Philae, o cómo Europa aterrizará en un cometa

Rosetta es un proyecto de exploración de cometas de la Agencia Espacial Europea (ESA). Tras el triunfo de Giotto, que voló sucesivamente los cometas Halley y Grigg-Skjellerup, Rosetta tendrá una misión mucho más ambiciosa, consistente en entrar en órbita alrededor del núcleo del cometa Churyumov-Gerasimenko y analizar su superficie in situ.

La sonda fue lanzada por un cohete Ariane 5 el 2 de marzo 2004. Después de sobrevuelos de  Marte, en febrero de 2007, y la Tierra en noviembre de 2007 y de 2009 (para coger impulso gravitatorio), ha recorrido millones de kilómetros para ir al encuentro del cometa con el que tiene una cita en noviembre de este año. Durante su trayecto, además, tuvo encuentros cercanos con los asteroides 2867 Steins, el 5 de septiembre 2008, y el 21 Lutetia, el 10 de julio 2010.

Después de varios meses de maniobras de frenado, se acercará a menos de 2 km del núcleo del cometa y se pondrá en órbita alrededor del mismo. Con su variado instrumental científico, realizará un mapeo integral del núcleo y observará los cambios de actividad del cometa a medida que se aproxime al sol.

El material cometario se considera como el más cercano en sus propiedades al de la nebulosa solar, el material a partir del cual se formaron los planetas. Los estudios que realizará esta sonda permitirán tener una mejor comprensión de la formación del sistema solar, de ahí el nombre dado a la misión, por analogía con la "piedra de Rosetta", que permitió a Champollion descifrar los jeroglíficos egipcios.

El módulo de descenso Philae tiene una forma de cilindro hexagonal, con cerca de 1 m de diámetro y 80 cm de alto, abierto por un extremo y se apoyará en la superficie del cometa en un trípode que se desplegará durante el aterrizaje. La estructura está hecha de fibras de carbono con un revestimiento de aluminio y los tres pies de aterrizaje están equipados con amortiguadores para evitar rebotes en baja gravedad.

También para evitar rebotes, se utilizará el propulsor para acelerar el descenso. Un arpón que se lanzará hacia la superficie permitirá anclar el vehículo al cometa. La masa total del aterrizador es de unos 100 kg. Philae será transportado en un lado de la nave hasta que alcance al cometa y su vida útil estimada es de aproximadamente un mes. Gracias a las imágenes de alta resolución del orbitador, los científicos serán capaces de enviar el aterrizador para posarse en el núcleo del cometa, en una zona segura. Este procedimiento se realizará a una velocidad de 5 km/h permitiendo al aterrizador anclarse sobre el núcleo de forma suave.

La panoplia de instrumentos científicos del pequeño aterrizador es extraordinaria. Veamos la lista:

APXS: Espectrómetro de rayos X y alfa.

SD2: Dispositivo de muestra y distribución (brazo y taladro).

PTOLEMY: Analizador de gas.

CIVA/ROLIS: Sistema de imágenes (cámaras panorámicas y visualizador de descenso).

COSAC: Experimento de Muestra cometaria y composición.

SESAME: Experimento para el monitoreo eléctrico y acústico de la superficie, monitor de impacto de polvo.

MUPUS: Sensor multiutilidad para ciencia superficial y subsuperficial.

ROMAP: Magnetómetro RoLand y monitoreo de plasma.

CONSERT: Sondeo de ondas de radio del núcleo del cometa.

El instrumento SD2

El nombre SD2 es el acrónimo de perforación y distribución de muestras (del inglés Sample Drill & Distribution). Consiste en un pequeño taladro de 12 mm que perforará la superficie del cometa hasta una profundidad máxima de 230 mm yque recogerá muestras del material de la superficie del cometa y enviará esas muestras a otros tres instrumentos para su análisis.

Luego de la perforación, se recolectará los materiales sólidos y gases en 26 contenedores, y posteriormente depositarán su carga en los instrumentos COSAC y PTOLEMY, que procederán con su análisis.

Gracias a la capacidad de la sonda Philae para rotar sobres sí misma se puede asegurar el muestreo de distintas zonas de la superficie del cometa, en el punto de aterrizaje.

El instrumento COSAC

El nombre COSAC es el acrónimo de experimento de muestreo y composición cometario (del inglés COmetary SAmpling and Composition experiment).

Se trata de un cromatógrafo y espectrógrafo que tienen la capacidad de analizar y determinar la composición de los gases que vaya desprendiendo el cometa.

Se espera que mientras más se acerque el sol el cometa, se evaporarán muchos gases por calentamiento. En ese momento el aterrizador ya estará sobre la superficie del cometa y el instrumento SD2 recolectará esos gases y los enviará a los instrumentos PTOLEMY y COSAC para su análisis.

Los análisis incluirán todo tipo de gases, incluidos vapores de agua, compuestos complejos e incluso moléculas orgánicas de gran tamaño.

La gran relevancia astrobiológica de esta sonda reside principalmente en la capacidad del cromatógrafo de gases del instrumento COSAC para poder determinar la composición de los compuestos orgánicos de alto peso molecular existentes en el cometa,  de previsible importancia prebiótica. Hay que tener en cuenta que se estima en hasta un 30% el contenido de materia orgánica en los cometas.

El estudio a distancia de compuestos de alto peso molecular en los cometas es bastante complicado. Se han detectado numerosos y abundantes compuestos de bajo peso molecular en las colas de cometas, claramente, pero por esta misma razón la señal combinada de estas moléculas hace difícil la detección espectroscópica de los compuestos más raros o de mayor peso molecular. Por otro lado, la atmósfera terrestre dificulta este tipo de detecciones debido a la presencia de estas moléculas en nuestra atmósfera. Se espera con gran excitación los resultados que pueda ofrecer este instrumento por parte de la comunidad científica.

Otro de los campos en los que se centrará este instrumento será en el de la quiralidad. Se ha teorizado que las moléculas orgánicas de los cometas podrían presentar una desviación con respecto a  una mezcla racémica por acción de la luz interestelar polarizada. De confirmarse, podría ser un indicio más de cómo los cometas sembraron la Tierra de material prebiótico.

Obelisco de Philae

El aterrizador recibió el nombre de Philae por una isla en el río Nilo, en el que se encontró un obelisco con una inscripción bilingüe que incluía los nombres de Cleopatra y Ptolomeo en jeroglíficos egipcios. Con ello, y junto a la piedra Rosetta, el historiador francés Jean-Francois Champollion obtuvo las últimas pistas que le permitieron descifrar los jeroglíficos y por lo tanto el acceso a los secretos de la civilización del antiguo Egipto. Esperemos que esta pequeña subsonda sea también capaz de resolver los enigmas relativos a la composición del primitivo Sistema Solar.

Enlaces a los artículos originales de los instrumentos comentados.

COSAC, THE COMETARY SAMPLING AND COMPOSITION EXPERIMENT ON PHILAE

http://ipag-3.obs.ujf-grenoble.fr/homepages/IMG/pdf/cosac.pdf

PTOLEMY – AN INSTRUMENT TO MEASURE STABLE ISOTOPIC RATIOS OF KEY VOLATILES ON A COMETARY NUCLEUS

http://ipag-3.obs.ujf-grenoble.fr/homepages/IMG/pdf/ptolemy.pdf

SD2 – HOW TO SAMPLE A COMET

http://web.natur.cuni.cz/uhigug/kletetschka/Finzietal2007.pdf

Capabilities of Philae, the Rosetta Lander

ftp://ftp.iwf.oeaw.ac.at/pub/schwingenschuh/ROSETTA_Konrad/Lander/ulamec2007-pdf-Capabilities%20of%20Philae,%20the%20Rosetta%20Lander%20-space-science-rev.pdf

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