La misión New Horizons será la primera en explorar Plutón y el Cinturón de Kuiper. La NASA planea su lanzamiento en enero de 2006; trece meses después, al pasar cerca de Júpiter, la sonda aprovechará la asistencia gravitatoria de ese planeta para acelerar su velocidad y llegar a Plutón en julio de 2015.
Alan Stern es un astrónomo planetario y el investigador principal de la misión New Horizons de la NASA. Anteriormente dirigió y participó de numerosos experimentos espaciales, y voló a bordo de aviones F-18 de la NASA y otros de alta performance para realizar investigaciones astronómicas a gran altura.
Entrevista a Alan Stern:
Dr. Stern, Ud. dirige la primera misión a Plutón y el Cinturón de Kuiper, algo por lo que ha trabajado intensamente durante muchos años. ¿Qué siente ahora, a meses del lanzamiento de la sonda?
En realidad estamos muy ocupados actualmente como para ponernos demasiado contemplativos. Tenemos un montón de pruebas por delante, y todavía no tenemos la aprobación necesaria para el lanzamiento, algo que esperamos obtener recién a fines de este año o principios de 2006.
¿De qué depende la aprobación para el lanzamiento de la New Horizons?
La sonda va a viajar hacia el espacio profundo, alejándose del Sol, por lo cual sería inútil equiparla con paneles solares para la generación de la energía eléctrica necesaria para su funcionamiento. En su lugar, la New Horizons dependerá de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG), que contiene una pequeña carga de plutonio 238. Cada vez que se lanza una sonda con material radioactivo a bordo, el gobierno de los Estados Unidos quiere asegurarse de que la NASA ha tomado todas las precauciones razonables contra cualquier tipo de impacto negativo al medioambiente que pueda surgir de la manipulación de ese material antes, durante, y después del lanzamiento.
Obtener la aprobación es un proceso que involucra muchos chequeos a través de la NASA y otras agencias federales, hasta llegar a la Casa Blanca. Cuando la NASA decida proceder con el pedido de aprobación del lanzamiento a la Casa Blanca, lo hará a través de la Oficina de Políticas Científicas y Tecnológicas.
Si la New Horizons no llega a obtener la aprobación para su lanzamiento en enero de 2006, la sonda no podrá sobrevolar Júpiter, sino que tendrá que ser enviada directamente hacia Plutón y llegará allí al menos unos cuatro años más tarde de lo planeado, en 2019-2020. ¿Qué perderíamos desde el punto de vista científico si algo así llegara a suceder?
Perderíamos la posibilidad de mapear algunas regiones de Plutón, porque en esos cuatro años la noche polar se expandiría cubriendo más terreno en el sur del planeta, y probablemente perderíamos la chance de estudiar la atmósfera de Plutón, dependiendo de si ésta colapsa entre 2015 y 2019.
Lo que es más importante, la misión resultaría más riesgosa, ya que tendríamos 3,5 años de viaje extra hasta llegar a Plutón. Además, tendríamos menos combustible y menos energía eléctrica luego del encuentro con Plutón, por lo cual en ese caso, es posible que no llegáramos a visitar un objeto del Cinturón de Kuiper.
Para esta misión, la NASA solicitó distintas propuestas a universidades, laboratorios de investigación y compañías aeroespaciales. ¿Cuáles son los objetivos científicos de New Horizons y por qué fue seleccionada?
En su solicitud de propuestas para una misión a Plutón y el Cinturón de Kuiper, la NASA especificó tres prioridades máximas para las observaciones científicas. Primero, la sonda debe mapear las superficies de Plutón y Caronte con una resolución promedio de un kilómetro por píxel; en contraste, el Telescopio Espacial Hubble no puede superar los 500 kilómetros por píxel cuando observa a Plutón y Caronte. En segundo lugar, la sonda debe mapear la composición de la superficie de ambos cuerpos a lo largo de sus variadas provincias geológicas. Y tercero, la sonda también debe determinar la composición y estructura de la atmósfera de Plutón y su tasa de escape. La NASA también presentó una lista de prioridades secundarias, incluyendo la medición de temperaturas superficiales y la búsqueda de satélites adicionales o anillos alrededor de Plutón. La agencia también solicitó que la sonda pudiera cumplir con los mismos objetivos para al menos un objeto del Cinturón de Kuiper más allá de Plutón, si se aprueba una misión extendida de ese tipo.
El proyecto New Horizons es dirigido por mi institución, el Southwest Research Institute, basado en San Antonio, Texas, y el Applied Physics Laboratory de la Universidad Johns Hopkins. Cuando la NASA seleccionó nuestra propuesta a fines de 2001, indicó que la misión New Horizons ofrecía tanto el mejor retorno científico como el menor riesgo de que ocurrieran demoras en la planificación o se produjeran incrementos por encima de los costos iniciales. Esto se debe, en parte, a las robustas capacidades de la sonda que propusimos, y a la experiencia de las instituciones miembros de nuestro equipo en la preparación de misiones en corto tiempo y a un bajo costo.
Cuáles son las preguntas más importantes a las que esperan responder con el sobrevuelo de Plutón por la New Horizons?
Aunque nuestros conocimientos sobre Plutón y Caronte son relativamente escasos, lo que sabemos indica que ofrecen una maravillosa oportunidad desde el punto de vista científico. Para empezar, queremos saber cómo un sistema como el de Plutón y Caronte pudo haberse formado. Caronte es sorprendentemente grande; su diámetro es casi la mitad del de Plutón. Al ser dos cuerpos con tamaños tan similares, Plutón y Caronte pueden ser considerados como un planeta doble.
También queremos saber por qué Plutón y Caronte son tan diferentes. Plutón tiene una superficie altamente reflectiva, con ciertas marcas distintivas que indican la presencia de casquetes polares en expansión. En contraste, la superficie de Caronte es mucho menos reflectiva y prácticamente no se distinguen detalles puntuales. Además, Plutón tiene una atmósfera, y Caronte aparentemente no. ¿Esa marcada dicotomía entre dos mundos vecinos es el resultado de su evolución divergente, quizás debido a sus diferentes tamaños y composiciones, o una consecuencia de como se formaron originalmente? Seguramente lo descubriremos una vez que lleguemos allá.
Otro dato intrigante es el hecho de que la densidad, el tamaño y la composición de Plutón son sorprendentemente similares a los del mayor satélite de Neptuno, Tritón. Una de las mayores sorpresas del sobrevuelo de Neptuno por la sonda Voyager 2 fue el descubrimiento de una intensa actividad volcánica en Tritón. ¿Plutón mostrará también una actividad semejante? Al explorarlo esperamos comprender mejor esta clase de cuerpos, cómo se formaron, y cómo se relacionan con la formación de los planetas más grandes.
Otra de las características sumamente interesantes de Plutón es su extraña atmósfera. ¿Podría darnos algunos detalles al respecto?
Aunque es unas 30.000 veces menos densa que la de la Tierra, la atmósfera de Plutón posee algunas características únicas que nos permiten comprender mejor cómo funcionan las atmósferas planetarias. La terrestre contiene solamente un gas, el vapor de agua, que regularmente sufre transiciones de fase entre los estados sólido y gaseoso; en cambio, la atmósfera de Plutón contiene tres: nitrógeno, monóxido de carbono y metano. Además, la temperatura en Plutón varía alrededor del 50 por ciento a lo largo de su superficie: de 40 a 60 ºK. Es probable que Plutón tenga los cambios estacionales más dramáticos de todo el sistema solar.
Algo todavía más interesante es que la mayoría de las moléculas en la atmósfera superior de Plutón tiene suficiente energía térmica para escapar a la gravedad del planeta; esto es denominado escape hidrodinámico. Aunque actualmente este fenómeno no ocurre en ningún otro planeta, puede haber sido el responsable de la rápida pérdida del hidrógeno de la atmósfera terrestre durante las primeras etapas de la historia de nuestro planeta. Plutón es el único planeta del sistema solar donde este proceso puede ser estudiado en el presente.
Por último, otra importante conexión entre Plutón y el origen de la vida en la Tierra es la presencia de compuestos orgánicos, como metano congelado en la superficie de Plutón y hielo de agua en su interior. Observaciones recientes de algunos objetos del Cinturón de Kuiper muestran que probablemente éstos también contienen grandes cantidades de hielo y compuestos orgánicos. Hace miles de millones de años, estos cuerpos se introducían rutinariamente en el sistema solar interior, probablemente aportando a nuestro planeta los materiales básicos para el surgimiento de la vida.
Teniendo en cuenta tantas motivaciones científicas, creo que no resulta difícil comprender por qué la comunidad científica planetaria desea enviar una sonda espacial a Plutón y el Cinturón de Kuiper.
Si la New Horizons es lanzada en enero de 2006, la sonda efectuará un sobrevuelo cercano de Júpiter en marzo de 2007. ¿Piensan realizar observaciones científicas en Júpiter?
Se ha planificado un extenso programa de observaciones en Júpiter, del cual una gran parte estará dedicada a investigaciones meteorológicas de Júpiter usando espectroscopía infrarroja. También obtendremos bastantes imágenes y espectroscopía de sus satélites, observaremos la atmósfera de Júpiter mediante ocultaciones estelares y estudiaremos la distribución del polvo interplanetario en las cercanías de Júpiter. Además realizaremos una exploración de la cola magnetosférica que resultará completamente única, ya que ésta se extiende hacia Plutón y la New Horizons viajará a través de ella durante varias decenas de UA.
Un pequeño secreto de New Horizons es que nuestra sonda transmitirá un volumen mucho mayor de datos desde Júpiter que desde Plutón, fundamentalmente porque se encontrará mucho más cerca de nuestro planeta. También planeamos usar a Júpiter como un objetivo de calibración y para la práctica de nuestras operaciones en camino hacia Plutón.
Sin embargo, tenemos el problema bastante inusual de que nuestras cámaras están optimizadas para tomar imágenes a 30 UA del Sol, por lo cual en Júpiter, a sólo 5 UA del Sol, muchos de los objetos que fotografiaremos saturarán las cámaras aunque usemos el tiempo mínimo de exposición. De hecho, las mejores imágenes que obtendremos de las lunas de Júpiter seguramente serán aquellas en las cuales estén iluminadas por la luz reflejada por Júpiter, en lugar de aquellas donde estén iluminadas directamente por el Sol.
¿La New Horizons va a encontrar algún otro objeto en su viaje hacia Plutón?
Recientemente encontramos un asteroide Centauro que podremos estudiar, aunque a larga distancia, en el año 2010; el asteroide, designado 2002 GO, estará a 2,7 UA de la sonda. Será una buena práctica de navegación y operaciones, y una oportunidad de obtener una sólida curva de fase del asteroide, algo que no puede hacerse desde la Tierra; esto permitirá conocer la textura de su superficie y otras propiedades. Luego del lanzamiento de la sonda buscaremos otros candidatos mejores y más cercanos a lo largo de su trayectoria, pero las simulaciones de Monte Carlo que hemos realizado nos dicen que no encontraremos ningún otro objeto lo suficientemente cercano como para generar mapas reales de su superficie a menos que seamos increíblemente afortunados.
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¿Que se puede decir? Es fascinante....
Alan Stern es un astrónomo planetario y el investigador principal de la misión New Horizons de la NASA. Anteriormente dirigió y participó de numerosos experimentos espaciales, y voló a bordo de aviones F-18 de la NASA y otros de alta performance para realizar investigaciones astronómicas a gran altura.
Entrevista a Alan Stern:
Dr. Stern, Ud. dirige la primera misión a Plutón y el Cinturón de Kuiper, algo por lo que ha trabajado intensamente durante muchos años. ¿Qué siente ahora, a meses del lanzamiento de la sonda?
En realidad estamos muy ocupados actualmente como para ponernos demasiado contemplativos. Tenemos un montón de pruebas por delante, y todavía no tenemos la aprobación necesaria para el lanzamiento, algo que esperamos obtener recién a fines de este año o principios de 2006.
¿De qué depende la aprobación para el lanzamiento de la New Horizons?
La sonda va a viajar hacia el espacio profundo, alejándose del Sol, por lo cual sería inútil equiparla con paneles solares para la generación de la energía eléctrica necesaria para su funcionamiento. En su lugar, la New Horizons dependerá de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG), que contiene una pequeña carga de plutonio 238. Cada vez que se lanza una sonda con material radioactivo a bordo, el gobierno de los Estados Unidos quiere asegurarse de que la NASA ha tomado todas las precauciones razonables contra cualquier tipo de impacto negativo al medioambiente que pueda surgir de la manipulación de ese material antes, durante, y después del lanzamiento.
Obtener la aprobación es un proceso que involucra muchos chequeos a través de la NASA y otras agencias federales, hasta llegar a la Casa Blanca. Cuando la NASA decida proceder con el pedido de aprobación del lanzamiento a la Casa Blanca, lo hará a través de la Oficina de Políticas Científicas y Tecnológicas.
Si la New Horizons no llega a obtener la aprobación para su lanzamiento en enero de 2006, la sonda no podrá sobrevolar Júpiter, sino que tendrá que ser enviada directamente hacia Plutón y llegará allí al menos unos cuatro años más tarde de lo planeado, en 2019-2020. ¿Qué perderíamos desde el punto de vista científico si algo así llegara a suceder?
Perderíamos la posibilidad de mapear algunas regiones de Plutón, porque en esos cuatro años la noche polar se expandiría cubriendo más terreno en el sur del planeta, y probablemente perderíamos la chance de estudiar la atmósfera de Plutón, dependiendo de si ésta colapsa entre 2015 y 2019.
Lo que es más importante, la misión resultaría más riesgosa, ya que tendríamos 3,5 años de viaje extra hasta llegar a Plutón. Además, tendríamos menos combustible y menos energía eléctrica luego del encuentro con Plutón, por lo cual en ese caso, es posible que no llegáramos a visitar un objeto del Cinturón de Kuiper.
Para esta misión, la NASA solicitó distintas propuestas a universidades, laboratorios de investigación y compañías aeroespaciales. ¿Cuáles son los objetivos científicos de New Horizons y por qué fue seleccionada?
En su solicitud de propuestas para una misión a Plutón y el Cinturón de Kuiper, la NASA especificó tres prioridades máximas para las observaciones científicas. Primero, la sonda debe mapear las superficies de Plutón y Caronte con una resolución promedio de un kilómetro por píxel; en contraste, el Telescopio Espacial Hubble no puede superar los 500 kilómetros por píxel cuando observa a Plutón y Caronte. En segundo lugar, la sonda debe mapear la composición de la superficie de ambos cuerpos a lo largo de sus variadas provincias geológicas. Y tercero, la sonda también debe determinar la composición y estructura de la atmósfera de Plutón y su tasa de escape. La NASA también presentó una lista de prioridades secundarias, incluyendo la medición de temperaturas superficiales y la búsqueda de satélites adicionales o anillos alrededor de Plutón. La agencia también solicitó que la sonda pudiera cumplir con los mismos objetivos para al menos un objeto del Cinturón de Kuiper más allá de Plutón, si se aprueba una misión extendida de ese tipo.
El proyecto New Horizons es dirigido por mi institución, el Southwest Research Institute, basado en San Antonio, Texas, y el Applied Physics Laboratory de la Universidad Johns Hopkins. Cuando la NASA seleccionó nuestra propuesta a fines de 2001, indicó que la misión New Horizons ofrecía tanto el mejor retorno científico como el menor riesgo de que ocurrieran demoras en la planificación o se produjeran incrementos por encima de los costos iniciales. Esto se debe, en parte, a las robustas capacidades de la sonda que propusimos, y a la experiencia de las instituciones miembros de nuestro equipo en la preparación de misiones en corto tiempo y a un bajo costo.
Cuáles son las preguntas más importantes a las que esperan responder con el sobrevuelo de Plutón por la New Horizons?
Aunque nuestros conocimientos sobre Plutón y Caronte son relativamente escasos, lo que sabemos indica que ofrecen una maravillosa oportunidad desde el punto de vista científico. Para empezar, queremos saber cómo un sistema como el de Plutón y Caronte pudo haberse formado. Caronte es sorprendentemente grande; su diámetro es casi la mitad del de Plutón. Al ser dos cuerpos con tamaños tan similares, Plutón y Caronte pueden ser considerados como un planeta doble.
También queremos saber por qué Plutón y Caronte son tan diferentes. Plutón tiene una superficie altamente reflectiva, con ciertas marcas distintivas que indican la presencia de casquetes polares en expansión. En contraste, la superficie de Caronte es mucho menos reflectiva y prácticamente no se distinguen detalles puntuales. Además, Plutón tiene una atmósfera, y Caronte aparentemente no. ¿Esa marcada dicotomía entre dos mundos vecinos es el resultado de su evolución divergente, quizás debido a sus diferentes tamaños y composiciones, o una consecuencia de como se formaron originalmente? Seguramente lo descubriremos una vez que lleguemos allá.
Otro dato intrigante es el hecho de que la densidad, el tamaño y la composición de Plutón son sorprendentemente similares a los del mayor satélite de Neptuno, Tritón. Una de las mayores sorpresas del sobrevuelo de Neptuno por la sonda Voyager 2 fue el descubrimiento de una intensa actividad volcánica en Tritón. ¿Plutón mostrará también una actividad semejante? Al explorarlo esperamos comprender mejor esta clase de cuerpos, cómo se formaron, y cómo se relacionan con la formación de los planetas más grandes.
Otra de las características sumamente interesantes de Plutón es su extraña atmósfera. ¿Podría darnos algunos detalles al respecto?
Aunque es unas 30.000 veces menos densa que la de la Tierra, la atmósfera de Plutón posee algunas características únicas que nos permiten comprender mejor cómo funcionan las atmósferas planetarias. La terrestre contiene solamente un gas, el vapor de agua, que regularmente sufre transiciones de fase entre los estados sólido y gaseoso; en cambio, la atmósfera de Plutón contiene tres: nitrógeno, monóxido de carbono y metano. Además, la temperatura en Plutón varía alrededor del 50 por ciento a lo largo de su superficie: de 40 a 60 ºK. Es probable que Plutón tenga los cambios estacionales más dramáticos de todo el sistema solar.
Algo todavía más interesante es que la mayoría de las moléculas en la atmósfera superior de Plutón tiene suficiente energía térmica para escapar a la gravedad del planeta; esto es denominado escape hidrodinámico. Aunque actualmente este fenómeno no ocurre en ningún otro planeta, puede haber sido el responsable de la rápida pérdida del hidrógeno de la atmósfera terrestre durante las primeras etapas de la historia de nuestro planeta. Plutón es el único planeta del sistema solar donde este proceso puede ser estudiado en el presente.
Por último, otra importante conexión entre Plutón y el origen de la vida en la Tierra es la presencia de compuestos orgánicos, como metano congelado en la superficie de Plutón y hielo de agua en su interior. Observaciones recientes de algunos objetos del Cinturón de Kuiper muestran que probablemente éstos también contienen grandes cantidades de hielo y compuestos orgánicos. Hace miles de millones de años, estos cuerpos se introducían rutinariamente en el sistema solar interior, probablemente aportando a nuestro planeta los materiales básicos para el surgimiento de la vida.
Teniendo en cuenta tantas motivaciones científicas, creo que no resulta difícil comprender por qué la comunidad científica planetaria desea enviar una sonda espacial a Plutón y el Cinturón de Kuiper.
Si la New Horizons es lanzada en enero de 2006, la sonda efectuará un sobrevuelo cercano de Júpiter en marzo de 2007. ¿Piensan realizar observaciones científicas en Júpiter?
Se ha planificado un extenso programa de observaciones en Júpiter, del cual una gran parte estará dedicada a investigaciones meteorológicas de Júpiter usando espectroscopía infrarroja. También obtendremos bastantes imágenes y espectroscopía de sus satélites, observaremos la atmósfera de Júpiter mediante ocultaciones estelares y estudiaremos la distribución del polvo interplanetario en las cercanías de Júpiter. Además realizaremos una exploración de la cola magnetosférica que resultará completamente única, ya que ésta se extiende hacia Plutón y la New Horizons viajará a través de ella durante varias decenas de UA.
Un pequeño secreto de New Horizons es que nuestra sonda transmitirá un volumen mucho mayor de datos desde Júpiter que desde Plutón, fundamentalmente porque se encontrará mucho más cerca de nuestro planeta. También planeamos usar a Júpiter como un objetivo de calibración y para la práctica de nuestras operaciones en camino hacia Plutón.
Sin embargo, tenemos el problema bastante inusual de que nuestras cámaras están optimizadas para tomar imágenes a 30 UA del Sol, por lo cual en Júpiter, a sólo 5 UA del Sol, muchos de los objetos que fotografiaremos saturarán las cámaras aunque usemos el tiempo mínimo de exposición. De hecho, las mejores imágenes que obtendremos de las lunas de Júpiter seguramente serán aquellas en las cuales estén iluminadas por la luz reflejada por Júpiter, en lugar de aquellas donde estén iluminadas directamente por el Sol.
¿La New Horizons va a encontrar algún otro objeto en su viaje hacia Plutón?
Recientemente encontramos un asteroide Centauro que podremos estudiar, aunque a larga distancia, en el año 2010; el asteroide, designado 2002 GO, estará a 2,7 UA de la sonda. Será una buena práctica de navegación y operaciones, y una oportunidad de obtener una sólida curva de fase del asteroide, algo que no puede hacerse desde la Tierra; esto permitirá conocer la textura de su superficie y otras propiedades. Luego del lanzamiento de la sonda buscaremos otros candidatos mejores y más cercanos a lo largo de su trayectoria, pero las simulaciones de Monte Carlo que hemos realizado nos dicen que no encontraremos ningún otro objeto lo suficientemente cercano como para generar mapas reales de su superficie a menos que seamos increíblemente afortunados.
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¿Que se puede decir? Es fascinante....
