Una última órbita: cómo y por qué la NASA mata su propia nave espacial

Durante más de una década, la misión Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio de Objetos Cercanos a la Tierra (NEOWISE) de la NASA ha estado buscando en el cielo objetos cercanos a la Tierra. Utilizando su visión infrarroja, la nave espacial, que se encuentra en órbita sobre la superficie de la Tierra, ha buscado asteroides y cometas en todo el sistema solar y se ha utilizado para identificar aquellos que podrían acercarse a la Tierra.

Quizás reconozcas el nombre porque se utilizó para uno de los descubrimientos de la misión, el cometa NEOWISE , que fue el cometa más brillante en más de 20 años cuando pasó rápidamente por la Tierra en 2020.

Pero la misión NEOWISE pronto llegará a su fin, ya que la nave espacial caerá en la atmósfera terrestre y se quemará. El equipo se está preparando para que este fin llegue a principios del próximo año y está obteniendo la última ciencia que pueda de la nave espacial antes de que ya no sea utilizable.

Una misión puede llegar a su fin de varias maneras. Si una nave espacial depende de la energía solar, como muchas, entonces puede agotarse a medida que sus paneles pierdan eficacia. Eso es lo que le sucedió al módulo de aterrizaje InSight en Marte , ya que sus paneles solares quedaron cubiertos de polvo arrastrado por los vientos que se acumularon con el tiempo hasta que finalmente no pudo generar suficiente energía para seguir funcionando. O una nave espacial que está en órbita podría quedarse sin propulsor, por lo que ya no podrá orientarse y devolver información a la Tierra, como ocurrió con el Telescopio Espacial Kepler .

A veces, una misión ya no es necesaria porque ha sido reemplazada por tecnología mejor y más nueva. El telescopio espacial Spitzer , por ejemplo, fue pionero en el campo de la astronomía infrarroja, pero con el lanzamiento del más potente telescopio espacial James Webb en el horizonte, ya no fue necesario.

Pero, ¿qué sucede con una nave espacial una vez finalizada su misión? ¿Cómo se hace para apagar estas cosas? Hablamos con miembros del equipo de NEOWISE, una misión de la NASA que se está preparando para desconectarse el próximo año, para averiguarlo.

Un gran final

Algunas naves espaciales pueden dejarse a la deriva hacia el espacio de forma segura, siempre y cuando no haya posibilidad de que golpeen algo o causen algún daño. Eso es lo que le pasó al Spitzer, que flotará suavemente alejándose del planeta durante los próximos 50 años aproximadamente mientras orbita alrededor del Sol y sigue a la Tierra.

Sin embargo, las naves espaciales en órbita alrededor de planetas deben eliminarse con cuidado. Cuando finalizó la misión Cassini a Saturno , fue sumergida dramáticamente en la atmósfera del planeta, o desorbitada, para que se rompiera y destruyera deliberadamente. Eso aseguró que no hubiera posibilidad de que pudiera contaminar ninguna de las lunas de Saturno, que podrían ser potencialmente habitables. El descenso final también permitió realizar una serie de investigaciones nuevas e increíbles sobre la atmósfera de Saturno.

La nave espacial NEOWISE está orbitando la Tierra, por lo que también es necesario eliminarla de forma segura. Las preocupaciones son que no se debe dejar que la nave espacial se convierta en basura espacial, un problema cada vez mayor en algunas órbitas, y que su salida de órbita no debería representar un peligro para nadie en la Tierra.

Ese último punto no es un hecho. Ha habido casos en los que piezas de naves desorbitadas han aterrizado en la Tierra, como en el caso de la estación espacial Skylab, que cayó de su órbita en 1979, y piezas de la cual aterrizaron en Australia .

Hoy en día, las misiones tienen que planificar cómo serán desorbitadas incluso antes de su lanzamiento.

Un equipo especializado del JPL (Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA) analiza cómo se verán las rupturas en función de factores relacionados con la nave espacial, como su masa y velocidad. Eso hace que los efectos de una salida de órbita sean predecibles.

"Existe una posibilidad mínima, si es que existe alguna, de que algún residuo caiga y lastime a alguien", dijo Joseph Hunt, director de proyecto de NEOWISE en el JPL. La órbita de la nave espacial caerá, lo que hará que se queme en la atmósfera de la Tierra a principios del próximo año.

"Queremos terminar esta misión con dignidad", dijo Hunt.

Por qué NEOWISE está terminando

NEOWISE no se está quedando sin combustible (no tiene propulsor a bordo) ni se ha convertido en una antigüedad. Pero la actividad del sol está provocando su desaparición.

La nave espacial se encuentra en una órbita terrestre baja, a unas 300 millas de la superficie del planeta, y eso significa que se ve afectada por la atmósfera del planeta.

“El sol arroja constantemente partículas cargadas y radiación en múltiples longitudes de onda. Lo que sucede cuando golpea la atmósfera de la Tierra es que puede hacer que se hinche. Puede hacer que la atmósfera se extienda un poco más allá de su altitud normal”, explicó Amy Mainzer, investigadora principal de la misión NEOWISE.

El sol opera en un ciclo de actividad de aproximadamente 11 años, a veces más activo y otras veces menos. NEOWISE tuvo suerte y comenzó su misión extendida durante un período llamado mínimo solar, cuando la actividad del sol era baja. Y ha sido un mínimo solar especialmente tranquilo, por lo que la atmósfera ha estado menos extendida de lo habitual. Todo eso ha permitido que la nave espacial sobreviva por más tiempo.

Pero esta baja actividad solar no dura para siempre y ahora estamos entrando en un período de mayor actividad solar, con más radiación proveniente de eventos como erupciones solares que afectan la atmósfera. Y eso significa el fin de la nave espacial.

“Se podría pensar que estamos en el espacio, a unos 500 kilómetros en órbita, se podría pensar que está totalmente libre de atmósfera. Pero no del todo”, dijo Mainzer. "Queda un poquito, y eso es suficiente para causar fuerzas de arrastre que tiran de la nave espacial y eventualmente la empujan hacia la atmósfera".

Sin propulsión a bordo, la nave espacial no puede retroceder ni moverse a otra órbita. Sólo puede girar en su lugar, por lo que es "una batalla que no podemos ganar", dijo Mainzer.

Sabiendo que se acerca el final, el equipo NEOWISE fija una fecha en la que se sienten cómodos con finalizar la misión. El problema es que a medida que aumenta la resistencia de la atmósfera, se vuelve cada vez más difícil controlar la nave espacial, y la capacidad de controlarla disminuye drásticamente y rápidamente.

“Al final, las leyes de la física siempre dictan lo que sucede”, afirmó Mainzer. "En última instancia, realmente depende de la Madre Naturaleza".

una segunda vida

NEOWISE ha estado en funcionamiento desde 2013, por lo que ha tenido una buena racha de 11 años de funcionamiento. Pero, de hecho, ya está en su segunda vida. Esto se debe a que anteriormente era una misión completamente diferente llamada WISE.

WISE, o Explorador de encuestas infrarrojas de campo amplio, se lanzó en 2009 y fue diseñado para estudiar objetos dentro y fuera del sistema solar, incluida la Vía Láctea y galaxias más distantes. En su momento, la misión descubrió miles de pequeños objetos llamados planetas menores, además de descubrir muchos cúmulos de estrellas. También descubrió el primer troyano terrestre, un asteroide que comparte órbita con la Tierra.

La misión utilizó detectores de infrarrojos, que deben enfriarse a temperaturas muy frías para funcionar. La temperatura original era de sólo 8 Kelvin, que se logró utilizando hidrógeno sólido como refrigerante.

Pero el refrigerante se acaba. En 2011, su misión se completó y se le acabó el refrigerante, por lo que la nave espacial fue puesta en hibernación. "Pensé que ese era el final de la historia", dijo Mainzer.

Pero más tarde, en 2013, la NASA se interesó en utilizar una nave espacial para buscar objetos cercanos a la Tierra, y el equipo se dio cuenta de que la nave espacial WISE podría hacerlo. Fue reactivado y enfriado a su nueva temperatura de funcionamiento durante varios meses. La nave espacial se estabilizó a 75 Kelvin, "lo que para un científico criogénico es como un cálido día de verano", dijo Mainzer.

A esta temperatura más cálida, dos de sus cuatro canales no funcionarían correctamente, pero los dos canales restantes aún podrían usarse para la ciencia. Durante la última década, la nave espacial ha examinado el cielo, buscando y encontrando miles de objetos cercanos a la Tierra utilizando millones de mediciones infrarrojas.

"Ha sido un premio cósmico increíble sacar tanto tiempo de la nave espacial", dijo Mainzer. "No se suponía que iba a suceder".

Diciendo adiós

Aunque NEOWISE está llegando a su fin, no pasará mucho tiempo antes de que tenga un sucesor. La misión NEO Surveyor, que está trabajando para su lanzamiento en 2027, también es una nave espacial infrarroja que se inspiró en el éxito de NEOWISE. Tendrá los beneficios de las mejoras en los detectores de infrarrojos, que se han vuelto mucho más potentes en las últimas décadas gracias en parte a la tecnología impulsada por las cámaras de los teléfonos móviles.

Mainzer también será el investigador principal de NEO Surveyor y ya está ocupado supervisando la llegada del hardware para la nave espacial antes de la integración.

Sin embargo, antes de ese lanzamiento, el equipo todavía está trabajando para cerrar la misión NEOWISE y todo lo que implica. A la NASA no le gusta mostrar el final de las misiones, dijo Hunt, y prefiere centrarse en nuevos lanzamientos o datos recién adquiridos. Pero quieren asegurarse de que la misión termine con la fanfarria adecuada, por lo que eso implica hablar con los medios y celebrar los logros de la misión, así como preparar informes y documentos internos.

Sin mencionar que la nave espacial sigue haciendo ciencia hasta el último minuto posible, por lo que es necesario mantener las operaciones de la misión. “Con estas misiones nunca se sabe cuándo podría hacerse pública la mayor pieza científica posible o cuándo podría tener lugar la mayor observación”, dijo Hunt. "¡Podría ser el día antes de que lo apaguemos!"

Cuando llegue el último día de la misión, será una experiencia agridulce para el equipo. NEOWISE ha logrado mucho más en sus múltiples vidas de lo que se esperaba, pero aún así será triste verlo desaparecer.

“En cierto modo, estas naves espaciales son pequeñas extensiones de ti mismo. Es como tus ojos en el cielo. Puedes ver lo que ve”, dijo Mainzer. Pero, añadió, lo que la impulsa a realizar la siguiente misión es lo bien que se divirtieron ella y el equipo con NEOWISE. Ahora pasa a la siguiente aventura, dijo: “¡Vamos a ver más cosas buenas!”