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El telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado la señal inconfundible del agua, junto con evidencia de nubes y bruma, en la atmósfera que rodea un planeta gigante gaseoso, caliente e inflado, que orbita alrededor de una estrella distante parecida al Sol.

La observación, que revela la presencia de moléculas de gas específicas, con base en pequeñas disminuciones en el brillo de colores de luz precisos, es la más detallada de su tipo hasta la fecha, demostrando la capacidad sin precedentes de Webb de analizar atmósferas a cientos de años luz de distancia.

Si bien el telescopio espacial Hubble ha analizado numerosas atmósferas de exoplanetas en las últimas dos décadas, capturando la primera detección clara de agua en 2013, la observación inmediata y más detallada de Webb marca un gigante paso adelante en la búsqueda para caracterizar planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra.

WASP-96 b es uno de los más de 5.000 exoplanetas confirmados en la Vía Láctea. Ubicado a unos 1.150 años luz de distancia en la constelación del Fénix en el cielo del hemisferio sur, representa un tipo de gigante gaseoso que no tiene un análogo directo en nuestro sistema solar. Con una masa inferior a la mitad de la masa de Júpiter y un diámetro 1,2 veces mayor, WASP-96 b está mucho más “inflado” que cualquiera de los planeta que orbitan alrededor de nuestro Sol. Y con una temperatura superior a 538 °C (1.000 °F), es significativamente más caliente. WASP-96 b tiene una órbita extremadamente cercana a su estrella similar al Sol, apenas a un noveno de la distancia entre Mercurio y el Sol, y completa un circuito cada tres días y medio, en días terrestres.

La combinación de su gran tamaño, período orbital corto, atmósfera esponjada y ausencia de luz contaminante de los objetos cercanos en el cielo hacen que WASP-96 b sea un objetivo ideal para hacer observaciones atmosféricas.

El 21 de junio, el Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) midió la luz del sistema WASP-96 durante 6,4 horas mientras el planeta pasaba por delante de la estrella. El resultado es una curva de luz que muestra la atenuación general de la luz de las estrellas durante su tránsito, y un espectro de transmisión que revela el cambio en el brillo de las longitudes de onda individuales de luz infrarroja entre 0,6 y 2,8 micras.

Si bien la curva de luz confirma las propiedades del planeta que ya se habían determinado a partir de otras observaciones —la existencia, el tamaño y la órbita del planeta—, el espectro de transmisión pone al descubierto detalles de la atmósfera que antes habían estado ocultos: la inequívoca señal del agua, indicaciones de bruma y la evidencia de nubes que se pensaba que no existían según observaciones anteriores.

Un espectro de transmisión se hace al comparar la luz de las estrellas que es filtrada a través de la atmósfera de una planeta a medida que este se desplaza por delante de su estrella con la luz de las estrellas sin filtrar que es detectada cuando el planeta está al lado de la estrella. Los investigadores son capaces de detectar y medir la abundancia de gases clave en la atmósfera de un planeta a partir del patrón de absorción, es decir, las ubicaciones y las alturas de los picos en la gráfica. De la misma manera como las personas tienen distintas huellas digitales y secuencias de ADN, los átomos y las moléculas tienen patrones característicos de las longitudes de onda que absorben.

El espectro de WASP-96 b que fue captado por NIRISS no solamente es el espectro de transmisión en infrarrojo cercano de la atmósfera de un exoplaneta más detallado que se haya captado hasta la fecha, sino que también cubre un rango de longitudes de onda notablemente amplio, incluyendo la luz roja visible y una porción del espectro que no ha sido accesible antes desde otros telescopios (longitudes de onda mayores de 1,6 micras). Esta parte del espectro es particularmente sensible al agua, así como a otras moléculas clave como el oxígeno, el metano y el dióxido de carbono, los cuales no son inmediatamente obvios en el espectro de WASP-96 b pero deberían ser detectables en otros exoplanetas que Webb tiene planeado observar.

Los investigadores podrán usar el espectro para medir la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, limitar la abundancia de diversos elementos como el carbono y el oxígeno, y estimar la temperatura de la atmósfera en profundidad. Pueden entonces usar esta información para hacer inferencias sobre la composición general del planeta, además de cómo, cuándo y dónde se formó. La línea azul en la gráfica es un modelo de mejor ajuste que toma en cuenta los datos, las propiedades conocidas de WASP-96 b y de su estrella (por ejemplo, el tamaño, la masa y la temperatura), y las características presumibles de la atmósfera.

El excepcional detalle y claridad de estas mediciones es posible debido al diseño de última generación de Webb. Su espejo recubierto de oro de 25 metros (270 pies) cuadrados recoge la luz infrarroja de manera eficiente. Sus espectrógrafos de precisión esparcen la luz en diferentes arcoíris de miles de colores del infrarrojo. Y sus sensibles detectores del infrarrojo miden diferencias extremadamente sutiles en el brillo. NIRISS es capaz de detectar diferencias de color de tan solo una milésima de micra (la diferencia entre el verde y el amarillo es de unas 50 micras), y las diferencias en el brillo entre esos colores de unos pocos cientos de partes por millón.

Además, la extrema estabilidad de Webb y su ubicación orbital alrededor del punto 2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros (algo menos de un millón de millas) de distancia de los efectos contaminantes de la atmósfera de la Tierra, le permiten tener una vista ininterrumpida y obtener datos limpios que se pueden analizar con relativa rapidez.

El espectro extraordinariamente detallado —hecho con el análisis simultáneo de 280 espectros individuales capturados durante la observación— ofrece apenas una indicación de lo que Webb tiene reservado para su investigación de los exoplanetas. Durante el próximo año, los investigadores utilizarán espectroscopia para analizar las superficies y las atmósferas de varias docenas de exoplanetas, desde pequeños planetas rocosos hasta gigantes ricos en gas y hielo. Casi un cuarto del tiempo de observación del Cycle 1 de Webb está dedicado a estudiar exoplanetas y los materiales que los forman.

Esta observación de NIRISS demuestra que Webb tiene la capacidad de caracterizar las atmósferas de los exoplanetas —incluyendo las de planetas potencialmente habitables— con exquisito detalle.

Para obtener un conjunto completo de las primeras imágenes y espectros de Webb, incluidos los archivos descargables:
https://webbtelescope.org/news/first-images

Noticia original (en inglés)

Traducción: Ciencia NASA.

Edición: R. Castro.

El rover ha inspeccionado una zona del Planeta Rojo para ver si es lo suficientemente plana para el próximo módulo de aterrizaje de la NASA en Marte.

El rover Perseverance Mars de la NASA está llevando a cabo su campaña científica, tomando muestras en el antiguo delta del río en el cráter Jezero, pero también ha estado ocupado explorando. El rover está buscando ubicaciones en las que la Mars Sample Return (MSR) pueda hacer aterrizar naves espaciales y recolectar los tubos de muestras que Perseverance ha llenado con rocas y sedimentos. Los sitios que se están explorando están bajo consideración teniendo en cuenta su proximidad al delta y entre sí, y que el terreno sea relativamente plano y apto para el módulo de aterrizaje.

El Mars Sample Return es un proyecto histórico que recuperará y traerá a la Tierra muestras de ese terreno lejano para un estudio intensivo en laboratorios en los que buscar signos de vida microscópica pasada en el Planeta Rojo. La estratégica colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) involucra múltiples naves espaciales, además de un cohete que se lanzará desde la superficie de Marte.

Los ingenieros que planifican el aterrizaje en Marte prefieren trabajar en un terreno más plano porque las rocas y una superficie ondulada son más complejas. Con eso en mente, el equipo de entrada, descenso y aterrizaje de la MSR está buscando una zona de aterrizaje plana con un radio de 60 metros.

“El equipo de Perseverance hace todo lo posible por nosotros, ya que la Mars Sample Return tiene necesidades únicas”, dijo el gerente del programa de la MSR, Richard Cook, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA (JPL), en el sur de California. “Básicamente, un lugar de aterrizaje aburrido es bueno. Cuanto más plana y aburrida sea la vista, más nos gusta, porque aunque hay muchas cosas que hacer cuando lleguemos a recoger las muestras, el turismo no es una de ellas”.

Totalmente inspirador

La primera etapa de la MSR ya está en progreso: Perseverance ha extraído, recolectado y sellado nueve muestras de roca de Marte hasta la fecha. La muestra novena, recolectada el 6 de julio, es la primera del antiguo delta del río del cráter Jezero. El plan es que Perseverance deje caer, o almacene, tubos de muestra en la superficie para su posterior recuperación durante las operaciones de superficie de la MSR.

Elegir un área que carezca de rocas grandes (especialmente aquellas de más de 19 centímetros de diámetro), dunas de arena y terrenos con ángulos pronunciados, contribuiría en gran medida a facilitar el camino para que un vehículo de recuperación de la MSR coja los tubos de manera eficiente antes de dirigirse al MSR Sample Retrieval Lander y al Mars Ascent Vehicle.

Pista de aterrizaje

El equipo de la MSR llama al área que han estado observando “pista de aterrizaje” porque, al menos a partir de las imágenes tomadas desde una nave espacial en órbita, parece ser tan plana y larga como una pista de aterrizaje. Pero necesitaban la perspectiva de un rover para verla más de cerca.

“Habíamos estado observando estos lugares desde antes del aterrizaje de Perseverance, pero las imágenes desde la órbita no pueden decir mucho”, dijo Al Chen, gerente de Integración e Ingeniería de Sistemas de la Mars Sample Return en el JPL. “Ahora tenemos algunas tomas cercanas de la pista de aterrizaje que indican que estábamos en lo correcto. Es muy probable que la pista de aterrizaje forme parte de nuestra lista de posibles sitios de aterrizaje y almacenamiento para la MSR”.

Más información del proyecto Mars Sample Return

La Mars Sample Return de la NASA promete revolucionar la comprensión de la humanidad sobre Marte al traer a la Tierra muestras científicamente seleccionadas para su estudio, utilizando los instrumentos más sofisticados del mundo. La campaña cumpliría con un objetivo de exploración del sistema solar, una alta prioridad desde la década de 1970 y en los últimos tres de la National Academy of Sciences Planetary Decadal Surveys.

Esta estratégica colaboración de la NASA y la ESA supondrá la primera misión que traiga muestras de otro planeta y el primer lanzamiento desde la superficie de otro planeta. Se cree que las muestras recolectadas por el rover Perseverance Mars de la NASA durante su exploración de un antiguo lecho de lago, presentan la mejor oportunidad para revelar pistas sobre la evolución temprana de Marte, incluido el potencial de vida pasada. Al comprender mejor la historia de Marte, mejoraremos nuestra comprensión de todos los planetas rocosos del sistema solar, incluido el planeta Tierra.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha producido la imagen infrarroja más nítida y profunda del universo distante. Conocida como First Deep Field de Webb, la imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723 está repleta de detalles.

Miles de galaxias, incluso objetos más débiles que nunca se habían observado en el infrarrojo, han aparecido por primera vez a los “ojos” del Webb. Esta porción del vasto universo cubre una parte del cielo similar a si mantuviéramos, con el brazo extendido, un grano de arena en nuestra mano.

Este campo profundo, tomado por la Near-Infrared Camera del Webb (NIRCam), es una composición formada por imágenes tomadas en diferentes longitudes de onda (en total 12,5 horas), alcanzando profundidades en longitudes de onda infrarrojas más lejanas que los campos más profundos del telescopio espacial Hubble, para los que la obtención de las imágenes supuso semanas de observación.

La imagen muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723 tal como fue hace 4.600 millones de años. La masa combinada de este cúmulo de galaxias actúa como una lente gravitatoria, magnificando galaxias que están más distantes detrás de ella. La NIRCam del Webb ha observado nítidamente esas galaxias distantes: tienen estructuras diminutas y tenues que nunca antes se habían visto, incluidos cúmulos de estrellas y características difusas. Los investigadores pronto comenzarán a aprender más sobre las masas, las edades, las historias y las composiciones de las galaxias, ya que uno de los objetivos del Webb es buscar las galaxias más antiguas del universo.

Esta imagen se encuentra entre las primeras imágenes a todo color del telescopio.

Hoy se publicará el primer conjunto de imágenes, durante una transmisión de televisión en vivo de la NASA. Más información aquí.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. EL Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará planetas distantes alrededor de otras estrellas e investigará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus colaboradores, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Versiones de las imágenes sin comprimir de resolución completa en https://webbtelescope.org/news/first-images.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

Algunas de las imágenes se obtendrán con el Mid-Infrared Instrument de Webb, que lo administra el Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA, fruto de una colaboración con la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense), pronto revelará imágenes detalladas y sin precedentes del universo, sus primeras imágenes a todo color y datos espectroscópicos.

A continuación se muestra la lista de objetos cósmicos para las primeras observaciones del Webb, que se publicarán en la retransmisión en vivo de la NASA a partir de las 10:30 a. m. EDT (7:30 a. m. PDT) el martes 12 de julio. Cada imagen estará disponible simultáneamente en redes sociales, así como en la web de la agencia.

Estos objetivos enumerados a continuación representan la primera ola de imágenes y espectros científicos a todo color que va a recopilar el observatorio, y el comienzo oficial de las operaciones científicas del Webb. Fueron seleccionados por un comité internacional de representantes de la NASA, ESA, CSA y el Space Telescope Science Institute.

• Nebulosa Carina: La Nebulosa Carina es una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo, ubicada a más de 7.500 años luz de distancia, en la constelación austral de Carina. Las nebulosas son viveros estelares donde se forman las estrellas. La Nebulosa Carina alberga muchas estrellas masivas varias veces más grandes que el Sol.
• WASP-96b (espectro): WASP-96b es un planeta gigante fuera de nuestro sistema solar, compuesto principalmente por gas. El planeta, ubicado a casi 1.150 años luz de la Tierra, orbita su estrella cada 3,4 días. Tiene aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter y su descubrimiento se anunció en 2014.
• Nebulosa del Anillo Sur: la nebulosa del Anillo Sur, u “Ocho Explosiones”, es una nebulosa planetaria, una nube de gas en expansión que rodea a una estrella moribunda. Tiene casi medio año luz de diámetro y se encuentra aproximadamente a 2.000 años luz de la Tierra.
• Quinteto de Stephan: a algo menos de 300 millones de años luz de distancia, el Quinteto de Stephan se encuentra en la constelación de Pegaso. Se destaca por ser el primer grupo compacto de galaxias descubierto en 1787. Cuatro de las cinco galaxias dentro del quinteto están atrapadas en una danza cósmica de repetidos encuentros cercanos.
• SMACS 0723: los cúmulos de galaxias masivos en primer plano magnifican y distorsionan la luz de los objetos detrás de ellos, lo que permite una visión de campo profundo tanto de las poblaciones de galaxias extremadamente distantes como de las intrínsecamente débiles.

El lanzamiento de estas primeras imágenes marca el comienzo oficial de las operaciones científicas del Webb, que explorarán los temas científicos clave de la misión. Los equipos ya han solicitado tiempo para usar el telescopio a través de un proceso competitivo, en lo que los astrónomos llaman su primer “ciclo” o primer año de observaciones.

Más información sobre cómo unirse a la NASA para el lanzamiento de las primeras imágenes del Webb aquí.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará más allá de planetas distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

Un nuevo estudio que utilizó observaciones de archivo del ya retirado Telescopio Espacial Spitzer encontró un rasgo común entre los exoplanetas donde se forman las nubes exóticas.

La mayoría de las nubes en la Tierra están hechas de agua, pero más allá de nuestro planeta existen nubes de muchas variedades químicas. La parte superior de la atmósfera de Júpiter, por ejemplo, está cubierta de nubes de color amarillo formadas por amoníaco e hidrosulfuro de amonio. Y en exoplanetas hay nubes compuestas por silicatos, la familia de minerales que forman las rocas que constituyen más del 90 % de la corteza terrestre. Pero los investigadores no han podido observar las condiciones bajo las cuales se forman estas nubes de pequeños granos de polvo.

Un nuevo estudio que aparece en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society aporta una idea: la investigación revela el rango de temperatura en el que se pueden formar las nubes de silicato, y son visibles en la parte superior de la atmósfera de un planeta distante. El hallazgo se derivó de las observaciones realizadas a enanas marrones (cuerpos celestes que no son ni planetas ni estrellas) por el telescopio espacial Spitzer de la NASA, que encaja en un concepto más general de cómo funcionan las atmósferas planetarias.

“Comprender las atmósferas de las enanas marrones y los planetas donde se pueden formar nubes de silicato también puede ayudarnos a comprender lo que veríamos en la atmósfera de un planeta más cercano en tamaño y temperatura a la Tierra”, dijo Stanimir Metchev, profesor de estudios de exoplanetas en Western University en London, Ontario, y coautor del estudio.

La química de las nubes

Los pasos para hacer cualquier tipo de nube son los mismos. Primero, caliente el ingrediente clave hasta que se convierta en vapor. En las condiciones adecuadas, ese ingrediente podría ser una variedad de cosas, como agua, amoníaco, sal o azufre. Atrápelo, enfríelo lo suficiente para que se condense, y listo, ¡nubes! Por supuesto, la roca se vaporiza a una temperatura mucho más alta que el agua, por lo que las nubes de silicato solo son visibles en planetas calientes, como las enanas marrones utilizadas para este estudio y algunos planetas fuera de nuestro sistema solar.

Aunque se forman como estrellas, las enanas marrones no son lo suficientemente masivas como para iniciar la fusión, el proceso que hace que las estrellas brillen. Muchas enanas marrones tienen atmósferas casi indistinguibles de las de los planetas dominados por gas, como Júpiter, por lo que pueden usarse como representación de esos planetas.

Antes de este estudio, los datos de Spitzer ya sugerían la presencia de nubes de silicato en varias atmósferas de enanas marrones (el telescopio espacial James Webb de la NASA podrá confirmar este tipo de nubes en planetas distantes). Este trabajo se realizó durante los primeros seis años de la misión Spitzer (que se lanzó en 2003), cuando el telescopio operaba tres instrumentos refrigerados criogénicamente. Sin embargo, en muchos casos, la evidencia de nubes de silicato en las enanas marrones observadas por Spitzer era demasiado débil para sostenerse por sí misma.

En esta última investigación, los astrónomos reunieron más de 100 de esas detecciones marginales y las agruparon por la temperatura de la enana marrón. Todos ellos cayeron dentro del rango de temperatura pronosticado donde deberían formarse las nubes de silicato: entre alrededor de 1.000 y 1.700 ºC. Si bien las detecciones individuales son marginales, juntas revelan un rasgo definitivo de las nubes de silicato.

“Tuvimos que profundizar en los datos de Spitzer para encontrar estas enanas marrones donde había algún indicio de nubes de silicato, y realmente no sabíamos qué encontraríamos”, dijo Genaro Suárez, investigador postdoctoral en Western University y autor principal del nuevo estudio. “Nos sorprendió mucho lo sólida que fue la conclusión una vez que tuvimos los datos correctos para analizar”.

En atmósferas más calientes que el extremo superior del rango identificado en el estudio, los silicatos permanecen en forma de vapor. Debajo del extremo inferior, las nubes se convertirán en lluvia o se hundirán en la atmósfera, donde la temperatura es más alta.

De hecho, los investigadores creen que existen nubes de silicato en las profundidades de la atmósfera de Júpiter, donde la temperatura es mucho más alta que en la parte superior, debido a la presión atmosférica. Las nubes de silicato no pueden elevarse más, porque a temperaturas más bajas los silicatos se solidificarán y no permanecerán en forma de nube. Si la parte superior de la atmósfera fuera miles de grados más caliente, las nubes de amoníaco e hidrosulfuro de amonio del planeta se vaporizarían, y las nubes de silicato podrían ascender potencialmente a la parte superior.

Los científicos están encontrando una colección cada vez más variada de entornos planetarios en nuestra galaxia. Por ejemplo, han encontrado planetas con un lado permanentemente frente a su estrella y el otro permanentemente en la sombra, un planeta donde las nubes de diferentes composiciones pueden ser visibles, según el lado observado. Para comprender esos planetas, los astrónomos primero deberán comprender los mecanismos comunes que los configuran.

Más información sobre la misión

Todo el cuerpo de datos científicos recopilados por Spitzer está disponible para el público a través del archivo de datos de Spitzer, alojado en el Infrared Science Archive en IPAC en Caltech (Pasadena, California). El Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, una división de Caltech, administró las operaciones de la misión Spitzer para la Science Mission Directorate de la agencia (en Washington). Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Spitzer Science Center de IPAC, en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

La NASA suministrará al próximo satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA), el Lunar Pathfinder, una serie de retrorreflectores láser, dispositivos espejados que reflejan la luz a su fuente. Los retrorreflectores validarán las capacidades de navegación que serán fundamentales para las misiones Artemis y la futura exploración lunar.

“La misión Lunar Pathfinder de la ESA ayudará a verificar el rendimiento de las nuevas técnicas de navegación lunar que están desarrollándose en la NASA”, dijo JJ Miller, Director Adjunto de Políticas y Comunicaciones Estratégicas del programa Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA (en Washington). “Este proyecto se basa en la larga colaboración entre la NASA y la ESA dentro del International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG), un foro de la ONU que se centra en garantizar la interoperabilidad entre los proveedores de servicios GNSS”

Los Global Navigation Satellite Systems (GNSS) son las constelaciones de satélites comúnmente utilizadas para los servicios de posición, navegación y temporización en la Tierra. El GPS es la constelación GNSS operada por la Fuerza Espacial de EE.UU., que muchos estadounidenses conocen y usan a diario.

La nave espacial Lunar Pathfinder albergará un dispositivo que prueba las capacidades de los GNSS para navegar en la órbita lunar. El instrumento, NaviMoon, recibirá señales del GPS, la constelación GNSS de EE.UU., y Galileo, la constelación GNSS europea.

Las misiones a grandes alturas, como Lunar Pathfinder a la Luna, reciben señales del GNSS que se extienden más allá del borde de la Tierra desde los satélites del GNSS en el lado opuesto del planeta. La NASA ha navegado con estas débiles señales hasta la mitad del camino a la Luna y planea hacerlo en la superficie lunar con una próxima entrega de Commercial Lunar Payload Services, otorgada a Firefly Aerospace de Cedar Park (Texas). El módulo de aterrizaje entregará una carga útil experimental, el Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), desarrollado en colaboración con la Agencia Espacial Italiana (ASI).

“Lunar Pathfinder y LuGRE están dando pasos importantes para hacer realidad el uso operativo del GNSS en la Luna”, dijo Joel Parker, investigador principal de LuGRE en NASA (Goddard). “Al validar el GNSS de señal débil para futuras misiones lunares, proporcionaremos nuevas capacidades de navegación a bordo en tiempo real, en la Luna y alrededor de ella, utilizando los sistemas y la tecnología existentes”.

Haciendo rebotar los láseres en los retrorreflectores del Lunar Pathfinder, los ingenieros pueden validar el rendimiento del GNSS a distancias extremas. Confirmar el rendimiento de los receptores del GNSS de señal débil frente a las técnicas probadas y verdaderas de alcance láser ayudará a las misiones a adoptar la navegación con el GNSS lunar de manera operativa.

“El alcance del láser satelital es uno de los métodos más precisos que tenemos para medir la distancia entre una nave espacial y la Tierra”, dijo A.J. Oria, experto de SCaN en el GNSS en la sede de la NASA. “Proporciona una excelente referencia para mostrar cuán efectivos son los métodos más nuevos (como el GNSS de señal débil) para determinar la posición de la nave espacial”.

Un retrorreflector láser es un tipo especial de espejo que hace rebotar la luz láser hacia su fuente, a diferencia de un espejo normal que hace rebotar la luz en un ángulo. En el alcance del láser satelital (un láser transmitido desde un telescopio en la Tierra) llega a un retrorreflector en una nave espacial o cuerpo celeste y el retrorreflector devuelve la luz al telescopio.

Al medir el tiempo en el que un pulso láser sale del telescopio y el tiempo en el que llega el pulso de retorno, los ingenieros y científicos pueden calcular distancias precisas entre el objeto y una estación terrestre. El alcance del láser es más preciso que otros métodos similares que utilizan ondas de radio, porque la longitud de onda de la luz del láser es mucho más corta.

“Validar el rendimiento de señales del GNSS débiles: si todo lo que tiene son datos de seguimiento de radio terrestres, básicamente está comparando una técnica de radio con otra técnica de radio. No vas a obtener ningún tipo de precisión”, dijo Stephen Merkowitz, gerente del Space Geodesy Project en NASA Goddard. “Al añadir el rango láser, obtienes una técnica que es increíblemente precisa y ha sido verificada de forma independiente durante los últimos 50 años”.

El Goddard Space Flight Center de la NASA (en Greenbelt, Maryland) proporcionará a la misión Lunar Pathfinder el conjunto de retrorreflectores con el apoyo de la National Geospacial-Intelligence Agency de EE.UU. El conjunto de retrorreflectores está diseñado y fabricado por Kellogg Brown & Root (KBR), una empresa de soluciones de ciencia e ingeniería. La nave espacial Lunar Pathfinder está siendo construida por Surrey Satellite Technology Ltd para la ESA. El instrumento NaviMoon del Lunar Pathfinder fue construido por el fabricante suizo de receptores del GNSS, SpacePNT.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

Después de analizar los datos recopilados cuando la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA recolectó una muestra del asteroide Bennu en octubre de 2.020, los científicos han descubierto algo sorprendente: la nave espacial se habría hundido en Bennu si no hubiera activado sus propulsores para retroceder inmediatamente después de que capturase el polvo y rocas de la superficie del asteroide.

Resulta que las partículas que componen el exterior de Bennu están tan sueltas y ligeramente unidas entre sí que si una persona pisara a Bennu sentiría muy poca resistencia, como si entrara en un parque infantil de pelotas de plástico.

“Si Bennu fuera totalmente compacto, eso implicaría roca sólida, pero encontramos mucho espacio vacío en la superficie”, dijo Kevin Walsh, miembro del equipo científico OSIRIS-REx del Southwest Research Institute, con sede en San Antonio.

Los últimos hallazgos sobre la superficie de Bennu se publicaron el 7 de julio en un par de artículos en las revistas Science y Science Advances, dirigidos respectivamente por Dante Lauretta (investigador principal de OSIRIS-REx) con sede en la Universidad de Arizona, Tucson y Walsh. Estos resultados se suman a la intriga que ha mantenido a los científicos al borde de sus asientos durante la misión OSIRIS-REx, ya que Bennu ha demostrado ser constantemente impredecible.

El asteroide presentó su primera sorpresa en diciembre de 2018, cuando la nave espacial de la NASA llegó a Bennu. El equipo de OSIRIS-REx encontró una superficie llena de rocas en lugar de la playa de arena suave, que era lo que esperaban según las observaciones de los telescopios terrestres y espaciales. Los científicos también descubrieron que Bennu estaba arrojando partículas de roca al espacio.

“Nuestras expectativas sobre la superficie del asteroide estaban completamente equivocadas”, dijo Lauretta.

El último indicio de que Bennu no era lo que parecía se produjo después de que la nave espacial OSIRIS-REx recogiera una muestra y emitiera a la Tierra impresionantes imágenes en primer plano de la superficie del asteroide. “Lo que vimos fue una enorme pared de escombros que salía del sitio de donde se obtuvo la muestra”, dijo Lauretta.

Los científicos quedaron desconcertados por la abundancia de guijarros esparcidos, dada la suavidad con la que la nave espacial golpeó la superficie. Aún más extraño fue que la nave espacial dejó un gran cráter de 8 metros de ancho. “Cada vez que probamos el procedimiento de recolección de muestras en el laboratorio, apenas hicimos una muesca”, dijo Lauretta. El equipo de la misión decidió enviar la nave espacial de regreso para tomar más fotografías de la superficie de Bennu “para ver las dimensiones del desastre que hicimos”, dijo Lauretta.

Los científicos de la misión analizaron el volumen de escombros visibles en las imágenes de antes y después del sitio de muestra, denominado “Nightingale”. También observaron los datos de aceleración recopilados durante el aterrizaje de la nave espacial. Estos datos revelaron que cuando OSIRIS-REx tocó el asteroide, experimentó la misma cantidad de resistencia, muy poca, que sentiría una persona al apretar el émbolo de una jarra de café de prensa francesa. “Cuando encendimos nuestros propulsores para abandonar la superficie, todavía nos estábamos sumergiendo en el asteroide”, dijo Ron Ballouz, científico de OSIRIS-REx con sede en el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (en Laurel, Maryland).

Ballouz y el equipo de investigación realizaron cientos de simulaciones por ordenador para deducir la densidad y la cohesión de Bennu, en función de las imágenes de la nave espacial y la información de aceleración. Los ingenieros variaron las propiedades de cohesión de la superficie en cada simulación hasta que encontraron la que más se acercaba a los datos de la situación real.

Ahora, esta información precisa sobre la superficie de Bennu puede ayudar a los científicos a interpretar mejor las observaciones remotas de otros asteroides, lo que podría ser útil para diseñar futuras misiones a asteroides y desarrollar métodos para proteger la Tierra de las colisiones de asteroides.

Es posible que asteroides como Bennu, que apenas se mantienen unidos por la gravedad o la fuerza electrostática, puedan romperse en la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, representen un tipo de peligro diferente al de los asteroides sólidos. “Creo que todavía estamos comenzando a comprender qué son estos cuerpos, porque se comportan de formas muy contrarias a la intuición”, dijo Patrick Michel, científico de OSIRIS-REx y director de investigación del Centre National de la Recherche Scientifique en Côte d Observatorio ‘Azur (en Niza, Francia).

Goddard proporciona gestión general de la misión, ingeniería de sistemas y seguridad y garantía de la misión para OSIRIS-REx. Dante Lauretta de la Universidad de Arizona, Tucson, es el investigador principal. La universidad lidera el equipo científico y la planificación de la observación científica y el procesamiento de datos de la misión. Lockheed Martin Space (en Littleton, Colorado) construyó la nave espacial y proporciona operaciones de vuelo. Goddard y KinetX Aerospace son responsables de navegar la nave espacial OSIRIS-REx. OSIRIS-REx es la tercera misión del New Frontiers Program de la NASA, administrado por el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Science Mission Directorate de la agencia (en Washington).

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

En las misiones Artemis de la NASA, solo viajará una nave espacial. Orión, la nave espacial más reciente de la NASA construida para humanos, está diseñada para ser capaz de enviar astronautas a la Luna y es una referencia clave para poder enviarlos en el futuro a Marte.

Una cápsula Orión sin tripulación se probará en la misión Artemis I y viajará 64.000 kilómetros más allá de la Luna, más lejos que cualquier nave espacial que haya sido construida para humanos. Esta misión preparará la misión Artemis II (tripulada) y misiones posteriores, que llevarán a los astronautas a la superficie de la Luna y al Gateway lunar.

La tripulación y el módulo de servicio de Orión llevarán a los astronautas al espacio profundo. El sistema de aborto de lanzamiento (ubicado en la parte superior de la nave espacial) tiene la función de alejar el cohete del módulo de la tripulación con los astronautas en su interior de manera segura en caso de emergencia, y se desechará tras el lanzamiento y ascenso exitoso desde la parte superior del Space Launch System.

Módulo de tripulación

El módulo de tripulación de Orión, a veces denominado cápsula, se nutre de más de 60 años de experiencia en exploración espacial de la NASA. Está construido por el contratista principal Lockheed Martin y puede proporcionar espacio vital en misiones para cuatro astronautas, para hasta 21 días, sin acoplarse a otra nave espacial. Los avances en tecnología para viajes en el espacio profundo, como soporte vital, aviónica, sistemas de energía y protección térmica de última generación, ayudarán a la tripulación durante el lanzamiento, el aterrizaje y la recuperación.

Recipiente a presión

La estructura subyacente del módulo de la tripulación se denomina recipiente a presión. El recipiente a presión consta de siete grandes piezas de aleación de aluminio que se han unido mediante soldadura por fricción en las instalaciones de ensamblaje Michoud de la NASA (en Nueva Orleans). El proceso ha proporcionado una fuerte cápsula hermética pero, a la vez, liviana.

Carcasa trasera

Lo que envuelve el recipiente a presión es la cubierta protectora en forma de cono del módulo de la tripulación, conocida como la carcasa trasera, compuesta por un sistema de protección térmica que consta de 1.300 placas. El mosaico está hecho de un material de fibra de sílice similar a los que se usaron durante más de 30 años en el transbordador espacial, y protegerán a la nave tanto del frío del espacio como del calor extremo del reingreso en la atmósfera.

Escudo térmico

La parte inferior de la cápsula, que es la que experimentará las temperaturas más altas cuando Orión regrese a la Tierra, está cubierta por el escudo térmico más grande del mundo, que mide 5 metros de diámetro. El escudo térmico protegerá a Orión cuando entre a la atmósfera de la Tierra, viajando inicialmente a unos 40.000 km/h y soportando temperaturas de casi 2,800 °C, aproximadamente la mitad del calor del Sol.

La superficie exterior del escudo térmico está hecha de bloques de un material llamado Avcoat, una versión reformulada del material utilizado en las cápsulas Apollo. Durante el descenso, el Avcoat sufrirá fracturas o quema de forma controlada, evitando que el calor impregne a Orión.

Cubierta delantera de la nave

La cubierta delantera de la nave en la parte superior del módulo de la tripulación protege la parte superior de la cápsula y los paracaídas de Orión durante el lanzamiento, el vuelo orbital y el reingreso. Está cubierto con las mismas placas de protección térmica que la carcasa trasera. Después de que la nave espacial vuelva a entrar en la atmósfera de la Tierra, se desechará (a una altitud de aproximadamente 7.000 metros) para permitir el despliegue del sistema de paracaídas.

Propulsores del Reaction Control System

El módulo de la tripulación tiene un sistema de propulsión compuesto por 12 pequeños motores, llamados propulsores del Reaction Control System. Cuando el módulo de la tripulación se separe del módulo de servicio para la reentrada, los 12 propulsores se utilizarán para guiar el módulo de la tripulación, asegurarse de que esté correctamente orientado con el escudo térmico hacia abajo y mantener la nave espacial estable durante su descenso.

Interior

En el interior de Orión, una estructura de aluminio de vigas entrecruzadas, llamada columna vertebral, proporciona la estructura de la superficie donde se sitúan los asientos de la tripulación y es donde se ubicarán los casilleros de almacenaje de la tripulación. Es el lugar donde se almacenará la mayor parte del equipo que la tripulación necesitará para vivir en el espacio durante las misiones.

Los cuatro asientos del módulo de la tripulación están diseñados para alojar a casi el 99 % de la población humana. Los asientos son ajustables para garantizar que los astronautas puedan alcanzar todos los controles mientras usen sus trajes presurizados.

Alojamiento de la tripulación

Hay una serie de adaptaciones que ayudarán a los astronautas a sentirse como en casa. Los tanques y un dispensador proporcionarán agua potable y una forma sencilla para rehidratar y calentar la comida. La zona de higiene de Orión contará con un nuevo inodoro compacto, con un diseño que facilita el uso en el espacio tanto para hombres como para mujeres. Se ha incorporado un dispositivo de ejercicio que proporcionará entrenamiento aeróbico y de fuerza para los astronautas. En caso de un evento de radiación, como una llamarada solar, los miembros de la tripulación se refugiarán en dos grandes cabinas ubicadas en la superficie de la cápsula, provistos de los densos materiales descritos anteriormente como medio de protección.

Pantallas y controles

Los astronautas operarán a Orión utilizando un sofisticado sistema de visualización y control que utiliza un software avanzado para ayudar a la tripulación. Esta podrá comandar la nave espacial utilizando solo tres pantallas, alrededor de 60 interruptores físicos, dos controladores manuales giratorios, dos controladores manuales de traslación y dos dispositivos de control del cursor. Los procedimientos electrónicos también están programados en el sistema para ayudar a la tripulación en los procesos diarios y de emergencia, ahorrando tiempo y espacio a la tripulación y haciendo obsoletos los grandes manuales en papel de las operaciones del sistema.

Sistemas de control ambiental y soporte vital

Los sistemas de control ambiental y soporte vital harán del módulo de la tripulación un lugar habitable para los astronautas. Un nuevo sistema regenerable elimina el dióxido de carbono y la humedad y mantiene limpio el aire de la cabina. El sistema también mantiene la temperatura y la presión de la nave espacial y detecta si el entorno interno se vuelve inseguro. Los trajes espaciales del sistema de supervivencia de la tripulación de Orión interactúan con el soporte vital para mantener vivos a los astronautas hasta seis días, permitiéndoles regresar a casa en caso de despresurización de la cabina.

Paracaídas

El módulo de la tripulación alberga el sistema de paracaídas de Orion. Los paracaídas permiten un aterrizaje seguro para los astronautas que regresan a la Tierra a altas velocidades en la nave espacial. La atmósfera de la Tierra (que actúa como un freno para Orión) inicialmente reducirá la velocidad de la nave espacial de aproximadamente 40.000 km/h a 520 km/h. Después, el sistema de 11 paracaídas debe desplegarse en una secuencia precisa para reducir la velocidad de Orión hasta los 30 km/h para amerizar en el Océano Pacífico.

Módulo de servicio europeo

Debajo del módulo de la tripulación se encuentra el Módulo de servicio europeo de Orión, proporcionado por la ESA (Agencia Espacial Europea) y construido por el contratista principal Airbus. El módulo de servicio es el motor de la nave espacial: le proporciona electricidad, propulsión, control térmico, aire y agua.

Propulsión

El módulo de servicio de Orión proporciona capacidades de propulsión que le permiten dar la vuelta a la Luna y regresar en sus misiones. El módulo de servicio tiene 33 motores de varios tamaños. El motor principal proporcionará importantes capacidades de maniobra en el espacio, incluida la inserción de Orión en una órbita retrógrada distante y su salida de la órbita para regresar a la Tierra. Los 24 propulsores de control de reacción se utilizan para dirigir y controlar a Orión mientras esté en órbita. También se utilizan ocho motores auxiliares para maniobras de traslación, actuando como respaldo del motor principal. El sistema de propulsión también tiene la capacidad de traer a la tripulación a la Tierra en una variedad de situaciones de emergencia, incluidos escenarios de aborto después de que el sistema de aborto de lanzamiento ya se haya desechado.

Energía

El sistema de energía eléctrica del módulo de servicio proporciona energía para toda la nave espacial Orión. El sistema gestiona la energía generada por los cuatro paneles solares de las alas del módulo, que proporcionan la electricidad necesaria para alimentar dos casas de tres habitaciones. Se utilizan un total de 15.000 células solares en los cuatro conjuntos para convertir la luz en electricidad, y los conjuntos pueden girar para permanecer alineados con el Sol, obteniendo así la máxima potencia.

Control Térmico

El sistema de control térmico incluye radiadores e intercambiadores de calor para mantener a los astronautas y el equipo a una temperatura agradable. El sistema de control térmico incluye una parte activa, que transfiere el calor de toda la nave espacial a los radiadores del módulo de servicio, y una parte pasiva, que protege el módulo de servicio de los ambientes térmicos internos y externos.

Almacenamiento de consumibles

El sistema de almacenamiento de consumibles del módulo de servicio proporciona agua potable, nitrógeno y oxígeno al módulo de tripulación, almacenados en tanques. El agua potable la proporciona el sistema de suministro de agua, cubriendo las necesidades de uso de agua de la tripulación durante la misión. El oxígeno y el nitrógeno los proporciona el sistema de suministro de gas, con la cantidad de gases en cada tanque ajustable según el perfil de la misión.

El módulo de tripulación de Orión se separará del módulo de servicio poco antes de volver a entrar en la atmósfera terrestre. El módulo de la tripulación es la única porción de Orión que regresará a la Tierra al final de cada misión. En los primeros vuelos, se reutilizarán los componentes del módulo de tripulación de alto valor, como la aviónica y los sistemas de control ambiental y soporte vital, con vistas a reutilizar más componentes en misiones posteriores.

A través de las misiones Artemis, la NASA llevará a la primera mujer y la primera persona de color a la Luna, abriendo el camino para mantener una presencia lunar a largo plazo y sirviendo como trampolín para las futuras misiones tripuldas a Marte.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

El segundo de los cuatro principales instrumentos científicos del telescopio espacial James Webb de la NASA, el Mid-Infrared instrument (MIRI), ha concluido sus preparativos posteriores al lanzamiento y ya está listo para obtener datos científicos.

Se ha verificado la capacidad del MIRI para realizar imágenes coronagráficas, que utiliza dos estilos diferentes de máscaras que bloquean la luz de las estrellas para que esta no llegue a los sensores cuando se realicen observaciones de los planetas en órbita. Estas máscaras permitirán que los científicos puedan detectar exoplanetas directamente, así como estudiar los discos de polvo alrededor de sus estrellas anfitrionas.

Junto con los otros tres instrumentos del Webb, el MIRI inicialmente se enfrió a la sombra del parasol (del tamaño de una cancha de tenis) de Webb a unos 90 grados Kelvin. Para poder realizar los estudios científicos la temperatura se rebajó mediante el uso de un enfriador criogénico alimentado eléctricamente, a menos de 7 Kelvin, solo unos pocos grados por encima de la temperatura más baja que puede alcanzar la materia. Esta temperatura de funcionamiento tan extrema permite que el MIRI proporcione imágenes y espectros de infrarrojo medio con una calidad sin precedentes de nitidez y sensibilidad.

“Estamos encantados de que el MIRI ya sea un instrumento funcional y de última generación con todas sus capacidades mejor de lo esperado. Nuestro equipo multinacional de puesta en marcha ha hecho un trabajo fantástico al preparar al MIRI en tan solo unas pocas semanas. Ahora felicitamos a todas las personas, científicos, ingenieros, gerentes, agencias nacionales, ESA y NASA, que han hecho realidad este instrumento. El MIRI comenzará a explorar el universo infrarrojo en formas y profundidades nunca antes alcanzadas”, dijo Gillian Wright, Investigador principal europeo del MIRI en el Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido, y George Rieke, líder científico del MIRI en la Universidad de Arizona. El MIRI se desarrolló gracias a una colaboración entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), con el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA y un consorcio multinacional de institutos astronómicos europeos contribuyendo para la ESA.

Con las actividades de puesta en marcha posteriores al lanzamiento del NIRISS y el MIRI ya concluidas, el equipo del Webb seguirá centrándose en comprobar los dos modos restantes en sus otros instrumentos. El telescopio espacial James Webb de la NASA, fruto de una colaboración con la ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA, proporcionará sus primeras imágenes a todo color y datos espectroscópicos el 12 de julio de 2022.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.