La nave espacial Plutón de la NASA comienza una nueva misión en el borde del sistema solar

La nave espacial Plutón de la NASA comienza una nueva misión en el borde del sistema solar

Solo dos naves espaciales han dejado nuestro sistema solar y han vivido para contarlo. En 2012 y 2019, las naves espaciales Voyager 1 y 2 de la NASA rompieron respectivamente la heliopausa, el límite en el que la esfera de influencia de nuestro sol da paso al medio interestelar. Han enviado riquezas notables desde este lugar distante, la primera incursión de la humanidad en los límites ilimitados más allá del borde de nuestro sistema solar. En la persecución, sin embargo, hay un vehículo mucho más avanzado, con instrumentos mejorados, óptica actualizada e incluso un medio para probar el medio interestelar. New Horizons se lanzó desde la Tierra en 2006 en una misión para visitar Plutón, llegó en 2015 y reveló detalles increíbles durante su breve sobrevuelo. La nave espacial ha continuado su viaje hacia las fronteras interestelares desde entonces. Ahora ha comenzado su segunda misión extendida y pronto despertará de una hibernación profunda, abriendo una gran cantidad de nuevas oportunidades científicas en el sistema solar exterior. “Lleva mucho tiempo llegar a donde está nuestra nave espacial”, dice Alice Bowman, gerente de operaciones de la misión New Horizons en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL) en Maryland. “Cuando tienes una nave espacial que está en esa parte del sistema solar, es un gran activo para la comunidad científica. Hay tantas cosas únicas que una nave espacial que está tan lejos puede hacer. Definitivamente queremos aprovechar eso”.

Para New Horizons, esas “cosas únicas” incluyen estudios sin precedentes de los planetas Urano y Neptuno, muestreo del polvo local, estudios de la luz de fondo en el universo y más. La suma total será una nueva fase de la misión que es “realmente única e interdisciplinaria por naturaleza”, dice Alan Stern, líder de la misión en el Southwest Research Institute (SwRI) en Texas. En octubre, esta segunda misión extendida de dos años comenzó oficialmente, pero en 2023 acelerará el ritmo cuando la nave espacial salga de la hibernación y comience su programa científico en serio. “Hubo muchas buenas ideas sobre cómo hacer cosas en astrofísica, heliofísica y ciencia planetaria”, dice Stern. “Tomamos lo mejor de ellos”. Incluso existe la tentadora posibilidad de visitar otro objeto en el Cinturón de Kuiper, la región de asteroides y objetos helados que acecha más allá de Neptuno, en la que New Horizons ya visitó un objeto, Arrokoth en 2019, después de su encuentro con Plutón. Incluso sin tal posibilidad, había razones más que suficientes para que la NASA extendiera la misión. “New Horizons se encuentra en una ubicación única en el sistema solar con un increíble conjunto de instrumentos en funcionamiento a bordo”, dice Becky McCauley Rench, científica del programa New Horizons en la sede de la NASA en Washington, DC “[It] puede proporcionar información valiosa sobre la heliosfera y el viento solar, observaciones astronómicas de la radiación cósmica de fondo y datos valiosos sobre Urano y Neptuno que se pueden aplicar a nuestro conocimiento sobre los planetas gigantes de hielo”.

Desde el 1 de junio, la nave espacial ha estado en hibernación, con sus principales sistemas apagados para reservar energía, mientras que un suave giro de cinco revoluciones por minuto mantiene la nave espacial en curso sin consumir combustible. La batería nuclear de la nave espacial, degradada de su especificación de diseño original de 240 vatios de producción de energía, ahora produce alrededor de 200 vatios, y quedan alrededor de 11 kilogramos de combustible de hidracina de los 78 kilogramos que estaban a bordo cuando se lanzó New Horizons. “Estamos en una octava parte de un tanque”, dice Stern. Eso dificulta las operaciones. “Se está volviendo más desafiante”, dice Bowman. “Tenemos que ser muy juiciosos cuando elegimos actividades para hacer”. Sin embargo, eso es más que suficiente energía y combustible para que las operaciones de la nave espacial continúen en el futuro, tal vez en la década de 2040 o incluso en la década de 2050, cuando la nave espacial debería haber cruzado la frontera hacia el espacio interestelar. New Horizons se encuentra actualmente a unas 55 unidades astronómicas (AU) del sol, o 55 veces la distancia entre la Tierra y el sol, unas 65 AU por debajo de ese límite y viajando hacia el exterior a unas “tres AU por año”, dice Stern.

El 1 de marzo, la nave espacial saldrá de su modo de hibernación y encenderá sus sistemas para comenzar realmente su nueva misión extendida (aunque algunos instrumentos ya han estado tomando datos mientras el resto de la nave espacial ha estado hibernando). En abril, la nave espacial dejará de girar, lo que le permitirá tomar imágenes del planeta Urano. Obtendrá imágenes de Urano y Neptuno nuevamente en el otoño de 2023, y de Urano nuevamente en la primavera de 2024. Esto permitirá a los astrónomos rastrear el movimiento de las nubes a medida que los planetas giran para comprender mejor su balance de energía a medida que el sol brilla sobre ellos, particularmente cuando, en En el otoño de 2023, New Horizons observará los planetas de canto, mientras que el Hubble y otros telescopios terrestres observarán casi simultáneamente sus lados cercanos desde la Tierra.

Si bien los planetas solo aparecerán como puntos de luz para New Horizons, la nave espacial debería poder rastrear el cambio en el brillo de los planetas que corresponde a las observaciones del Hubble. “No tiene que ser exactamente simultáneo, pero ciertamente nos estamos incorporando cuando Hubble pueda observar en el momento óptimo para que New Horizons observe”, dice Will Grundy en el Observatorio Lowell en Arizona, un científico planetario y co-investigador de la misión. Dichos estudios, a su vez, podrían resultar útiles para investigaciones de exoplanetas en otros sistemas solares. Hasta ahora, se ha descubierto que los planetas gigantes de hielo como Urano y Neptuno son relativamente comunes. Al comprender lo que New Horizons puede ver en sus observaciones limitadas de estos planetas en comparación con las vistas del Hubble, los astrónomos también pueden extrapolar eso para comprender las vistas remotas de exoplanetas similares. “Hará que la gente realmente afile sus lápices y descubra lo que puede aprender de ese tipo de observación”, dice Grundy.

Al apuntar sus cámaras hacia el espacio más profundo, sin obstáculos por la luz del sol, New Horizons ya ha revelado algo sorprendente sobre el universo, a saber, que la luz visible de fondo de todas las estrellas y galaxias es aproximadamente el doble de brillante de lo esperado. Las posibles explicaciones incluyen un puñado de galaxias tenues, quizás invisibles para telescopios como el Hubble pero observables por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), o estrellas rebeldes que se desplazan a través de la galaxia. “Vamos a realizar mediciones aún más precisas en 16 direcciones diferentes”, dice Stern, en comparación con solo dos direcciones anteriormente. Eso debería explicar si la luz de fondo se distribuye uniformemente por el cielo o se enfoca en ciertas direcciones. El equipo también hará el mismo experimento en ultravioleta, “para descartar algunas ideas”, dice Stern.

New Horizons también puede estudiar su región actual del espacio con más detalle que las Voyager 1 y 2. Se cree que la nave espacial se encuentra en un “desierto” entre una región interna y externa del Cinturón de Kuiper, en la que la densidad de polvo y objetos es inferior a la media en el resto del Cinturón de Kuiper. Un detector de polvo en la nave espacial debería detectar un puñado de impactos de polvo cada año, y el pulso electromagnético producido por esos impactos debería decirles a los científicos qué tan grande es el polvo y la cantidad, algunos de los cuales pueden ser el resultado de objetos que chocan en el espacio. Cinturón de Kuiper. “Es una forma de probar el efecto de las colisiones del Cinturón de Kuiper”, dice Grundy. “Incluso los objetos pequeños chocan entre sí y podemos detectar ese polvo. Es una forma de contar la extensión más externa del Cinturón de Kuiper”. New Horizons también observará hasta 10 o más objetos del Cinturón de Kuiper desde lejos, posiblemente resolviendo sus formas y tamaños trabajando en conjunto con telescopios terrestres, así como buscando evidencia de pequeñas lunas acompañantes.

A medida que la nave espacial se acerque a la heliopausa, también nos dará más información sobre cómo están cambiando las propiedades de la heliosfera solar, su región de influencia, tomando medidas del plasma local, partículas cargadas y una afluencia de gas hidrógeno del medio interestelar. “Ahora tenemos la oportunidad de hacer un mapa global de la distribución del hidrógeno”, dice Ralph McNutt, científico jefe de ciencia espacial en JHUAPL y co-investigador de New Horizons. “Es parte de la clave de cómo la heliosfera en general interactúa con el medio interestelar a gran escala, y qué le está haciendo el medio interestelar a nuestro hogar”. Sin embargo, la esperanza es que la nave espacial permanezca operativa y financiada hasta la década de 2040, cuando debería haber alcanzado la heliopausa a unas 120 UA de la Tierra. “Creemos que tenemos suficiente energía a bordo”, dice McNutt.

Sin embargo, existe la posibilidad constante de que todos estos planes puedan cambiar en un instante. Usando el Telescopio Subaru en Hawái, el equipo continúa rastreando el Cinturón de Kuiper en busca de otro objeto para visitar, como Arrokoth. Si se encuentra un candidato adecuado al que New Horizons podría llegar, “abandonaríamos el resto del programa para ahorrar combustible”, dice Stern. “Nos enviaron a hacer el cinturón de Kuiper”. Aún no se ha encontrado tal objetivo, pero la búsqueda continúa. “Si podemos obtener un segundo objeto del Cinturón de Kuiper, eso superará todo”, dice Stern. “Si podemos encontrar un objeto que podamos alcanzar con el suministro de combustible, incluso si es dentro de cuatro o cinco años, ese será el encabezado”. Pero no hay garantía de tal resultado. “Las probabilidades no son buenas porque estamos atravesando la parte más densa del Cinturón de Kuiper”, dice Grundy. “Es una posibilidad remota”.

En lugar de encontrar ese objetivo, el equipo también está considerando otra tarea de alto perfil como parte de su última misión extendida. La nave espacial podría ser dirigida para dar la vuelta y mirar hacia la Tierra, replicando la famosa imagen Pale Blue Dot de nuestro planeta tomada por la Voyager 1 en 1990 desde una distancia de 40 AU. Stern dice que el equipo está investigando actualmente si esto sería factible. “El problema es que estamos mucho más lejos del sol que la Voyager”, dice. Eso podría dificultar demasiado la resolución de la Tierra contra el resplandor del sol, mientras que el brillo del sol podría dañar potencialmente los instrumentos de la nave espacial. “No vamos a quemar las cámaras solo para hacerlo”, dice Stern.

Ninguna otra nave espacial atravesará esta misma región del espacio como New Horizons durante décadas. En los EE. UU., un esfuerzo liderado por McNutt llamado Sonda interestelar se está considerando actualmente como un posible proyecto futuro, pero no se espera una decisión de la Encuesta decadal de física espacial y solar de las Academias nacionales hasta diciembre de 2024. Si bien no ha habido actualizaciones importantes para el proyecto desde que el equipo publicó su propuesta el año pasado, ha habido un desarrollo importante, a saber, el primer lanzamiento exitoso del Space Launch System (SLS), designado como un vehículo de lanzamiento potencial para esta ambiciosa misión. McNutt dice que su equipo también ha hablado con otras compañías sobre posibles cohetes grandes alternativos que podrían lanzar la misión, como Starship de SpaceX, que se espera que realice su primer vuelo de prueba orbital para 2023. “Estamos hablando con ellos”, dice McNutt. . Una misión interestelar separada de China, Interstellar Express, también parece estar en camino de lanzarse a finales de esta década.

Por ahora, New Horizons es la única nave espacial que se dirige hacia el borde del sistema solar y tiene dos posibles futuros por delante. Uno es un estudio interdisciplinario del sistema solar exterior de una manera que no tendrá igual en los próximos años. “Estamos atravesando la heliosfera exterior por donde pasó la Voyager, pero con una instrumentación mucho mejor”, dice Stern. “Nuestros instrumentos de partículas son mucho más sensibles. Disponemos de detector de polvo. Y nuestro espectrómetro ultravioleta se está utilizando para estudiar la distribución del gas de hidrógeno neutro. Voyager simplemente no tenía la tecnología para hacer eso”. El otro es una distracción hacia un asteroide o cometa aún no descubierto que acecha en el Cinturón de Kuiper exterior, una posibilidad atractiva pero cada vez más desafiante. “No sabemos hasta dónde se extiende realmente el Cinturón de Kuiper”, dice Stern. “Estamos sacando todas las paradas. Si hay algo a lo que llegar, lo encontraremos”.