Resumen (10 de abril de 2006): El 9 de noviembre de año pasado la astronave Venus Express de la ESA despegó desde el desierto de Kazajstán a bordo de un cohete Soyuz-Fregat. Ahora, después de un viaje de 400 millones de kilómetros en sólo 5 meses, la astronave se acerca a su destino final. La cita tendrá lugar el 11 de abril.





Basado en una publicación de ESA

Representación artística de la inserción orbital de Venus Express. Créditos: ESA

El 9 de noviembre de año pasado la astronave Venus Express de la ESA despegó desde el desierto de Kazajstán a bordo de un cohete Soyuz-Fregat. Ahora, después de un viaje de 400 millones de kilómetros en sólo 5 meses, la astronave se acerca a su destino final. La cita tendrá lugar el 11 de abril.

Primer paso: la llegada a Venus

Para empezar a explorar nuestro cálido y brumoso planeta gemelo, Venus Express debe completar un primer paso crítico, el más desafiante después del lanzamiento y que implica un conjunto de complejas operaciones y maniobras que pondrán a la astronave en órbita. La maniobra de Inserción Orbital de Venus (VOI) permite a la astronave reducir su velocidad en relación a Venus, con la finalidad de que pueda ser capturada por la fuerza de gravedad del planeta. La maniobra es crítica y debe ser realizada en un espacio y tiempo precisos.

La fase de VOI comenzó oficialmente el 4 de abril y no se completará hasta el 13 de abril. Consta de tres subfases principales. La primera consiste en la preparación o puesta a punto de la astronave para la actual maniobra de captación con la finalidad de evitar el riesgo de que la astronave entre en modo seguro, debiendo los parámetros no relacionados con VOI estar desactivados.

La maniobra de captura en sí consiste en una ignición del motor principal durante 50 minutos que empezará a las 09:17 (hora central europea) de la mañana del 11 de abril. Esta es la segunda subfase principal de VOI.

Ignición del motor de Venus Express. Créditos: ESA

La subfase final empezará reestableciendo todas las funciones de la astronave, especialmente reanudando las comunicaciones con la Tierra y subiendo los comandos para ser ejecutados durante la órbita de captación preliminar.

La captación orbital es controlada por una secuencia automática de comandos predefinidos, subidos a la astronave durante los días previos al VOI. Esta secuencia es el conjunto mínimo necesario para efectuar la ignición del motor principal.

Todas las operaciones de la astronave son controladas y comandadas por el equipo de control de la Tierra ubicado en el Centro de Operaciones de Astronaves Europeas de la ESA (ESOC) en Darmstadt, Alemania.

Horario de los principales acontecimientos de VOI (algunos tiempos sujetos a cambios)

• 4 de abril, el transmisor de la astronave conectado a la antena de baja ganancia es encendido. Durante su crucero interplanetario y durante la parte científica de la misión por venir, Venus Express se comunica con la Tierra mediante sus dos antenas de alta ganancia. No obstante, durante la fase de captación orbital (11 de abril) estas dos antenas se vuelven inutilizables debido a la necesaria orientación de la astronave en ese momento.


• La antena de baja ganancia, provista de un débil pero señal inmediatamente reconocible, estará transmitiendo durante todas las maniobras de VOI, lo cual permitirá a los controladores de la Tierra monitorizar el cambio de velocidad durante la ignición, utilizando la antena de 70 metros de la Red de Deep Space de NASA cerca de Madrid, España. No son posibles otros medios de comunicación con la Tierra durante la ignición de captura.


• 5 y 9 de abril, el objetivo de las maniobras de control. Dos ranuras de tiempo están libres para ajustar la dirección si fuese necesario. Dada la elevada precisión de la corrección de trayectoria realizada al final de marzo, Venus Express está actualmente en la trayectoria correcta para una exitosa entrada en órbita y es, por lo tanto, improbable que se necesite ninguno de estas dos ranuras extra.


• 10 a 11 de abril, preparativos finales para la maniobra VOI. 24 a 12 horas antes de VOI, los controladores de la astronave llevarán a Venus Express a su configuración final para el encendido. Sobre las 12 horas, monitorizarán su estado, preparados para ocuparse de cualquier contingencia que requieran una corrección de trayectoria de última hora o revisiones de la duración de la ignición del motor principal.

La trayectoria a Venus de Venus Express. Crédito: ESA

• 11 de abril, 08:03 (CEST), maniobra de giro. Esta maniobra dura media hora y gira a Venus Express de modo que el motor principal queda hacia la dirección del movimiento. Gracias a esta maniobra, la ignición frenará (en vez de acelerar) a la astronave.


• 11 de abril, 09:17 (CEST), encendido del motor principal. Pocos minutos después del petardeo de los reactores de la astronave para asegurarse de que el propelente se coloca en las líneas de alimentación del motor principal, éste último dará comienzo a su ignición de 50 minutos de duración, la cual terminará a las 10:07.


• Este reactor reducirá la velocidad inicial de 29.000 kilómetros por hora (en relación con Venus) un 15 pro ciento, permitiendo su entrada en órbita. Venus Express adoptará una primera órbita alargada de nueve días. En tal momento, estará a 120 millones de kilómetros de la Tierra y, en su punto más cercano, a 400 kilómetros de la superficie de Venus.


• Durante la ignición, a las 9:45 (CEST), Venus Express desaparecerá detrás del planeta y no será visible desde la Tierra. Es lo que se conoce como período de ocultación. La astronave reaparecerá desde detrás del disco de Venus algunos minutos después. Así, incluso con la señal de la antena de baja ganancia, sólo será visible durante la primera mitad de la ignición y los últimos seis minutos. La recepción de la señal de la astronave después del período de ocultación será el primer signo positivo de su plena entrada en órbita.

La Venus Express sobre unas tormentas atmosféricas en el polo norte de Venus. Crédito: ESA

• 11 de abril, 11:13 horas (CEST), reanudación de las comunicaciones con la Tierra. Al final de la ignición, Venus Express aún tiene que efectuar unas cuantas operaciones automáticas: reorientar los paneles solares hacia el sol y una de sus antenas de alta ganancia (la pequeña Antena 2 de alta ganancia) hacia la Tierra. Si todo va como se espera, a las 11:13 horas la astronave debería estar en condiciones de establecer su primera comunicación con la estación terrestre Cebreros de la ESA próxima a Madrid. En las horas siguientes, enviará la ansiada información sobre su estado de salud. La información sobre su trayectoria actual estará disponible desde el equipo de dinámica de vuelo de ESOC sobre las 12:30 (CEST).


• 12 a 13 de abril 2006, inicio de la reactivación total. Durante las 24 horas siguientes a la captura orbital, se empleará el tiempo en reactivar todas las funciones de la astronave, incluyendo todas su capacidad de monitorización interna. En la mañana del día 13, la Antena 1 de alta ganancia, hasta ahora no utilizada, será orientada y cebada por el transmisor para comunicar con la Tierra. Las dos antenas de alta ganancia, situadas en diferentes sitios de la astronave, se utilizarán durante la misión para evitar la exposición al sol del equipo crítico en el exterior.

El alcance de su órbita final

Se necesitarán una serie de maniobras y días para colocar a Venus Express en su órbita vinal. La órbita preliminar de nueve días es elíptica, abarcando desde 350.000 kilómetros en su punto más distante del planeta (apocentro) a menos de 400 kilómetros en su punto más cercano (pericentro).

Durante este período, Venus Express efectuará siete igniciones (dos con el motor principal y cinco con sus bancos de reactores) para reducir gradualmente el apocentro de las órbitas sucesivas. El 7 de mayo, después de 16 vueltas alrededor del planeta, se alcanzará la órbita final, la cual será polar, abarcando de 66.000 a 250 kilómetros de Venus y con un pericentro situado por encima de la latitud 80º norte.

El 22 de abril, Venus Express empezará su fase de servicios en órbita. Se encenderán sus instrumentos uno a uno para un detallado chequeo de hasta el 13 de mayo en que trabajarán conjuntamente o en grupos. Esto permitirá la observación simultánea de fenómenos y preparará para la fase científica nominal que comenzará el 4 de junio.

Observaciones en órbita de captura

La órbita polar inicial de nueve días será una gran oportunidad para realizar observaciones científicas. Estas sólo se harán siempre que no tengan prioridad otras operaciones críticas de la astronave y en ningún caso antes de 30 horas después del VOI. La primera oportunidad para obtener datos científicos será el 12-13 de abril.

Venus, un planeta sin protección magnética.

Durante esta fase de órbita inicial, el disco completo de Venus será completamente visible para los instrumentos de imagen de la astronave, una oportunidad que no ocurrirá durante la misión nominal, cuando el rango de distancias del planeta sea menor. Estas observaciones cubrirán principalmente el hemisferio meridional, el cual fue inadecuadamente estudiado en misiones anteriores.

En particular, la geometría de la órbita de captura hace posible la observación de la dinámica de la atmósfera de Venus de forma continua y perfectamente desde una gran distancia, durante una duración mayor que el ciclo de rotación completa de la atmósfera en la parte superior de las nubes (la aún inexplicada superrotación de cuatro días). Ciertamente, el estudio atmosférico es una de los principales objetivos de la misión.

Por ejemplo, desde distancias superiores a 200.000 kilómetros, el espectrómetro cartográfico visible/casi-infrarrojo (VIRTIS) será capaz de tomar instantáneas de todo el disco planetario y su atmósfera. Durante la fase de ciencia nominal, las imágenes de la atmósfera deberán ser conseguidas mediante mosaicos.

El analizador de átomos energéticos y plasma espacial (ASPERA) tendrá una oportunidad sin precedentes de estudiar desde grandes distancias el impasible viento solar y reunir datos de los procesos de escape atmosférico de un planeta que no dispone de protección magnética.

En la órbita de captura, todos los instrumentos (excepto el espectrómetro PFS y el experimento de radiociencia VERA) podrán realizar observaciones durante algunas horas al día de datos seleccionados.

…y mucha ciencia por venir

Venus Express fue diseñada para llevar observaciones científicas en dos días venusianos, que equivalen a 486 días terrestres. La misión puede llegar a durar hasta el doble de su duración programada.

A pesar de la intensa exploración previa (Venus es el tercer cuerpo celeste más visitado de nuestro sistema solar después de la luna y Marte), una plétora de misterios aún rodea a este planeta. Los singulares instrumentos de Venus Express para la investigación planetaria están hechos para aprovechar las claves de misiones precedentes e investigar las rarezas del planeta con precisión inédita.

Los instrumentos de a bordo, los ojos de la astronave, incluyen una combinación de espectrómetros (el espectrómetro planetario Fourier y el espectrómetro atmosférico infrarrojo y ultravioleta SpicaV/SOIR), espectrovisores (espectrómetros cartográfico ultravioleta/visible/casi-infrarrojo VIRTIS) y visores (Cámara de monitorización de Venus VMC).

Todos estos instrumentos son extremadamente sensibles en un lato rango de longitudes de onda electromagnéticas del ultravioleta al infrarrojo y que permitirán estudiar al detalle la atmósfera de Venus y su interacción con la superficie del planeta. También lleva a bordo el magnetómetro MAG, el analizador de plasma espacial y átomos energéticos y el experimento de radiociencia VeRA, para estudiar todas las interacciones entre la atmósfera y el incesante viento solar.

Venus Express aprovechará, por primera vez en la historia, de las llamadas ventanas infrarrojas, que son estrechas bandas atmosféricas en la parte infrarroja del espectro. A través de ellas, se obtendrá una preciosa información sobre las capas más bajas de la atmósfera y es posible que hasta de la superficie.

Experimento de radiociencia de Venus. Créditos: ESA

La misión Venus Express contribuirá a hallar respuestas a varias cuestiones sin resolver. ¿Cómo opera la compleja dinámica atmosférica y el sistema de nubes? ¿Cuál es la causa de la rápida super-rotación de la atmósfera en la parte superior de las nubes? Y, ¿cuál es el origen del doble vórtice del polo norte?

Venus Express también investigará los procesos que determinan la química de la nociva atmósfera de Venus, la cual puede alcanzar temperaturas de 500º C en la superficie y en cuya composición predomina el dióxido de carbono, con nubes de ácido sulfúrico. Estudiará qué papel juega el mayor efecto de invernadero del sistema solar en la evolución global del clima de Venus. También nos ayudará a averiguar si Venus proporciona un posible anticipo del futuro de la Tierra.

Por último, mediante la combinación del análisis de la densa atmósfera y superficie del planeta, Venus Express nos ayudará a conocer la geología del planeta y saber si hay signos de actual actividad sísmica o volcánica.