Los rovers japoneses Minerva aterrizan en el asteroide Ryugu

por Daniel Marín

La Luna, Venus, Marte, Eros, Titán, Itokawa, Churyumov-Gerasimenko y, ahora, Ryugu. El 21 de septiembre de 2018 la humanidad logró aterrizar suavemente en el asteroide Ryugu, un logro que solo hemos llevado a cabo en ocho cuerpos del sistema solar con superficie sólida (sin contar la Tierra, claro). A las 04:06 UTC el contenedor con los dos «rovers» MINERVA-II1 se separó de la sonda Hayabusa 2 y los dos aparatos comenzaron una lenta caída libre. Poco después los dos exploradores alcanzaron la superficie e incluso saltaron sobre la misma tal y como estaba previsto. Y, por si fuera poco, transmitieron fotografías durante el descenso y uno de los saltos. Las dos pequeñas sondas se han convertido en los primeros artefactos humanos que logran moverse por la superficie de un asteroide, aunque sea a saltos. Hayabusa 2 despegó en diciembre de 2014 y llegó a las cercanías de Ryugu el 27 de junio de este año. Desde entonces ha estado estudiando este asteroide cercano de 900 metros de diámetro con el fin de elegir las zonas de despliegue de sus distintos rovers y aquellas donde se posará para recoger muestras de regolito.

Espectacular imagen de la superficie de Ryugu captada por el Rover-1A durante un salto el 22 de septiembre a las 11:44 tiempo de Japón. La imagen se ve borrosa por el movimiento, pero casi le da un efecto más dramático (JAXA).

Aterrizar en la superficie de un asteroide no es nada sencillo por culpa, paradójicamente, de su baja gravedad. Si el descenso no es extremadamente lento la sonda corre el riesgo de rebotar y terminar en cualquier zona no prevista, algo potencialmente catastrófico si lleva paneles solares y acaba en una región en sombra (sin duda la pequeña Philae tiene algo que decir al respecto). Por suerte para la agencia espacial japonesa JAXA, el asteroide 162173 Ryugu (1999 JU3) ha resultado ser menos irregular de lo esperado (curiosamente ha terminado por ser más parecido a Bennu, el asteroide objetivo de la misión OSIRIS-REx de la NASA, que a los modelos iniciales). Esto facilita la elección de la zona de aterrizaje, especialmente si lo comparamos con un cuerpo tan irregular como el cometa 67P/CHuryumov-Gerasimenko en el que aterrizaron Philae y Rosetta. No obstante, tampoco ha sido sencillo. Para lograr este éxito Hyabusa 2 ha estado estos últimos dos meses acercándose y alejándose del asteroide en repetidas ocasiones.

Asteroide Ryugu (JAXA).

Topografía de Ryugu (JAXA).

Hayabusa 2 ha descubierto que Ryugu es un asteroide 900 metros de diámetro aproximadamente con una forma relativamente esférica y una masa de unas 450 millones de toneladas. Posee un abultamiento en el ecuador muy llamativo, por lo que su diámetro ecuatorial es de cerca de 1 kilómetro, mientras que el polar es de unos 880 kilómetros. Esta cordillera ecuatorial se cree que es típica en asteroides que giran muy rápidamente, pero Ryugu tarda 7,63 horas en dar una vuelta sobre su eje. Es decir, tiene un periodo de rotación relativamente lento. En este sentido hay que recordar que Ryugu gira al revés —o sea, su rotación es retrógrada— que la mayoría de planetas del sistema solar, por lo que se usa la convención de la «mano derecha» para determinar el polo norte, así que, dependiendo de la fuente, podemos ver diferentes opiniones a la hora de etiquetar los polos del asteroide (en la mayor parte de imágenes de Ryugu la parte superior es en realidad el polo sur).

La regla de la mano derecha nos dice cuál es el polo norte de Ryugu (JAXA).

La superficie está cubierta de rocas de todos los tamaños en una disposición que recuerda poderosamente a la apariencia del asteroide Itokawa, y eso a pesar de ser objetos de naturaleza muy diferente. Llama la atención una enorme roca de 130 metros situada en el polo sur que podría ser perfectamente un asteroide independiente por méritos propios. Ryugu e Itokawa son «pilas de escombros» en vez de cuerpos sólidos (la densidad de Ryugu es de solo 1,2 toneladas por metro cúbico, muy baja para un cuerpo rocoso), lo que quizás se deba a procesos de formación similares. Aunque no lo parezca en las imágenes, Ryugu es un objeto muy oscuro. Su albedo es de solo 0,02, mientras que el de la Luna —otro objeto bastante oscuro— es de 0,12.

La superficie de Ryugu desde un kilómetro de altura (JAXA).

El 17 de julio la sonda se acercó desde su «órbita de aparcamiento» a 20 kilómetros de distancia hasta solo 5 kilómetros a una velocidad de unos 40 centímetros por segundo. No deja de ser llamativo que para visitar un asteroide o cometa haya que alcanzar velocidades enormes con respecto a la Tierra y luego el descenso se desarrolle a paso de tortuga. En este primer intento la sonda tardó tres días en aproximarse y casi cinco en alejarse otra vez. Pero en la segunda ocasión, el 1 de agosto, realizó la maniobra en 26 horas. El 6 de agosto la sonda fue más allá y se acercó a tan solo 1 kilómetro de la superficie para realizar medidas del campo gravitatorio ryuguense. Para lograrlo, primero descendió a 6 kilómetros de altura a la velocidad estándar de 40 cm/s y luego continuó a 8,5 cm/s. Tras conseguir su objetivo la sonda comenzó a alejarse otra vez a 20 cm/s. El propósito de estas maniobras es aprender a moverse cerca de la superficie del asteroide de cara a la recogida de muestras. Hayabusa 2 solo puede tocar la superficie brevemente a la velocidad adecuada antes de volver alejarse o si no corre el riesgo de rebotar y perder la orientación. Y es que acercarse a un asteroide es una operación más parecida a un acoplamiento que a un aterrizaje.

Las zonas elegidas para el despliegue de MINERVA-II1, MASCOT y la recogida de muestras (JAXA/Roman Tkachenko).

Otra vista de la zona de aterrizaje de los MINERVA-II1 (JAXA).

El 17 de agosto el equipo científico de Hayabusa 2 anunció los lugares candidatos para el despliegue de los rovers MINERVA-II1 y el rover alemán MASCOT, además de las zonas para la recogida de muestras. Los lugares de aterrizaje fueron elegidos de tal forma que no coincidiesen con las zonas candidatas de recogida de muestras (para evitar una posible contaminación), ni con los lugares propuestos para el rover MASCOT. Además también se debía asegurar que las comunicaciones con la sonda fuesen fluidas y que las temperaturas superficiales no alcanzasen cifras demasiado altas, pero al mismo tiempo se debe evitar que estas zonas tengan muchas regiones en sombra. Mientras, Hayabusa 2 permaneció en la órbita de aparcamiento estudiando Ryugu desde la distancia hasta el 11 de septiembre, cuando realizó el ensayo TD1-R1 para el despliegue de los dos rovers MINERVA-II1. En esta maniobra Hayabusa 2 se debía acercar a tan solo 40 metros de la superficie, pero un problema menor con el altímetro láser (LIDAR) provocó que se detuviese a 600 metros.

Zonas de maniobra de Hayabusa 2. BOX-A está a 20 km de distancia (JAXA).

Observaciones de Ryugu a 20 km de distancia (JAXA).

Partes de Hayabusa 2 (JAXA).

Todos estos cachivaches se desprenderán de Hayabusa 2 (JAXA).

Imagen del mecanismo de recogida de muestras desde la órbita de Ryugu (JAXA).

Hayabusa 2 lleva cuatro «rovers». Y lo ponemos entre comillas porque no se trata de dispositivos con ruedas —inservibles en la baja gravedad de un asteroide—, sino de pequeños satélites capaces de saltar por la superficie. El conjunto MINERVA-II1 incluye dos rovers idénticos, Rover-1A y Rover-1B, desarrollados por JAXA e ISAS. Además tenemos a MINERVA-II2 con el Rover 2, de 1,6 kg, desarrollado por varias universidades niponas y que, a pesar de su nombre, es muy distinto de los MINERVA-II1. También está MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), una pequeña sonda de 10 kg y 30 x 30 x 20 centímetros construida conjuntamente entre el DLR alemán y el CNES francés. MASCOT será desplegado el 3 de octubre y MINERVA-II2 el año que viene.

Los rovers MINERVA-II1 y su contenedor (JAXA).

Los ‘rovers’ MINERVA (JAXA).

Situación de los rovers en la sonda (JAXA).

Los rovers MINERVA-II1 están basados en el MINERVA original que llevaba la sonda Hayabusa 1. Desgraciadamente, el despliegue de MINERVA en noviembre de 2005 fue un fracaso y la pequeña sonda no alcanzó Itokawa, por lo que se perdió en el espacio interplanetario. Actualmente orbita el Sol en silencio. Los dos rovers MINERVA-II1 están situados en un contenedor en la parte inferior de la sonda y tienen unas dimensiones de 18 centímetros de diámetro y 7 centímetros de altura. Solo pesan 1,1 kg cada uno (para ser precisos el Rover-1A tiene una masa de 1,151 kg y el 1B de 1,129 kg), mientras que el contenedor tiene una masa total de 2,5 kg. El Rover-1A tiene cuatro cámaras y el 1B tres. Los dos llevan pequeñas cámaras de gran angular, con un campo de visión de 125º, y solo 15 gramos de masa. Cada rover incorpora varios fotodiodos, un acelerómetro, un giróscopo y tienen «patas» que en realidad son sensores —potenciómetros y termómetros— para medir la temperatura y el voltaje de la superficie. La comunicación con la Tierra se lleva a cabo a través de Hayabusa 2 a una velocidad máxima de 32 kbps. Los saltos se llevan a cabo mediante un motor interno. Cada salto tiene una duración media de 15 minutos por culpa de la débil gravedad —del orden de 50 microges— y se espera que los rovers se muevan unos 15 metros en horizontal sobre la superficie.

Mecanismo de salto de los rovers (JAXA).

Experimento de salto del rover MINERVA-II1 en microgravedad (el rover se instaló en una cápsula que se dejó caer desde una torre)(JAXA).

Maniobra de descenso y despliegue de los rovers MINERVA-II1 (JAXA).

La maniobra de despliegue de los MINERVA-II1 comenzó con un acercamiento continuo al asteroide desde los 20 kilómetros de distancia a una velocidad de 10 cm/s. A 60 metros de altura la sonda apagó sus impulsores y siguió descendiendo en caída libre. Pero, debido a la débil atracción de Ryugu, estamos hablando de una caída muy, muy lenta. La aproximación se produjo con el Sol justo por detrás de la sonda, por lo que en las imágenes se puede ver claramente la sombra de Hayabusa 2 sobre al asteroide (la sonda Hayabusa 1 hizo lo mismo en Itokawa). La separación tuvo lugar a unos 53 metros de altura y los dos rovers se alejaron de la sonda a unos 5 cm/s. Unos seis minutos tras la separación Hyabusa 2 volvió a alejarse del asteroide. Los rovers estaban programados para saltar poco después de tocar la superficie. La comunicación con los rovers es muy limitada, pero el control de tierra supo que los dos vehículos habían aterrizado con éxito cuando se pudo comprobar que los voltajes de las baterías descendieron en el preciso momento en el que cayó la noche sobre la zona de aterrizaje. Poco después llegaron las primeras y espectaculares imágenes.

La sombra de Hayabusa 2 sobre Ryugu (JAXA).

Ryugu a 80 metros de altura (JAXA).

La sombra del halcón (JAXA/Roman Tkachenko).

Esta imagen no parece gran cosa, pero fue tomada por el rover 1A tras la separación y muestra a la sonda Hayabusa 2 (arriba) y el horizonte de Ryugu (JAXA).

Imagen de Ryugu tomada por el rover 1B tras la separación (JAXA).

Pese al rotundo éxito, debemos recordar que no se trata del primer aterrizaje en un asteroide. Ese honor le corresponde a la sonda NEAR de la NASA, que el 12 de febrero de 2001 se posó sobre el asteroide Eros, aunque no envió ninguna imagen desde la superficie y poco después dejó de funcionar. La sonda Hayabusa 1 también aterrizó en Itokawa varias veces, aunque muy brevemente. Eso sí, los MINERVA-II1 son los primeros aparatos que siguen funcionando después de posarse en un asteroide y que han logrado moverse por la superficie.

Recreación de los dos MINERVA-II1 (JAXA).

La aventura de Hayabusa 2 continua. En los próximos meses veremos más imágenes de la sonda y su pléyade de rovers. Y, por supuesto, seremos testigos de los distintos intentos por recoger muestras de la superficie de Ryugu, unas muestras que algún día estarán en los laboratorios y museos de nuestro planeta.

Fuente:  danielmarin.naukas.com