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Articulo de referencia

Amanecer (nave espacial)

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Dawn es una sonda espacial retirada que fue lanzada por la NASA en septiembre de 2007 con la misión de estudiar dos de los tres protoplanetas conocidos del cinturón de asteroides : Vesta y Ceres . [ 1 ] En cumplimiento de esa misión —la novena del Programa Discovery de la NASA— Dawn entró en órbita alrededor de Vesta el 16 de julio de 2011 y completó una misión de exploración de 14 meses antes de partir hacia Ceres a finales de 2012. [ 11 ] [ 12 ] Entró en órbita alrededor de Ceres el 6 de marzo de 2015. [ 13 ] [ 14 ] En 2017, la NASA anunció que la misión planificada de nueve años se extendería hasta que seagotara el suministro de combustible de hidracina de la sonda. [ 15 ] El 1 de noviembre de 2018, la NASA anunció que Dawn había agotado su hidracina y la misión había terminado. La sonda abandonada permanece en una órbita estable alrededor de Ceres. [ 16 ]

Dawn es la primera nave espacial que ha orbitado dos cuerpos extraterrestres, [ 17 ] la primera nave espacial que ha visitado Vesta o Ceres, y la primera que ha orbitado un planeta enano. [ 18 ]

La misión Dawn fue gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , con componentes de la nave espacial aportados por socios europeos de Italia, Alemania, Francia y los Países Bajos. [ 19 ] Fue la primera misión exploratoria de la NASA en utilizar propulsión iónica , lo que le permitió entrar y salir de la órbita de dos cuerpos celestes. Las misiones anteriores con múltiples objetivos que utilizaban cohetes propulsados ​​por motores químicos , como el programa Voyager , se limitaban a sobrevuelos . [ 5 ]

Historia del proyecto

Antecedentes tecnológicos

SERT-1: primera nave espacial de la NASA con motor iónico ; [ 20 ] lanzada el 20 de julio de 1964. [ 21 ]

El primer propulsor iónico funcional en los EE. UU. fue construido por Harold R. Kaufman en 1959 en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Ohio . El propulsor era similar al diseño general de un propulsor iónico electrostático de rejilla que utilizaba mercurio como propulsor. Se realizaron pruebas suborbitales del motor durante la década de 1960, y en 1964 se probó en un vuelo suborbital a bordo del Space Electric Rocket Test 1 (SERT 1). Funcionó con éxito durante los 31 minutos previstos antes de regresar a la Tierra. [ 22 ] A esta prueba le siguió una prueba orbital, SERT-2, en 1970.

Deep Space 1 (DS1), lanzada por la NASA en 1998, demostró el uso prolongado de un propulsor iónico de xenón en una misión científica [ 23 ] y validó varias tecnologías, incluido el propulsor iónico electrostático NSTAR , además de realizar un sobrevuelo de un asteroide y un cometa [ 24 ] . Además del propulsor iónico, entre las otras tecnologías validadas por el DS1 se encontraba el Transpondedor Pequeño de Espacio Profundo , que se utiliza en la misión Dawn para comunicaciones de largo alcance [ 24 ] .

Selección del Programa Discovery

Se presentaron veintiséis propuestas a la convocatoria del Programa Discovery , con un presupuesto inicialmente previsto de 300 millones de dólares estadounidenses. [ 25 ] En enero de 2001, se seleccionaron tres semifinalistas para un estudio de diseño de fase A: Dawn, Kepler e INSIDE Jupiter. [ 26 ] En diciembre de 2001, la NASA seleccionó las misiones Kepler y Dawn para el programa Discovery. [ 25 ] Ambas misiones fueron seleccionadas inicialmente para su lanzamiento en 2006. [ 25 ]

Cancelación y reincorporación

El estado de la misión Dawn cambió varias veces. El proyecto fue cancelado en diciembre de 2003, [ 27 ] y luego reanudado en febrero de 2004. En octubre de 2005, el trabajo en Dawn se suspendió temporalmente, y en enero de 2006, la prensa habló de la misión como "aplazada indefinidamente", aunque la NASA no había hecho ningún anuncio nuevo sobre su estado. [ 28 ] El 2 de marzo de 2006, la NASA volvió a cancelar Dawn . [ 29 ]

El fabricante de la nave espacial, Orbital Sciences Corporation , apeló la decisión de la NASA, ofreciendo construir la nave espacial a costo, renunciando a cualquier ganancia para obtener experiencia en un nuevo campo de mercado. La NASA luego puso la cancelación en revisión, [ 30 ] y el 27 de marzo de 2006, se anunció que la misión finalmente no sería cancelada. [ 31 ] [ 32 ] En la última semana de septiembre de 2006, la integración de la carga útil de instrumentos de la misión Dawn alcanzó su plena funcionalidad. Aunque originalmente se proyectó que costaría US$373 millones, los sobrecostos inflaron el costo final de la misión a US$446 millones en 2007. [ 33 ] Christopher T. Russell fue elegido para dirigir el equipo de la misión Dawn .

Antecedentes científicos

Comparación de escala de Vesta, Ceres y la Luna

La misión Dawn fue diseñada para estudiar dos grandes cuerpos en el cinturón de asteroides con el fin de responder preguntas sobre la formación del Sistema Solar , así como para probar el rendimiento de sus propulsores iónicos en el espacio profundo. [ 1 ] Ceres y Vesta fueron elegidos como dos protoplanetas contrastantes , el primero aparentemente "húmedo" (es decir, helado y frío) y el otro "seco" (es decir, rocoso), cuya acreción terminó con la formación de Júpiter . Los dos cuerpos proporcionan un puente en la comprensión científica entre la formación de planetas rocosos y los cuerpos helados del Sistema Solar, y bajo qué condiciones un planeta rocoso puede contener agua. [ 34 ]

La Unión Astronómica Internacional (IAU) adoptó una nueva definición de planeta el 24 de agosto de 2006, introduciendo el término " planeta enano " para los mundos elipsoidales demasiado pequeños para ser considerados planetas, ya que no cumplen con los requisitos para ser considerados tales al "despejar su órbita" de materia en órbita. Dawn es la primera misión en estudiar un planeta enano, y llegó a Ceres unos meses antes de la llegada de la sonda New Horizons a Plutón en julio de 2015.

Imagen del amanecer de Ceres desde 13.600 km de altitud, 4 de mayo de 2015.

Ceres comprende un tercio de la masa total del cinturón de asteroides. Sus características espectrales sugieren una composición similar a la de una condrita carbonácea rica en agua . [ 35 ] Vesta, un asteroide acondrítico más pequeño y pobre en agua que comprende una décima parte de la masa del cinturón de asteroides, ha experimentado un calentamiento y una diferenciación significativos . Muestra signos de un núcleo metálico , una densidad similar a la de Marte y flujos basálticos similares a los de la Luna. [ 36 ]

La evidencia disponible indica que ambos cuerpos se formaron muy temprano en la historia del Sistema Solar, conservando así un registro de eventos y procesos desde la formación de los planetas terrestres. La datación por radionúclidos de fragmentos de meteoritos que se cree provienen de Vesta sugiere que Vesta se diferenció rápidamente, en tres millones de años o menos. Los estudios de evolución térmica sugieren que Ceres debió formarse algún tiempo después, más de tres millones de años después de la formación de las CAI (los objetos más antiguos conocidos de origen del Sistema Solar). [ 36 ]

Además, Vesta parece ser la fuente de muchos objetos más pequeños en el Sistema Solar. La mayoría (aunque no todos) de los asteroides cercanos a la Tierra de tipo V , y algunos asteroides del cinturón principal exterior, tienen espectros similares a los de Vesta, por lo que se les conoce como vestoides . Se cree que el cinco por ciento de las muestras meteoríticas encontradas en la Tierra, los meteoritos howardita-eucrita-diogenita (HED), son el resultado de una o varias colisiones con Vesta.

Se cree que Ceres puede tener un interior diferenciado; [ 37 ] su achatamiento parece demasiado pequeño para un cuerpo indiferenciado, lo que indica que consiste en un núcleo rocoso cubierto por un manto helado . [ 37 ] Existe una gran colección de muestras potenciales de Vesta accesibles a los científicos, en forma de más de 1400 meteoritos HED, [ 38 ] que brindan información sobre la historia geológica y la estructura de Vesta. Se cree que Vesta consiste en un núcleo metálico de hierro-níquel, un manto rocoso de olivino suprayacente y una corteza. [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]

Objetivos

Animación de la trayectoria de Dawn desde el 27 de septiembre de 2007 hasta el 5 de octubre de 2018. Dawn · Tierra · Marte · 4 Vesta · 1 Ceres              
Trayectoria de vuelo aproximada del Dawn

El objetivo de la misión Dawn era caracterizar las condiciones y los procesos del eón más antiguo del Sistema Solar mediante la investigación detallada de dos de los protoplanetas más grandes que permanecen intactos desde su formación. [ 1 ] [ 42 ]

Aunque la misión ha finalizado, los análisis e interpretaciones de los datos continuarán durante muchos años. La pregunta principal que aborda la misión es el papel del tamaño y el agua en la determinación de la evolución de los planetas. [ 42 ] Ceres y Vesta son cuerpos muy adecuados para abordar esta cuestión, ya que son dos de los protoplanetas más masivos. Ceres es geológicamente muy primitivo y helado, mientras que Vesta es evolucionado y rocoso. Se cree que sus características contrastantes son el resultado de su formación en dos regiones diferentes del Sistema Solar primitivo. [ 42 ]

La misión Dawn responde a tres objetivos científicos principales. En primer lugar, permite capturar los primeros instantes del origen del Sistema Solar, brindando información sobre las condiciones en las que se formaron estos objetos. En segundo lugar, Dawn determina la naturaleza de los componentes básicos a partir de los cuales se formaron los planetas terrestres, mejorando así la comprensión científica de dicha formación. Finalmente, compara la formación y evolución de dos planetas pequeños que siguieron trayectorias evolutivas muy diferentes, lo que permite a los científicos determinar qué factores controlan esa evolución. [ 42 ]

Instrumentos

Vista de la cámara encuadrando los puntos brillantes de Ceres

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA se encargó de la planificación y gestión general de la misión, el desarrollo del sistema de vuelo y la carga útil científica, y proporcionó el sistema de propulsión iónica . Orbital Sciences Corporation proporcionó la nave espacial, que constituyó la primera misión interplanetaria de la compañía. El Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) proporcionaron las cámaras de encuadre, la Agencia Espacial Italiana proporcionó el espectrómetro de mapeo y el Laboratorio Nacional de Los Alamos proporcionó el espectrómetro de rayos gamma y neutrones . [ 5 ]

  • Cámara de encuadre (FC)  : se enviaron dos cámaras de encuadre redundantes. Cada una utilizaba un sistema óptico refractivo af/7.9 con una distancia focal de 150  mm. [ 43 ] [ 44 ] Un dispositivo de carga acoplada (CCD) de transferencia de fotogramas , un Thomson TH7888A, [ 44 ] en el plano focal tiene 1024 × 1024 píxeles sensibles de 93 μrad, que capturan un campo de visión de 5,5° x 5,5° . Una rueda de filtros de 8 posiciones permite la captura de imágenes pancromáticas (filtro transparente) y selectivas espectralmente (7 filtros de banda estrecha). El filtro más amplio permite la captura de imágenes en longitudes de onda de 400 a 1050  nm. El ordenador de la FC es un sistema Xilinx personalizado resistente a la radiación con un núcleo LEON2 y 8 GiB de memoria. [ 44 ] La cámara ofrecía resoluciones de 17 m/píxel para Vesta y 66 m/píxel para Ceres. [ 44 ] Debido a que la cámara de encuadre era vital tanto para la ciencia como para la navegación, la carga útil tenía dos cámaras idénticas y físicamente separadas (FC1 y FC2) para redundancia, cada una con su propia óptica, electrónica y estructura. [ 5 ] [ 45 ]
  • Espectrómetro visible e infrarrojo (VIR)  : Este instrumento es una modificación del espectrómetro de imágenes térmicas visible e infrarrojo utilizado en las naves espaciales Rosetta y Venus Express . Se basa en el espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo del orbitador de Saturno Cassini . Los fotogramas espectrales VIR del espectrómetro son de 256 (espaciales) × 432 (espectrales), y la longitud de la rendija es de 64 mrad . El espectrómetro de mapeo incorpora dos canales, ambos alimentados por una sola rejilla. Un CCD produce fotogramas de 0,25 a 1,0 μm, mientras que una matriz de fotodiodos de HgCdTe enfriados a unos 70 K abarca el espectro de 0,95 a 5,0 μm. [ 5 ] [ 46 ]
  • Detector de rayos gamma y neutrones (GRaND) ​​[ 47 ]  – Este instrumento se basa en instrumentos similares utilizados en las misiones espaciales Lunar Prospector y Mars Odyssey . Tenía 21 sensores con un campo de visión muy amplio. [ 43 ] Se utilizó para medir las abundancias de los principales elementos formadores de rocas (oxígeno, magnesio, aluminio, silicio, calcio, titanio y hierro) y potasio, torio, uranio y agua (inferido a partir del contenido de hidrógeno) en el primer metro de la superficie de Vesta y Ceres. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]

Se consideró la posibilidad de utilizar un magnetómetro y un altímetro láser en la misión, pero finalmente no se emplearon. [ 54 ]

Presupuesto

El satélite Dawn antes de su encapsulación en la plataforma de lanzamiento el 1 de julio de 2007.

Dimensiones

Con su panel solar en posición de lanzamiento retraída, la nave espacial Dawn tiene 2,36 metros (7,7 pies) de ancho. Con sus paneles solares totalmente extendidos, Dawn tiene 19,7 m (65 pies) de ancho. [ 55 ] Los paneles solares tienen un área total de 36,4 m² ( 392 pies cuadrados ) . [ 56 ] La antena principal tiene cinco pies (1,24 metros) de diámetro. [ 17 ]      

Sistema de propulsión

La nave espacial Dawn fue impulsada por tres propulsores de iones de xenón derivados de la tecnología NSTAR utilizada por la nave espacial Deep Space 1 , [ 57 ] utilizando uno a la vez. Tienen un impulso específico de 3100 s y producen un empuje de 90 mN. [ 58 ] Toda la nave espacial, incluidos los propulsores de propulsión iónica, fue alimentada por un panel solar fotovoltaico de arseniuro de galio de triple unión de 10 kW (a 1 UA ) fabricado por Dutch Space. [ 59 ] [ 60 ] A Dawn se le asignaron 247 kg (545 lb) de xenón para su aproximación a Vesta, y transportó otros 112 kg (247 lb) para llegar a Ceres, [ 61 ] de una capacidad total de 425 kg (937 lb) de propulsor a bordo . [ 62 ] Con el propulsor que transportaba, Dawn pudo realizar un cambio de velocidad de aproximadamente 11 km/s durante el transcurso de su misión, mucho más que cualquier nave espacial anterior lograda con propulsor a bordo después de la separación de su cohete lanzador. [ 61 ] Sin embargo, el empuje fue muy suave; se necesitaron cuatro días a máxima potencia para acelerar Dawn de cero a 60 mph (97 km/h) . [ 17 ] Dawn es la primera misión puramente exploratoria de la NASA en utilizar motores de propulsión iónica. [ 63 ] La nave espacial también tiene doce propulsores de hidracina 0,9 N para el control de actitud (orientación), que también se utilizaron para ayudar en la inserción orbital. [ 64 ]            

La nave espacial Dawn logró un nivel récord de propulsión gracias a su motor iónico. [ 65 ] La NASA destacó tres áreas específicas de excelencia: [ 66 ]

  • La primera en orbitar dos cuerpos astronómicos diferentes (sin incluir la Tierra).
  • Récord de propulsión solar-eléctrica , incluyendo un cambio de velocidad en el espacio de 25 700 mph (11,5 km/s) . Esto representa un cambio de velocidad 2,7 veces mayor que el récord anterior logrado mediante propulsión iónica solar-eléctrica.  
  • El 7 de septiembre de 2018, el motor iónico alcanzó 5,9 años de funcionamiento. Esta cantidad de tiempo de funcionamiento equivale al 54 % del tiempo que la sonda Dawn pasó en el espacio exterior.

microchip de alcance

Dawn lleva un chip de memoria con los nombres de más de 360.000 entusiastas del espacio. [ 67 ] Los nombres se enviaron en línea como parte de una iniciativa de divulgación pública entre septiembre de 2005 y el 4 de noviembre de 2006. [ 68 ] El microchip, que tiene dos centímetros de diámetro, se instaló el 17 de mayo de 2007, encima del propulsor iónico delantero de la nave espacial, debajo de su antena de alta ganancia . [ 69 ] Se fabricaron varios microchips, y una copia de seguridad se exhibió en el evento Open House de 2007 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California.

Resumen de la misión

Preparativos para el lanzamiento

El 10 de abril de 2007, la nave espacial llegó a la filial Astrotech Space Operations de SPACEHAB, Inc. en Titusville, Florida , donde se preparó para el lanzamiento. [ 70 ] [ 71 ] El lanzamiento estaba programado originalmente para el 20 de junio, pero se retrasó hasta el 30 de junio debido a retrasos en la entrega de piezas. [ 72 ] Una grúa rota en la plataforma de lanzamiento, utilizada para elevar los propulsores de cohetes sólidos , retrasó aún más el lanzamiento durante una semana, hasta el 7 de julio; antes de esto, el 15 de junio, la segunda etapa fue izada con éxito a su posición. [ 73 ] Un percance en las instalaciones de Astrotech Space Operations, que involucró daños leves a uno de los paneles solares, no tuvo efecto en la fecha de lanzamiento; Sin embargo, el mal tiempo provocó que el lanzamiento se retrasara hasta el 8 de julio. Los problemas de seguimiento de alcance lo retrasaron posteriormente al 9 de julio, y luego al 15 de julio. La planificación del lanzamiento se suspendió entonces para evitar conflictos con la misión Phoenix a Marte, que se lanzó con éxito el 4 de agosto.

Lanzamiento

El lanzamiento de Dawn, tal como se puede ver en el video de YouTube publicado el 20 de diciembre de 2010 por el Centro Espacial Kennedy de la NASA .
La misión Dawn fue lanzada a bordo de un cohete Delta II desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17 de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 27 de septiembre de 2007.

El lanzamiento de Dawn se reprogramó para el 26 de septiembre de 2007, [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] luego para el 27 de septiembre, debido al mal tiempo que retrasó el repostaje de la segunda etapa, el mismo problema que retrasó el intento de lanzamiento del 7 de julio. La ventana de lanzamiento se extendió desde las 07:20–07:49 EDY (11:20–14:49 GMT ). [ 77 ] Durante la espera final incorporada en T − 4 minutos, un barco entró en el área de exclusión en alta mar, la franja de océano donde era probable que cayeran los propulsores del cohete después de la separación. Después de ordenar al barco que abandonara el área, el lanzamiento tuvo que esperar al final de una ventana de evitación de colisión con la Estación Espacial Internacional . [ 78 ] Dawn finalmente se lanzó desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en un cohete Delta 7925-H [ 79 ] a las 07:34 EDT, [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] alcanzando la velocidad de escape con la ayuda de una tercera etapa de combustible sólido estabilizada por giro . [ 83 ] [ 84 ] Posteriormente, los propulsores iónicos de Dawn tomaron el control.

Tránsito a Vesta

Después de las pruebas iniciales, durante las cuales los propulsores iónicos acumularon más de 11 días 14 horas de operación, Dawn comenzó la propulsión de crucero de largo plazo el 17 de diciembre de 2007. [ 85 ] El 31 de octubre de 2008, Dawn completó su primera fase de empuje para enviarla a Marte para un sobrevuelo de asistencia gravitatoria en febrero de 2009. Durante esta primera fase de crucero interplanetario, Dawn pasó 270 días, o el 85% de esta fase, usando sus propulsores. Gastó menos de 72 kilogramos de propulsor de xenón para un cambio total en velocidad de 1,81  km/s. El 20 de noviembre de 2008, Dawn realizó su primera maniobra de corrección de trayectoria (TCM1), encendiendo su propulsor número 1 durante 2 horas, 11 minutos.

Imagen en escala de grises en el infrarrojo cercano de Marte (noroeste de Tempe Terra ), tomada por la sonda Dawn durante su sobrevuelo de 2009.

Dawn realizó su máximo acercamiento (549  km) a Marte el 17 de febrero de 2009, durante una exitosa asistencia gravitatoria. [ 86 ] [ 87 ] Este sobrevuelo ralentizó la velocidad orbital de Marte en aproximadamente 2,5 cm (1 pulgada) cada 180 millones de años. [ 17 ] Ese día, la nave espacial se puso en modo seguro , lo que provocó cierta pérdida de datos. Se informó que la nave espacial volvió a estar en pleno funcionamiento dos días después, sin que se identificara ningún impacto en la misión posterior. Se informó que la causa principal del incidente fue un error de programación del software. [ 88 ]  

Para viajar desde la Tierra hasta sus objetivos, Dawn viajó en una trayectoria espiral alargada hacia afuera. Las cronologías resumidas de Vesta y Ceres: [ 2 ]

  • 27 de septiembre de 2007: lanzamiento
  • 17 de febrero de 2009: Asistencia gravitatoria de Marte
  • 16 de julio de 2011: Llegada y captura de Vesta
  • Del 11 al 31 de agosto de 2011: órbita de reconocimiento de Vesta
  • Del 29 de septiembre al 2 de noviembre de 2011: Primera órbita a gran altitud de Vesta.
  • 12 de diciembre de 2011 – 1 de mayo de 2012: Órbita a baja altitud de Vesta
  • Del 15 de junio al 25 de julio de 2012: Segunda órbita a gran altitud de Vesta.
  • 5 de septiembre de 2012: Salida del Vesta
  • 6 de marzo de 2015: Llegada de Ceres
  • 30 de junio de 2016: Fin de las operaciones principales de Ceres.
  • 1 de julio de 2016: Comienzo de la misión extendida de Ceres [ 89 ]
  • 1 de noviembre de 2018: Fin de la misión debido al agotamiento del combustible.

Enfoque Vesta

A medida que la sonda Dawn se acercaba a Vesta, el instrumento Framing Camera tomó imágenes de resolución cada vez mayor, que fueron publicadas en línea y en conferencias de prensa por la NASA y el MPI.

El 3 de mayo de 2011, Dawn obtuvo su primera imagen de localización, a 1.200.000  km de Vesta, y comenzó su fase de aproximación al asteroide. [ 90 ] El 12 de junio, la velocidad de Dawn con respecto a Vesta se redujo en preparación para su inserción orbital 34 días después. [ 91 ] [ 92 ]

Dawn tenía previsto entrar en órbita a las 05:00 UTC del 16 de julio tras un periodo de propulsión con sus motores iónicos. Debido a que su antena apuntaba en dirección opuesta a la Tierra durante la propulsión, los científicos no pudieron confirmar de inmediato si Dawn había realizado la maniobra con éxito. La nave espacial se reorientaría entonces y tenía previsto conectarse a las 06:30 UTC del 17 de julio. [ 93 ] Posteriormente, la NASA confirmó haber recibido telemetría de Dawn que indicaba que la nave espacial había entrado con éxito en órbita alrededor de Vesta, convirtiéndose así en la primera nave espacial en orbitar un objeto del cinturón de asteroides. [ 94 ] [ 95 ] No se pudo confirmar la hora exacta de la inserción, ya que dependía de la distribución de masa de Vesta, que no se conocía con precisión y en ese momento solo se había estimado. [ 96 ]

Órbita de Vesta

Después de ser capturada por la gravedad de Vesta y entrar en su órbita el 16 de julio de 2011, [ 97 ] Dawn se movió a una órbita más baja y cercana haciendo funcionar su motor de iones de xenón con energía solar. El 2 de agosto, detuvo su aproximación en espiral para entrar en una órbita de exploración de 69 horas a una altitud de 2750 km (1710 mi) . Asumió una órbita de mapeo de gran altitud de 12,3 horas a 680 km (420 mi) el 27 de septiembre, y finalmente entró en una órbita de mapeo de baja altitud de 4,3 horas a 210 km (130 mi) el 8 de diciembre. [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]      

Animación de la trayectoria de Dawn alrededor de 4 Vesta desde el 15 de julio de 2011 hasta el 10 de septiembre de 2012. Dawn · 4 Vesta     

En mayo de 2012, el equipo de Dawn publicó resultados preliminares de su estudio de Vesta, incluyendo estimaciones del tamaño del núcleo rico en metales de Vesta, que se teoriza que tiene 220 km (140 mi) de diámetro. Los científicos afirmaron que creen que Vesta es el "último de su tipo", el único ejemplo restante de los grandes planetesimales que se unieron para formar los planetas rocosos durante la formación del Sistema Solar. [ 97 ] [ 101 ] En octubre de 2012, se publicaron más resultados de Dawn sobre el origen de manchas oscuras y vetas anómalas en la superficie de Vesta, que probablemente fueron depositadas por antiguos impactos de asteroides. [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] En diciembre de 2012, se informó que Dawn había observado barrancos en la superficie de Vesta que se interpretaron como erosionados por agua líquida que fluyó transitoriamente. [ 105 ] [ 106 ] En la página de Vesta se incluyen más detalles sobre los descubrimientos científicos de la misión Dawn en Vesta.  

Originalmente, Dawn tenía previsto partir de Vesta e iniciar su viaje de dos años y medio a Ceres el 26 de agosto de 2012. [ 12 ] Sin embargo, un problema con una de las ruedas de reacción de la nave obligó a Dawn a retrasar su partida de la gravedad de Vesta hasta el 5 de septiembre de 2012. [ 11 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]

Tránsito a Ceres

Durante su tiempo en órbita alrededor de Vesta, la sonda sufrió varias fallas en sus ruedas de reacción. Los investigadores planearon modificar sus actividades al llegar a Ceres para realizar un mapeo geográfico de corto alcance. El equipo de Dawn declaró que orientarían la sonda utilizando un modo "híbrido" que empleaba tanto ruedas de reacción como propulsores iónicos. Los ingenieros determinaron que este modo híbrido ahorraría combustible. El 13 de noviembre de 2013, durante el tránsito, como parte de una preparación para las pruebas, los ingenieros de Dawn completaron una serie de ejercicios de 27 horas de duración en dicho modo híbrido. [ 116 ]

El 11 de septiembre de 2014, el propulsor iónico de Dawn dejó de funcionar inesperadamente y la sonda entró en modo de seguridad activado. Para evitar una interrupción en la propulsión, el equipo de la misión reemplazó rápidamente el motor iónico activo y el controlador eléctrico por otro. El equipo declaró que tenía previsto reactivar este componente averiado más adelante en 2014. Es posible que el controlador del sistema de propulsión iónica haya resultado dañado por una partícula de alta energía . Tras salir del modo de seguridad el 15 de septiembre de 2014, el propulsor iónico de la sonda reanudó su funcionamiento normal. [ 117 ]

Además, los investigadores de Dawn también descubrieron que, tras el problema de propulsión, Dawn no podía apuntar su antena principal de comunicaciones hacia la Tierra. En su lugar, se utilizó temporalmente otra antena de menor capacidad. Para corregir el problema, se reinició el ordenador de la sonda y se restauró el mecanismo de puntería de la antena principal. [ 117 ]

Enfoque de Ceres

Dawn comenzó a fotografiar un disco extendido de Ceres el 1 de diciembre de 2014, [ 118 ] y las imágenes de rotaciones parciales del 13 y 25 de enero de 2015 se publicaron como animaciones. Las imágenes de Ceres tomadas por Dawn después del 26 de enero de 2015 superaron la resolución de imágenes comparables del Telescopio Espacial Hubble . [ 119 ]

Sucesión de imágenes de Ceres tomadas por la sonda Dawn entre enero y marzo de 2015.

Debido a la falla de dos ruedas de reacción, Dawn realizó menos observaciones con cámara de Ceres durante su fase de aproximación que durante su aproximación a Vesta. Las observaciones con cámara requerían girar la nave espacial, lo que consumía valioso combustible de hidracina. Se planificaron siete sesiones fotográficas de navegación óptica (OpNav 1-7, los días 13 y 25 de enero, 3 y 25 de febrero, 1 de marzo y 10 y 15 de abril) y dos sesiones de observación de rotación completa (RC1-2, los días 12 y 19 de febrero).antes de que comience la observación completa con captura orbital. La interrupción en marzo y principios de abril se debió a un período en el que Ceres parecía demasiado cerca del Sol desde el punto de vista de Dawn para tomar fotografías de forma segura. [ 120 ]

Órbita de Ceres

Animación de la trayectoria de Dawn alrededor de Ceres desde el 1 de febrero de 2015 hasta el 1 de febrero de 2025. Dawn · Ceres     

Dawn entró en órbita alrededor de Ceres el 6 de marzo de 2015, [ 136 ] cuatro meses antes de la llegada de New Horizons a Plutón. Dawn se convirtió así en la primera misión en estudiar un planeta enano a corta distancia. [ 137 ] [ 138 ] Inicialmente, Dawn entró en una órbita polar alrededor de Ceres y continuó refinando su órbita. Obtuvo su primer mapa topográfico completo de Ceres durante este período. [ 139 ]

Del 23 de abril al 9 de mayo de 2015, Dawn entró en una órbita RC3 (Caracterización de Rotación 3) a una altitud de 13.500 km (8.400 mi) . La órbita RC3 duró 15 días, durante los cuales Dawn alternó la toma de fotografías y mediciones de sensores y luego transmitió los datos resultantes a la Tierra. [ 140 ] El 9 de mayo de 2015, Dawn encendió sus motores iónicos y comenzó un descenso en espiral de un mes de duración hacia su segundo punto de mapeo, una órbita de Sondeo, tres veces más cerca de Ceres que la órbita anterior. La nave espacial se detuvo dos veces para tomar imágenes de Ceres durante su descenso en espiral hacia la nueva órbita.  

El 6 de junio de 2015, Dawn entró en la nueva órbita de reconocimiento a una altitud de 4430 km (2750 millas) . En esta nueva órbita, Dawn orbitó Ceres cada tres días terrestres. [ 141 ] La fase de reconocimiento duró 22 días (7 órbitas) y fue diseñada para obtener una vista global de Ceres con la cámara de encuadre de Dawn y generar mapas globales detallados con el espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo (VIR).  

El 30 de junio de 2015, la sonda Dawn experimentó un fallo de software debido a una anomalía en su sistema de orientación. Como respuesta, entró en modo seguro y envió una señal a los ingenieros, quienes corrigieron el error el 2 de julio de 2015. Los ingenieros determinaron que la causa de la anomalía estaba relacionada con el sistema de cardán mecánico asociado a uno de los motores iónicos de Dawn . Tras cambiar a un motor iónico diferente y realizar pruebas entre el 14 y el 16 de julio de 2015, los ingenieros certificaron la capacidad para continuar la misión. [ 142 ]

El 17 de agosto de 2015, Dawn entró en la órbita HAMO (Órbita de Cartografía de Gran Altitud). [ 143 ] Dawn descendió a una altitud de 1480 km (920 mi) , donde en agosto de 2015 comenzó la fase HAMO de dos meses. Durante esta fase, Dawn continuó adquiriendo mapas casi globales con el VIR y la cámara de encuadre a una resolución mayor que en la fase de exploración. También tomó imágenes en estéreo para resolver la superficie en 3D.  

El 23 de octubre de 2015, Dawn inició una espiral de dos meses hacia Ceres para alcanzar una órbita LAMO (Órbita de Mapeo a Baja Altitud) a una distancia de 375 km (233 mi) . Desde que alcanzó esta cuarta órbita en diciembre de 2015, Dawn tenía previsto adquirir datos durante los siguientes tres meses con su detector de rayos gamma y neutrones (GRaND) ​​y otros instrumentos que identificaran la composición de la superficie. [ 125 ]  

Tras superar sus objetivos de mapeo, Dawn ascendió a su quinta órbita científica de 1460 km (910 mi) a partir del 2 de septiembre de 2016 para completar observaciones adicionales desde un ángulo diferente. [ 144 ] Dawn comenzó a elevar su altitud a su sexta órbita científica de 7200 km (4500 mi) el 4 de noviembre de 2016, con el objetivo de alcanzarla en diciembre de 2016. El regreso a una mayor altitud permitió obtener un segundo conjunto de datos a esta altitud, lo que mejora la calidad científica general al agregarse al primer lote. Sin embargo, en esta ocasión la nave espacial se colocó donde no estaba en espiral y orbitaba en la misma dirección que Ceres, lo que redujo el consumo de propulsor. [ 145 ]    

Conclusión de la misión

Se sugirió un sobrevuelo del asteroide 2 Pallas después de la finalización de la misión Ceres, pero nunca se consideró formalmente; orbitar Pallas no habría sido posible para Dawn debido a la alta inclinación de la órbita de Pallas con respecto a Ceres. [ 146 ]

En abril de 2016, el equipo del proyecto Dawn presentó una propuesta a la NASA para una misión extendida que habría visto a la nave espacial abandonar la órbita de Ceres y realizar un sobrevuelo del asteroide 145 Adeona en mayo de 2019, [ 147 ] argumentando que la ciencia obtenida al visitar un tercer asteroide podría superar los beneficios de permanecer en Ceres. [ 89 ] Sin embargo, el Panel Superior de Revisión de Misiones Planetarias de la NASA rechazó la propuesta en mayo de 2016. [ 148 ] [ 149 ] Se aprobó una extensión de misión de un año, pero el panel de revisión ordenó que Dawn permaneciera en Ceres, afirmando que las observaciones a largo plazo del planeta enano, particularmente a medida que se acercaba al perihelio , potencialmente producirían mejor ciencia. [ 89 ]

La extensión de un año expiró el 30 de junio de 2017. [ 150 ] [ 151 ] La nave espacial fue colocada en una órbita no controlada pero relativamente estable alrededor de Ceres, donde se quedó sin propulsor de hidracina el 31 de octubre de 2018, [ 7 ] y donde permanecerá como un "monumento" durante al menos 20 años. [ 8 ] [ 152 ] [ 7 ]

Ceres: algunas de las últimas vistas de la nave espacial Dawn (1 de septiembre de 2018) [ 8 ] [ 152 ] [ 7 ]
Ahuna Mons
Cráter Occator

Medios de comunicación

Imagen de alta resolución

Vista de alta resolución de Ceres tomada durante su órbita de mapeo a baja altitud.

Imágenes del atlas de Ceres

En general
Sección de Kerwan ( versión PDF )
Sección Asari-Zadeni ( versión PDF )
Sección de Occator ( versión PDF )

Mapas de Ceres

Vídeos de sobrevuelos

Véase también

Características de Ceres
Otras misiones a asteroides

Referencias

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  • El legado del Amanecer : vídeo (03:04) de la NASA (7 de septiembre de 2018).
  • Archivo de la misión Dawn en el Sistema de Datos Planetarios de la NASA, Nodo de Cuerpos Menores.
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