Hayabusa2: la sonda cazadora de asteroides

Hayabusa2 a escasos metros de la superficie de Ryugu
Una revolución, nada menos. Después de una primera experiencia mixta en 2003, la agencia espacial japonesa lanzó la misión Hayabusa2 en diciembre de 2014, acompañada de una verdadera colección de nuevas herramientas para explorar el asteroide Ryugu. ¡Hoy solo podemos saludar su éxito!
Para entender Hayabusa2, primero debemos remontarnos al cambio de siglo y la primera misión de este tipo: en la primavera de 2003, la agencia espacial japonesa decidió montar un atrevido proyecto hacia el asteroide 1998 SF36, rebautizado como Itokawa solo unas semanas después. la salida de la sonda. Hayabusa (que se traduce como "halcón peregrino") logra alcanzar su asteroide, pero las nuevas tecnologías que equipan la sonda dificultan cada paso de la misión: los propulsores de iones son caprichosos, los controladores de actitud de la sonda también, el pequeño robot que cae hacia la superficie se pierde en el vacío y, para colmo, el mecanismo que le permite recuperar muestras (y que fue anunciado por cierto como una gran primicia mundial) no se activa como estaba previsto .
A pesar de todo, Hayabusa de alguna manera logró traer de regreso una pequeña cápsula, que aterrizó en el desierto australiano el 13 de junio de 2010… La misión terminó entonces con una sorpresa inesperada: incluso si parecía vacía cuando se abrió en el laboratorio, el caso, que ha viajado decenas de millones de kilómetros, contiene pequeños granos de polvo de asteroides. Los científicos no necesitan más para estudiar al máximo las propiedades de Itokawa… Pero la agencia japonesa JAXA quiere ir más allá, corregir sus errores y aprovechar sus conocimientos para visitar otro asteroide: se lanza, para hacerlo , el programa Hayabusa2. (Tenga en cuenta también que, sí, Hayabusa2 está escrito en una palabra, esto no es un error).
Impresión artística de la sonda Hayabusa2

Persiguiendo a Ryugu

Hayabusa2 despega el 3 de diciembre de 2014, durante un largo período de transferencia en busca de su asteroide, entonces llamado 1999 JU3 y pronto rebautizado oficialmente como Ryugu (el “Palacio del Dragón”, un lugar vinculado a la mitología japonesa). La sonda nuevamente emplea cuatro propulsores de iones, incluido uno de repuesto, así como varios sistemas de control de actitud. Pero las fallas de la primera generación se han borrado admirablemente: no habrá contratiempos durante la "persecución" del asteroide tipo C (para Carboné). A medida que descubre su objetivo, Hayabusa2 reduce su velocidad y prepara sus resultados preliminares. Es cuestión de apurarse, ¿quién sabe si el pequeño asteroide de 860 metros de diámetro no esconderá una pequeña roca en órbita, o tendrá una pequeña cola de polvo?
Al final, las mediciones no revelaron nada anormal y en junio de 2018 Hayabusa2 se acercó a su tema de estudio. El 27 de junio detuvo su avance al llegar a "casa": un punto muy específico, 20 km por detrás de Ryugu. La sonda de 610 kg (incluidos 66 kg de xenón para sus propulsores, que han estado apagados desde su llegada cerca del asteroide) no entra en la órbita de Ryugu. Su masa se considera demasiado baja y los equipos tienen más confianza para estudiar el asteroide a una distancia razonable.
Ryugu tarda un poco más de siete horas en dar la vuelta y pocos días después de la llegada de Hayabusa2, los científicos ya conocen sus principales características: un cinturón "aplastado" por su propio peso, que le da la forma de un diamante, grandes rocas en los polos y una serie de cráteres en su ecuador. Es el primer asteroide tipo C que se ha acercado, es más oscuro que un bloque de carbón y gracias a su paciencia, los equipos japoneses y los científicos de todo el mundo tendrán 18 meses para estudiarlo de cerca.
El asteroide Ryugu

Primeros meses muy ocupados

El calendario es muy ajustado: para optimizar el tiempo que se pasa alrededor de Ryugu, solo los dos primeros meses se dedican a una de las tareas más importantes, a saber, el mapeo fino del asteroide. Pero gracias a su técnica para seguir a Ryugu desde el punto de "casa" de la sonda, los equipos de Hayabusa2 establecerán protocolos de aproximación muy sencillos. Varias veces en julio y luego en agosto de 2018, los científicos "descienden" la sonda a la superficie, acercándola a menos de un kilómetro de altitud para tomar imágenes de alta resolución. Durante una de estas pruebas, los motores se apagan y los equipos estudian el campo gravitacional de Ryugu calculando la variación de trayectoria de la sonda.
Muy rápidamente, los equipos quedan asombrados por una característica única de este asteroide, que sin embargo les planteará muchos problemas: ¡no hay un área plana sobre Ryugu! Durante misiones anteriores, ya sea en Hayabusa1 alrededor de Itokawa u otras visitas a cuerpos pequeños, como el cometa 67P "Tchouri", los científicos siempre habían encontrado áreas planas, arenosas o polvorientas. En Ryugu, nada de esto: el asteroide es un verdadero pedregal cuyos bloques se superponen entre sí. Y cuanto más se acerca la sonda, más observan los equipos guijarros más pequeños, que ocupan toda su superficie. El suelo de Ryugu se convierte en un verdadero dolor de cabeza para los japoneses, los franceses y los alemanes, que buscan áreas para aterrizar sus pequeños robots.
La superficie muy irregular del asteroide

Minerva y Mascot, los robots cayeron

Hayabusa2 es una misión compleja, que integra cuatro robots divididos en tres grupos. Los primeros fueron lanzados el 21 de septiembre de 2018 a menos de 30 metros sobre el nivel del mar: eran dos cilindros de 1,1 kg llamados Búho y Hibou, parte de un primer grupo llamado Minerva 2-1. Desarrollados en cooperación por la agencia japonesa JAXA y la Universidad de Aizu, están equipados con dispositivos para "saltar" a la superficie de Ryugu, mientras capturan imágenes a intervalos regulares. Cuando se difundan, estas fotografías, las primeras tomadas en la superficie de un asteroide, tendrán un impacto mundial.
Unos días más tarde, fue el turno del robot franco-alemán Mascot (“Mobile Asteroïd Surface sCOuT”) para aterrizar en Ryugu. Del tamaño de una caja de zapatos, pesa casi diez kilos, pero a diferencia de los robots japoneses, Mascot no está equipado con paneles solares, solo una batería capaz de asegurar una vida útil de aproximadamente dos órbitas. a sus cuatro instrumentos científicos. Liberado a 50 metros de la superficie, desciende durante 19 minutos antes de aterrizar … Al revés. Rápidamente, los equipos de la Tierra ordenan al robot que active su sistema de salto, y Mascot se encuentra en la posición correcta. Afortunadamente, sus instrumentos funcionaron de maravilla y registraron 16 horas de datos, cuyo estudio, un año después,ya ha dado lugar a publicaciones prestigiosas, ¡y esto es solo el comienzo!
El tercer y último robot fue expulsado un año después, el 3 de octubre de 2019, a una altitud de 1 km. Esto permitió a los equipos seguir su lenta progresión hacia la superficie (aproximadamente cinco días para “caer” a las rocas) y validar las medidas de gravedad anteriores. Ese robot, Minerva 2-2, aún no ha enviado imágenes a los equipos, a menos que aún no hayan sido lanzadas.
La superficie observada por un robot Minerva

SCI, explosivos en una sonda espacial

El objetivo final de la misión Hayabusa2 es capturar y traer muestras de asteroides a la Tierra. Pero Ryugu es un objeto celeste que ha estado evolucionando sin mucha perturbación durante cientos de millones, si no miles de millones de años. Por tanto, su superficie estuvo sometida a importantes ciclos de radiación solar, temperaturas extremas, erosión … Además, sería muy interesante saber qué se esconde bajo esta superficie durante tanto tiempo. Hielo ? ¿Moléculas de carbono complejas? Para averiguarlo, JAXA no lo dudó: si no está seguro de si está viendo un cráter reciente, también puede crear uno usted mismo. Este es el papel del impactador SCI (Small Carry-On Impactor) un pequeño cilindro de 14 kg, que cayó a unos 500 metros de la superficie del asteroide Ryugu.
El dispositivo está equipado principalmente con una cuenta atrás, todo menos sofisticada, que dispara una carga de 9,5 kg de explosivo tipo "Plástico". Y eso es mucho, incluso en la Tierra (un "pan" C4 pesa entre 500 y 600 gramos). Sin embargo, la explosión en sí no afectará la superficie; solo tiene un objetivo: propulsar un proyectil de cobre de 2 kg y 5 mm de espesor hacia la superficie del asteroide. En el momento de la explosión, el disco de cobre se deforma, convirtiéndose en un cono, y es el que se precipita hacia la superficie del asteroide para impactarlo a unos 2 km / s, ¡o 7200 km / h!
El ICS se desplegó el 5 de abril de 2019. Luego, la sonda se apresuró a refugiarse “detrás” del asteroide, para no recibir los escombros proyectados durante el impacto. Este último creará un cráter desigual de unos 20 metros de diámetro en el borde del cual - ¡bingo! - los equipos japoneses deciden tomar muestras.

Muestras para la posteridad

Pero antes del despliegue del SCI, que permitirá tomar muestras de las capas inferiores del asteroide, el 22 de febrero tiene lugar un primer descenso, durante el cual los equipos ponen en riesgo la misión Hayabusa2.
Tras una intensa preparación, la sonda abandona su punto de "casa" a 20 km del asteroide para acercarse a él y tomar muestras. El caso es complejo: el vehículo no se puede pilotar porque tarda casi 15 minutos en enviar un comando y el doble en recibir su respuesta. Por lo tanto, es imposible reaccionar o maniobrar con un humano en el circuito; la computadora de a bordo gestiona la parte final del acercamiento, mientras que el control de misión japonés puede "presionar el botón" y cancelar laoperación en cualquier momento.
Afortunadamente, todo sale según lo planeado: el sistema láser LIDAR proporciona información de distancia en el suelo, mientras que la computadora de a bordo se ubica en relación con las imágenes almacenadas previamente. Para ayudar con la navegación, Hayabusa2 había dejado caer un marcador de objetivo sobre el área, una especie de pelota de tenis cubierta con aluminio. Al examinar las imágenes, el ordenador de a bordo lo identifica y se posiciona en relación con este marcador.
Luego, Hayabusa2 corre los últimos metros. Cuando su "tronco", de aproximadamente un metro de largo, toca el suelo, se dispara un miniproyectil de tantalio al suelo, arrojando miles de pequeños escombros y polvo. Estos rebotan en el tronco y se atascan en el corazón del instrumento, que gira inmediatamente y conserva las preciadas muestras.
La sonda finalmente tomará dos muestras de las tres planificadas, para no correr el riesgo de daños innecesarios: los equipos están convencidos de que la primera operación funcionó lo suficientemente bien como para proyectar material en la cápsula. Sin embargo, aceptan una segunda muestra tomada al borde del cráter SCI, con mucho cuidado: el objetivo científico es demasiado importante como para arriesgarse a perderlo.

Trae la taza a casa

En el momento de escribir este artículo, Hayabusa2 todavía se encuentra en operaciones a 20 km de su asteroide. Los equipos están ultimando los últimos planes de vuelo para observar a Ryugu sin correr más riesgos antes de su regreso a la Tierra, entre noviembre y diciembre de 2019. La sonda volverá a encender sus propulsores de iones para comenzar su viaje a nuestro planeta. , lo que debería llevarle alrededor de un año.
Durante su aproximación final, dejará caer la cápsula de retorno de muestra que aterrizará en el desierto australiano, antes de ser abierta. Su contenido luego se estudiará en el campus japonés de Sagamihara, pero también en el resto del mundo gracias a una vasta red de asociaciones. Descubrir, manipular y analizar estas piezas de asteroide con instrumentos inimaginables hoy en día en sondas espaciales, será la guinda del pastel de esta misión.
Tenga en cuenta que los japoneses han establecido una asociación especial con la NASA y el equipo de la misión OSIRIS-REx, cuya sonda está examinando y orbitando actualmente el pequeño asteroide Bennu, también un asteroide de clase C. La misión estadounidense también debe traer muestras de material (las muestras están programadas para el verano de 2020), se planean intercambios entre los japoneses y sus colegas en los EE. UU. ¡Una verdadera mina de oro!