profesor Michele Dougherty, el Investigador Principal para el MAG, dijo, 'Que fue observado por el MAG justo después de la separación de la sonda el 25 de diciembre de 2004, eran fluctuaciones débiles pero claras en ambos sensores magnéticos que residen sobre el extremo del magnetómetro de 11 metros. Estas fluctuaciones eran una indicación clara de la sonda de la Huygens alejandose del orbitador Cassini. Esta observación confirmó la velocidad de giro de la sonda en 7.5 revoluciones por minuto, la velocidad ideal que fue predicha, y que la Huygens está bien encaminada hacia Titán'.

El antiguo Investigador Principal del MAG, David Southwood, que es ahora el Director de Ciencia en ESA, dijo, 'detectar el giro fue enormemente tranquilizador,
no sólo muestra que la Huygens giraba correctamente, sino que también, puesto que la velocidad de giro está directamente relacionada con la velocidad de salida, que la Huygens fue enviada a la velocidad correcta. Era realmente grandioso hacerlo con un instrumento que yo conocía tan bien'.

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Horario de acontecimientos esperados durante el descenso de la Huygens a la superficie de Titán el 14 de enero de 2005. (CET es el Tiempo Central Europeo o seis horas delante del horario EST. Por lo tanto a las 10:10 CET o 4h10 AM EST se desplegó el paracaídas piloto).

Tiempo (CET)	Acontecimiento
5.44	Temporizador produce el encendido de la electrónica de a bordo Provocado por un temporizador predeterminado, la electrónica de a bordo de la Huygens y el transmisor son puestos en el modo de espera, esperando el principio de transmisión
10.06	La Huygens alcanza “la altitud de interfase“ “La altitud de interfase“ es definida como 1270 kilómetros sobre la superficie de la luna donde se produce la entrada en la atmósfera del Titán.
10.10	El paracaídas Piloto se despliega El paracaídas se despliega cuando la Huygens detecta una disminución de la velocidad por debajo de 400 metros por segundo, aproximadamente a 180 kilómetros sobre de la superficie del Titán. El paracaídas piloto es el más pequeño de la sonda, sólo 2.6 metros de diámetro. Su objetivo exclusivo es el de soltar la cubierta térmica de la sonda, que protegió a la Huygens del calor de la fricción de la reentrada. 2.5 segundos después de que el paracaídas piloto sea desplegado, la cubierta termica es liberada y el paracaídas piloto se separa. El paracaídas principal, que tiene 8.3 metros de diámetro, se despliega.
10.11	La Huygens comienza a transmitir a la Cassini y el escudo delantero es liberado a los 160 kilómetros sobre la superficie. 42 segundos después de que el paracaídas piloto sea desplegado, los puertos de recepción son abiertos para el Espectrómetro de Masa del Cromatógrafo De gas e instrumentos del Colector de Aerosol Pyrolyser, y son ampliados para exponer los Instrumentos de Estructura Atmosférica de la Huygens. El Imager/Spectral Radiometer de descenso capturará su primer panorama, y seguirá capturando imágenes y datos espectrales en todas partes del descenso. El Paquete de programas de Ciencia Superficial también será conectado, midiendo propiedades atmosféricas.
10.25	El paracaídas principal se separa y el paracaídas de ancla flotante se despliega. El paracaídas de ancla flotante tiene 3 metros de diámetro. En este nivel de la atmósfera, aproximadamente a 125 kilómetros de altitud, el paracaídas principal reduciría tanto la velocidad de descenso de la Huygens que las baterías no durarían durante todo el periodo de descenso hasta la superficie. El paracaídas de ancla flotante le permitirá descender a la velocidad correcta para recopilar la máxima cantidad de datos.
10.42	El Sensor de proximidad de superficie activado Hasta este punto, las acciones de la Huygens han estado basadas en temporizadores de reloj. A una altura de 60 kilómetros, será capaz de descubrir su propia altitud usando un par de altímetros de radar, que serán capaces de medir la distancia exacta a la superficie. La sonda constantemente supervisará su velocidad de giro y su altitud y suministrará esta información a los instrumentos científicos. Después de esto son aproximadas.
11.50	El Espectrómetro de Masa de Cromatógrafo De gas comienza a analizar la atmósfera. Este es el último de los instrumentos de la Huygens que será activado. Esperan que el descenso lleve unos 137 minutos en total, más o menos 15 minutos. Durante todo el descenso, la nave espacial seguirá girando a una velocidad de entre 1 y 20 rotaciones por minuto, permitiendo a la cámara y a otros instrumentos tomar panorámicas mientras desciende.
12.23	El Radiometro Imager/Spectral de descenso conecta el foco. Cerca de la superficie, la cámara de la Huygens conectará una luz. La luz es particularmente importante para el radiómetro espectral para determinar la composición de la superficie del Titán con exactitud.
12.27	Aterrizaje. Este tiempo puede variar más o menos en 15 minutos dependiendo de cómo la atmósfera del Titán y los vientos afectan al descenso en paracaídas de la Huygens. La Huygens golpeará la superficie a una velocidad de 5-6 metros por segundo. La Huygens podría aterrizar sobre una superficie rocosa o de hielo o posiblemente aterrizar sobre un mar de etano. En uno u otro caso, el Paquete de programas de Ciencia de Superficie de la Huygens está diseñado para capturar toda la información que pueda sobre la superficie durante los tres minutos restantes que la Huygens tiene para sobrevivir después del aterrizaje.
14.37	La Cassini deja de recoger datos Las gotas de sitio de aterrizaje de Huygens debajo del horizonte del Titán como visto por Cassini y el orbitador dejan de recoger datos. Cassini recibirá la señal de la Huygens mientras haya la más leve posibilidad de detectarla. Una vez que el lugar de aterrizaje de la Huygens desaparezca debajo del horizonte, no habrá más posibilidad de recibir la señal, y el trabajo de la Huygens habrá terminado.
15.07	Primeros datos enviados a Tierra. La Cassini primero orientará su antena de alta ganancia hacia la Tierra y luego enviará el primer paquete de datos. El tiempo que tardará la señal en viajar de Titán a la Tierra será de 67 minutos. El envío de datos de la Cassini a la Tierra es ahora rutinario, pero para la misión de la Huygens, serán puestos salvaguardas adicionales para asegurarse que ninguno de los datos de la Huygens se pierde. Antenas de radio gigantescas en el mundo entero recibirán de la Cassini, como relevos del orbitador, copias repetidas de datos de la Huygens.