Tierra, Venus, Mercurio y Messenger

Tengo que reconocer que estoy pasando una etapa planetaria en Tierra Chunga. Serán las noches frías y despejadas de invierno que permiten ver de maravilla los cielos (ejemmm, todo lo que se puede ver a través de la contaminación lumínica de Barcelona, quiero decir).

Hace unos días hubo Luna llena y Marte asomaba rojizo arriba y a la derecha. Y Venus sigue estando ahí, cuando voy a curro justo antes de amanecer (y me recoge Carmen). Ya he montado y desmontado varias veces el telescopio (no os penséis, lo compre en el Lidl barato) para dar una ojeada estos días al cielo.

Así está el cielo a la salida del metro de Barceloneta.
Las primeras luces del día no pueden con la luz de Venus.

Seguro que tiene que ver también con mi etapa planetaria las últimas noticias del la sonda espacial Messenger de la NASA que abundan estos días. Esta sonda despegó desde la Tierra en agosto de 2004 y ha pasado "sobrevolando" muy cerca de todos los planetas interiores: de la Tierra en agosto de 2005; Venus en dos ocasiones octubre 2006 y junio 2007; y en estos momentos está junto a Mercurio donde volverá en octubre de 2008, septiembre de 2009 y finalmente quedará en órbita en marzo de 2011. En total habrá dado más de 4 vueltas al Sol.

Imagen artística de la Messenger sobre Mercurio.
Imagen de NASA

Vaya viaje tan largo, no? Y por qué narices tiene que dar tantas vueltas?

La Tierra desde el Messenger en febrero de 2005.
No lo parece pero es el océano Pacífico.
Imagen de NASA.

He preguntado a Hèctor o Raül (los habituales sabéis que son mis hijos; los que no ya lo sabéis) como harían para llegar a Venus en un cohete. Los dos me han contestado que apuntarían el cohete al planeta y encenderían motores. Yo nunca les dejaría hacerlo por dos razones: la tele es nueva y no tengo ganas de que la quemen con la combustión y, lo más importante, si lo hicieran así morirían en el espacio perdidos para siempre.

El momento más triste de la misión:
la Messenger se aleja de Venus.
Imaginad como se debe de sentir (si sintiera algo)
al acercarse tanto a la diosa del amor (carnal)
y verla alejarse de nuevo. Yo estaría hecho polvo.
Imagen de NASA.

Tomemos el lanzamiento y viaje del Messenger a Venus como ejemplo. Se lanzó en 3 de agosto de 2004 y la primera vez que llegó a Venus fue el 24 de octubre de 2006. Total son 812 días de viaje. Venus tarda en dar una vuelta 224 días por lo que en el tiempo que dura el viaje de la sonda el planeta Venus ha dado 3,6 vueltas al Sol. Dicho de otra forma, no hay que apuntar el cohete a Venus directamente sino que hay que prever donde estará cuando haya dado 3,6 órbitas.

Eso parece difícil. Y lo es. Porque la trayectoria de la sonda Messenger no es recta, sino curvada (elíptica? hay algún físico por ahí?). El Sol atrae a la sonda hacia él, acelerándola a medida que se acerca.

Es decir, que una vez que ha dejado la Tierra a la velocidad de escape necesaria (que es mucha) esta va incrementándose cada vez más. Cuando lleguemos a Mercurio irá tan rápido que tendremos que frenar para entrar en órbita alrededor del planeta.

Mercurio se ve así con las cámaras de la Messenger.
Imagen de NASA.

Se puede hacer de dos formas. La fácil es que la sonda lleve muchísimo combustible para que el frenado lo hagan sus motores. Pero eso incrementaría mucho la masa (hay que sumar al combustible el peso del motor) y se necesitarían cohetes enormes para lanzarlo al espacio. Creo además que no existen cohetes tan potentes.

La otra es aprovechar la atracción gravitatoria de los planetas para que sea esa fuerza quien frene la sonda. Se llama asistencia gravitatoria y es una maniobra de acercamiento y consiste en que la sonda vaya "por delante" del planeta en su órbita. Si hablamos de Venus, la sonda Messenger debe de ir por delante de la trayectoria de Venus para que la atracción del planeta la vaya desacelerando.

Gráfico de Wikipedia sobre la asistencia gravitatoria para frenar
(para ver la animación pulsa en la imagen)

Tiene una gran ventaja y es que esa energía de frenado es "gratis", regalo de Newton (otra vez, lo que dan de si las manzanas!), la aporta el planeta. Otra ventaja es que la asistencia gravitatoria también vale para acelerar. En ese caso la sonda debe de ir "por detrás" del planeta en su trayectoria orbital. Así el planeta atrae a la sonda, sumando a su velocidad la aceleración gravitatoria. Es como bajar por una pendiente. Cuesta menos porque la gravedad nos ayuda. Y al revés cuando la subimos, que nos frena.

Otra vez Wikipedia con la aceleración
por asistencia gravitatoria.
(para ver la animación pulsa en la imagen)

Esa es la razón por la que la sonda ha de "rozar" tantas veces a otros planetas antes de llegar a Mercurio, para frenar lo suficiente como para quedar en órbita.

Pero claro, eso complica mucho el trazado de una órbita. Para diseñar el viaje de una sonda espacial como la Messenger debemos tener en cuenta, entre otras cosas:

• La masa de la sonda. Cuanto mayor sea más difícil y costosa será la misión.
• La fecha de lanzamiento. Nos da la posición inicial del baile planetario. Además no vale cualquier día. Los planetas han de estar en ciertas posiciones favorables (y no hablo de astrología). Son las ventanas de lanzamiento.
• La velocidad necesaria para que la sonda abandone la órbita de la Tierra.
• El tiempo de viaje. Los planetas no esperan a que lleguen las sondas y hay que tener en cuenta donde estarán en el tiempo.
• La aceleración provocada por la atracción gravitatoria del Sol.
• La asistencia gravitatoria de otros planetas para frenar o acelerar la sonda.
• La velocidad de inserción en órbita de Mercurio. Si va demasiado rápido se pasará de largo.

Al final no es de extrañar que la trayectoria de la Messenger sea así de complicada:




Muy difícil, a que sí?. Con razón los ingenieros y astrofísicos hablan de esto como el "billar cósmico". Menos mal que la NASA no anda mal de ordenadores o supercomputadoras, porque si hemos de confiar en los niños...


SALUT!