Lunes 10 de diciembre de 2018, 07:17 (TU)

Philae: 64 horas intensas de ciencia en la superficie del cometa Churyumov-Gerasimenko

La Agencia Espacial Europea (ESA) hizo historia el 12 de noviembre, cuando el robot Philae fue liberado por la sonda Rosetta y aterrizó en la superficie del núcleo del cometa Churyumov-Gerasimenko, de unos 4 kilómetros de diámetro, que se encontraba a unos 514 millones de kilómetros de la Tierra. Luego de operar durante tres días a la sombra de un acantilado, donde la luz solar lo iluminaba durante apenas 90 minutos cada doce horas, Philae se apagó definitivamente el 15 de noviembre al agotarse sus baterías.

Antes de apagarse, Philae logró hacer funcionar cada uno de sus instrumentos científicos, y pudo transmitir la totalidad de las imágenes y datos obtenidos a la sonda Rosetta. Si bien el plan original era que el módulo pudiera seguir operando al recargar las baterías mediante sus paneles solares, los descubrimientos obtenidos durante esas 64 horas de actividad en la superficie del 67P bastaron para modificar varias teorías que los científicos tenían acerca de los cometas.

Dos veces al día, Philae contó con una ventana de contacto de 3 a 4 horas, durante la cual podía comunicarse con los controladores de la misión a través de la sonda Rosetta, que retransmitía la señal hacia nuestro planeta. Los investigadores estiman que el módulo de aterrizaje logró completar alrededor del 90% de sus objetivos científicos. De hecho, los inesperados “rebotes” de Philae a través de la superficie del cometa, que lo llevaron a detenerse en su posición final, lejos del sitio de aterrizaje planificado originalmente, le permitieron obtener datos con un interés científico mayor al esperado.

Un aterrizaje agitado

Los inconvenientes para Philae comenzaron la noche anterior al intento de aterrizaje en el cometa, cuando los controladores de la misión tuvieron que reiniciar la computadora del módulo robot para solucionar algunos errores. Poco después, durante las pruebas finales, horas antes del descenso, no pudieron activar un impulsor que debía disparar gas nitrógeno en el momento del contacto con el terreno del cometa, para así contrarrestar cualquier tendencia a “rebotar” de la superficie. Se efectuaron cuatro intentos, pero no hubo cambios en la presión de los tanques de nitrógeno luego de hacerlo. A pesar de ese contratiempo, los ingenieros decidieron seguir adelante con los planes de aterrizar en el 67P. Sin embargo, al momento de posarse en el núcleo del cometa, otro mecanismo de Philae falló, evitando que tres harpones se dispararan y fijaran el módulo al terreno.

El módulo Philae de la misión Rosetta capturó esta imagen el 12 de noviembre de 2014, durante su primer rebote después de tocar la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko a una velocidad de 3,2 kilómetros por hora. La fotografía aparece desenfocada debido a que Philae estaba en pleno movimiento. El primer rebote duró alrededor de dos horas, y terminó llevando al módulo a su sitio de aterrizaje definitivo, aproximadamente a un kilómetro de distancia del sitio original. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CIVA.
El módulo Philae de la misión Rosetta capturó esta imagen el 12 de noviembre de 2014, durante su primer rebote después de tocar la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko a una velocidad de 3,2 kilómetros por hora. La fotografía aparece desenfocada debido a que Philae estaba en pleno movimiento. El primer rebote duró alrededor de dos horas, y terminó llevando al módulo a su sitio de aterrizaje definitivo, aproximadamente a un kilómetro de distancia del sitio original. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CIVA.

Mientras los científicos e ingenieros, convencidos del éxito del aterrizaje, descorchaban el champagne en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC, por sus siglas en inglés) en Darmstadt, Alemania, Philae estaba en realidad rebotando y alejándose de la superficie. El módulo terminó rebotando en dos oportunidades, llegando a elevarse un kilómetro por encima del núcleo del cometa en rotación, hasta que su débil fuerza gravitatoria finalmente llevó a Philae hasta el sitio de aterrizaje definitivo. El robot, con un peso de 100 kilogramos en la Tierra, apenas pesa un promedio de 100 gramos bajo la tenue gravedad del Churyumov-Gerasimenko.

Originalmente, Philae tocó la superficie del cometa en la región plana y soleada denominada Agilkia, que había sido seleccionada cuidadosamente como su sitio de aterrizaje. A continuación puede escucharse el sonido registrado por el instrumento SESAME-CASSE a partir de las vibraciones mecánicas generadas por las patas del módulo robot al hacer contacto con la superficie del cometa:

https://soundcloud.com/esaops/philae-touchdown-thud

Sin embargo, luego de sus desplazamientos acrobáticos, Philae terminó “encajado” de costado, aproximadamente a un kilómetro de distancia, a la sombra de un acantilado rocoso. Desde esa posición poco elegante, donde recibía apenas 1,5 horas de luz solar cada 12,4 horas (el período de rotación del cometa), el módulo fue incapaz recargar sus baterías secundarias.

Fotografiada por una de las cámaras del instrumento CIVA a bordo de Philae, esta pared fue bautizada por los científicos de la misión como "acantilado Perihelio" y se encuentra justo al lado del módulo robot, haciéndole sombra la mayor parte del tiempo. A pesar de haber impedido que Philae recargue sus baterías poco después del aterrizaje, esta pared podría llegar a proteger al módulo y permitirle sobrevivir varios meses más, a medida que el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se acerque al Sol. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CIVA.
Fotografiada por una de las cámaras del instrumento CIVA a bordo de Philae, esta pared fue bautizada por los científicos de la misión como “acantilado Perihelio” y se encuentra justo al lado del módulo robot, haciéndole sombra la mayor parte del tiempo. A pesar de haber impedido que Philae recargue sus baterías poco después del aterrizaje, esta pared podría llegar a proteger al módulo y permitirle sobrevivir varios meses más, a medida que el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se acerque al Sol. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CIVA.

Respecto a la ubicación definitiva de Philae en el cometa, Holger Sierks, investigador principal de la cámara OSIRIS a bordo de la sonda Rosetta, cree que las imágenes que obtuvo el orbitador en los días 12, 13 y 14 de diciembre, mientras se encontraba a 20 kilómetros del núcleo del 67P, deberían mostrar al módulo robot en la superficie. En ese período, el área de búsqueda previamente delimitada a partir de los datos del instrumento CONSERT estaba plenamente iluminada por el Sol. Sin embargo, esas imágenes aun no han sido transmitidas a la Tierra por la sonda. Por otro lado, el francés Jean-Pierre Bibring, investigador principal de la cámara CIVA a bordo de Philae, confirmó que aparentemente una de las tres patas de Philae está atascada y mantiene firmemente al módulo de aterrizaje en su lugar.

Este gráfico muestra la posición y orientación del módulo robot Philae en el contexto de un modelo topográfico de la superficie del núcleo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CNES / FD.
Este gráfico muestra la posición y orientación del módulo robot Philae en el contexto de un modelo topográfico de la superficie del núcleo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Créditos: ESA / Rosetta / Philae / CNES / FD.
Resultados preliminares de la secuencia científica de Philae

A pesar de su aterrizaje problemático, las 64 horas de actividad del módulo robot en el cometa permitieron obtener una gran cantidad de datos, que todavía están siendo procesados y analizados por los científicos. Las primeras imágenes panorámicas de la cámara CIVA muestran una superficie cubierta de polvo y escombros, con materiales parecidos a rocas de varios tamaños. “Ciertamente, la superficie del cometa es más áspera de lo que pensábamos”, indicó Stephan Ulamec, administrador del proyecto Philae.

Los resultados del instrumento MUPUS, que incluye un mecanismo con un martillo del tamaño de una lata de gaseosa en el extremo de un brazo de 40 centímetros para golpear la superficie del cometa, revelaron una sorpresa: el Churyumov-Gerasimenko parece tener una capa de hielo sumamente duro por debajo de unos 10 a 20 centímetros de polvo, y el martillo de MUPUS no pudo romperlo. “Esperábamos encontrar un material más suave, con una consistencia similar a la de la nieve compacta, o quizás la tiza”, declaró el alemán Tilman Spohn, investigador principal del instrumento.

La dureza de la capa de hielo subterránea y las mediciones de temperatura de Philae ayudarán a determinar cómo se forma la coma de gas y polvo del cometa, pero los científicos deberán encontrar una explicación que tenga en cuenta la baja densidad del cometa. Es probable que el hielo sea poroso, o que esa dureza sea específica de la región en la que aterrizó el módulo.

Otro instrumento de Philae, el magnetómetro y medidor de plasma ROMAP, fue uno de los más beneficiados por los rebotes del módulo a través de la superficie del cometa. Uno de los objetivos del experimento es confirmar si el 67P tiene un campo magnético propio; esto podría tener ramificaciones para los modelos de formación planetaria. Además, los científicos quieren determinar las propiedades del gas ionizado que envuelve al cometa en los alrededores de su superficie. Por lo tanto, para ROMAP, los rebotes significaron la posibilidad de obtener datos en lugares adicionales de la superficie. “Si alguien hubiera diseñado la misión teniendo en cuenta exclusivamente el magnetómetro, y fuera una persona muy creativa, habría planeado el aterrizaje exactamente como ocurrió”, reconoció Uli Auster, uno de los investigadores principales de ROMAP.

Poco después del aterrizaje definitivo de Philae, el instrumento COSAC detectó moléculas orgánicas en muestras de la superficie del cometa. El experimento está diseñado para detectar ese tipo de moléculas y determinar si su quiralidad coincide con la de moléculas similares en la Tierra. Sin embargo, los responsables de COSAC debieron esperar hasta las últimas horas de vida de las baterías de Philae antes de intentar taladrar la superficie del cometa, ya que existía la posibilidad de que la acción del taladro hiciera que el módulo se desprendiera o incluso se cayera de costado. Finalmente, el taladro pudo ser operado y Philae llegó a transmitir todos los datos obtenidos por COSAC, que ahora están siendo analizados por el equipo de científicos del instrumento.

Lamentablemente, la poca energía eléctrica disponible impidió que el instrumento PTOLEMY, diseñado para analizar elementos químicos y la abundancia relativa de sus isótopos, pudiera estudiar una muestra subterránea. A pesar de ello, el equipo del experimento es cautelosamente optimista acerca de sus mediciones de la superficie. Es probable que la superposición de los datos obtenidos por los instrumentos COSAC y PTOLEMY, y su comparación con observaciones realizadas en nuestro planeta, permitan determinar si los cometas trajeron a la Tierra sustancias necesarias para la vida, como aminoácidos y agua. Al igual que en el caso de las mediciones magnéticas, PTOLEMY podría haberse beneficiado por el accidentado aterrizaje de Philae. “Es posible que tengamos muestras de dos, e incluso tres, sitios de aterrizaje”, explicó Monica Grady, una de las investigadoras del experimento.

Antes de que las baterías de Philae se agotaran, los controladores de la misión le enviaron comandos para que hiciera rotar su cuerpo unos 35 grados y se elevara unos 4 centímetros. El objetivo de esa maniobra fue orientar el panel solar más grande del módulo hacia la posición del Sol, para así optimizar la generación de electricidad. Los ingenieros son optimistas respecto a la posibilidad de que Philae pueda volver a funcionar si logra recargar sus baterías a medida que el cometa se va acercando al Sol. El análisis de los datos recogidos durante la primera secuencia científica parece indicar que los paneles solares de Philae generan la energía eléctrica suficiente para que pueda mantener sus componentes más frágiles a la temperatura necesaria para protegerlos.

El cometa 67P, que está desplazándose hacia el sistema solar interior a más de 60 mil kilómetros por hora, alcanzará el perihelio en agosto de 2015. En los meses anteriores, la posición de Philae a la sombra, que le impidió operar más de tres días, podría terminar convirtiéndose en una ventaja, protegiendo al módulo del aumento excesivo de temperatura y las eyecciones de gas y polvo del cometa durante su etapa más activa, mientras el incremento en la cantidad de luz solar le permite volver a funcionar por varios meses.

Fuentes consultadas: CNES | Nature