sábado, 24 de septiembre de 2016

NAVEGAR ENTRE ESTRELLAS , LUNAS Y SATURNO .


Crédito  :  NASA/JPL/Caltech.
Navegar  entre  lunas  de  Saturno  no  es  algo  tan  simple  ,  muchos  años  antes  de  llegar  a  destino  ya  se  tiene  planificado  cada  sobrevuelo  a  realizarse  ,   que  rutas  seguirá  y  cuando  cambiar  de  rumbo  ,  pero  evidentemente  cualquiera  se  dará  cuenta  que  solo  con  propelente   no  alcanza  para  ir  cambiando  de  rumbo  ,  he  aqui   cuando  entra  en  juego  el  de  sobrevolar  alguna  luna  grande  para  ayudar  a  la  sonda  Cassini  a  ir  a  otros  destinos  dentro  del  sistema  de  Saturno  y  sus  lunas  .
Y  unas  de  esas  lunas  grande  es  Titan  ,  no  solo  porque  es  la  luna  mas  grande  de  Saturno  sino  también  porque  es  unos  de los  principales  destinos  y  motivos  de  esta  mision   interplanetaria   ,  también  Titan  sera  la  puerta  definitiva  al  final  de  esta  mision  ,  cuando  en  septiembre  del  año  que  viene  ,  la  sonda  Cassini  impactara  en  la  atmosfera  de  Saturno  .
Cuando  una  sonda  trabaja  entre  lunas  ,  necesita  información  coherente  de  navegación  ,  no  solo  la  ayuda  de  Titan  para  tomar  impulso  gravitatorio  ,   una  de  esas  ayuda  es  la  toma  de  imagen  óptica  de  navegación  ,  la  imagen  que  abre  este  post  , es  un  ejemplo  de  lo  que  digo  ,   donde  los  tres  recuadros  pequeños  amarillo  es  la  ubicación  de  tres  estrellas  para  orientarse  en  la  navegación  entre  las  lunas  y  Saturno  ,   el  medio  circulo  amarillo  es  donde  posiblemente  estaría  Rhea  y  donde  se  ve  que  estaba  definitivamente  ,    lo   que  hay  que  entender  es  la  diferencia  entre  la  posición  esperada  y   la  observada  de  la  luna  Rhea   ,  y  eso  es  una  ayuda  para  hacer  una  navegación  precisa  .
Pero  un  dato  importante  y  que  cambia  un  poco  estos  sobrevuelos  de  la  sonda  Cassini  entre  las  lunas  de  Saturno  es  que  el  pasado  20  de  septiembre  fue  el  ultimo  día  que  se  tomó  una  imagen  de  navegación   óptica   -  OPNAV  -  desde  antes  de  llegar  a  Saturno  el  1  de  julio  del  año  2004  ,  la  sonda  Cassini  ha  utilizado  la  cámara  de  angulo   estrecho  ,  para  poder  captar  imagenes  de  lunas  de  Saturno  sobre  fondos  de  estrellas  para   poder  determinar  con  precisión   el  rumbo  o  ruta  de  la  sonda  Cassini   ,   hasta  el  momento  ,  desde  su  lanzamiento  en  el  año  1997  ,  la  sonda  Cassini  ha  tomado  unas  2.817  imagenes  solo  para  navegación   .
Pero  de  aqui  en  adelante  como  no  habrá  mas  imagenes  ópticas  de  navegación  , se  utilizara  los  datos  doppler  ,  y  las  sincronizaciones  de  señales  de  radio   hacia  y  desde  la  Tierra  ,   aunque  la  sonda  Cassini  seguirá  tomando  imagenes  para  fines  cientificos  ,  sin  esas  imagenes  ópticas ,  hubiera  sido  imposible  que  la  Cassini  sobrevolara  a  solo   25  kilómetros  de  el  polo  sur  de  Encelado   .

En  cada  unas  de  las  misiones  extendidas  ,  la  sonda  Cassini  ha  cambiado  de  ruta  .  Crédito  :  NASA/JPL/Caltech.
La  sonda  Cassini  no  haría  nada  de  sobrevuelo  con  solo  1/30   de  propelente  ,  no  alcanzaría  para  nada  ,  ni  para  cambiar  de  trayectoria  ,  por  eso  es  que  se  utiliza  a  Titan  para  explorar  Saturno  y  sus  lunas  ,   y  como  los  antiguos  navegantes  ,  la  sonda  también  se  guía  con  las  estrellas  ,  y  un  dato  importante  ,  es  que  cada   órbita  alrededor  de  Saturno  y  algunas  de  sus  lunas  ,  puede  demorar  entre  una  semana   y  meses  .
Para  el  final  de  la  mision  en  septiembre  del  2017  ,  la  sonda  Cassini  habrá  realizado  cientos   de  corrección  de  trayectorias  ,   y  habrá  completado  unas  293  órbitas  ,    la  planificación  es  enorme  y  compleja  ,  pero  la  navegación  es  fundamental   ,  pero  lo  curioso  es  que  la  sonda  Cassini  ha  llegado  a  todos  los  lugares  visitados  anteriormente  con  apenas  una  fracción  de  propelente  .
Si  ve  la  imagen  sobre  estas  lineas  ,  parecería  una  visión  desordenada  de  rutas  hechas  alrededor  de  Saturno  y  sus  lunas  ,  pero  es  una  coreografía  precisa  ,  todo  lo  hecho  en  mas  de  10  años  de  trabajo  científico  de  la  sonda  Cassini  ,   y  el  principal  protagonista  de  esta  mision  no  es  la  sonda  sino  Titan  ,  para  tener  una  idea  de  esto  ,  basta  entender  lo  siguiente  ,  cuando  la  sonda  Cassini  partió  rumbo  a  Saturno  ,  el  propelente  total  de  la  sonda  Cassini  alcanzó   para  alterar  la  velocidad  de  escape  de  la  sonda  ,  solo  para  aumentar  la  velocidad  en  2.400  metros  por  segundos  ,   pero un  solo  sobrevuelo  a  Titan  ,   a  una  altitud  de  solo  1.000  kilómetros  de  su  superficie  ,  significó  un  cambio  o  aumento  de  velocidad  de  800  metros  por  segundo  .
En  misiones  interplanetarias  ,  cuando  se  habla  de  cambio  de  velocidad  ,  se  define  como  delta-v  ,  lo  que  quiere  decir  que  la  palabra  delta  se  refiere  a   a  la  letra  griega  D  ,   y  que  es  un  símbolo  que  se  utiliza  en  matemáticas  y  ciencias   ,  en  una  palabra  ,  es  una  formula  para   significar  el  "  cambio  "   y   "  v  "   se  refiere  a  velocidad  ,  en  definitiva  ,  delta-v  significa  cambio  de  velocidad  .
Al  final de esta mision  interplanetaria  de  la  sonda  Cassini  ,  precisamente  esta  sonda  habrá  alcanzado  un  delta-v  -  o  cambio  de  velocidad  -  de  200.000  millas  por  hora  o  322.000  kilómetros   por  hora  ,  o   90.000  metros  por  segundos  ,  haciendo  sobrevuelos  sobre  Titan   ,  unas  37  veces  mas  si  no  hubiera  utilizado  a  Titan  ,  como  dijo   Duane   Roth  ,  jefe  del  equipo  de  navegación  de  la  sonda   Cassini  "  lo  que  llevamos  en  la  nave  espacial   es  una  miseria   en  comparación   con  lo  que  obtenemos  de  Titan  "  .

El  29  de  noviembre  del  2016  ,  en  el  sobrevuelo  a  Titan  -  T-125   -   sera  la  puerta  de  acceso  a  las  trayectorias  sobre  el  anillo  F  y  al  final  de  la  mision  .  Crédito  :  NASA/JPL/Caltech.
Y  cada  sobrevuelo  a  Titan  por  parte  de  la  Cassini  ,  significa  un  cambio  de  trayectoria  ,   siempre  y  cuando  la  sonda  pase  cerca  o  lejos  de  Titan  ,  eso  tiene  sus  consecuencias  posteriores  ,  dependiendo  si  pasa  cerca  o  lejos  ,  Titan  ayuda  gravitacionalmente  ,   pero  ¿  en  que  sentido  ?  ,  de  forma  muy  sutil   ,  por  ejemplo  cuando  la  sonda  Cassini  pasa  muy  cerca  de  Titan  ,  el  cambio  de  trayectoria  sera  muy  cerrada  y  la  influencia  gravitacional  de  Titan  ayuda  a  mas  velocidad  para  la  sonda  ,  pero  si  pasa  mas  lejos  de  Titan  ,  la  fuerza  o  ayuda  gravitatoria  de  Titan  sera  leve  ,  no  habrá  tanto  aumento  de  velocidad  ,  y  por  ejemplo  si  Cassini    sobrevuela  por  el  hemisferio  sur  de  Titan   ,  la  trayectoria  de  la  sonda  lo  llevara  por  arriba   ,   por  encima  del  plano  de  los  anillos   de  Saturno  ,  y  si  la  sonda  Cassini  sobrevuela  el  hemisferio  norte  de  Titan  ,   la  trayectoria  de  la  sonda  ira  hacia  el  sur  ,   en  relación  con  Saturno  .

El  mural  Cassini  que  forma  parte  de  la  sonda  ,  mas  datos  aqui  .
 Vale  aclarar  que  la  sonda  Cassini  sí  usa  propelente  ,  pero  mas  que  nada  para  pequeñas  correcciones  ,   cuando  se  quiere  hacer  una  trayectoria  ideal  ,  porque  cada  sobrevuelo  sobre  Titan   esta  diseñada   para  dar  a  la  sonda  Cassini  la  dirección  y  la  velocidad   correcta  para  su  próxima  órbita  sobre  Saturno   ,  de  esa  forma  observa  las  lunas  o  los  anillos  por  ejemplo  ,  los  encuentros  también  se  alinean  a  la  sonda  para  su  próximo  sobrevuelo  .
Otro  dato  interesante  ,  es  que   cada  sobrevuelo  a  Titan   es  preparar  los  proximos  sobrevuelos  sobre  la  propia  luna  -  o  sea  ,  Titan  -  si  por  ejemplo  la  sonda  Cassini  se  desvía  solo  un  kilómetro  ,  la  sonda  puede  quemar  parte  del  propelente   para  corregir  el  error  ,  pero  si  hay  error  de  trayectoria  no  ya  de  un  kilómetro  sino  de  varios  kilómetros   ,  la  situación  ya  se  complica   ,   porque  las  observaciones  científicas  pueden  tener  que  ser  reprogramadas  o  quizas  canceladas  ,   y  esta  situación  es  algo  compleja  de  ocurrir  ,  porque  llevaría  a  que  se  necesite  unos  6  meses  para  volver  a  sincronizar  la  trayectoria  o  sobrevuelos   con  las  observaciones  científicas   y  obviamente  seria  perder  irreversiblemente  6  meses  en  la  mision  ,  no  hay bis  .

Un  25  de  abril  del  año  2016  ,  con  unos  30° grados  por  encima  del  plano  de  los  anillos  y  desde  una  distancia  de  3  millones  de  kilómetros  ,  la  sonda  Cassini  tomó  esta  bella  imagen  de  Saturno  .  Crédito  :  NASA/JPL/Caltech.
Pero  aun  así  y  a  pesar  de  usar  la  imagen  óptica  para  la  navegación  ,  casi  nunca  se  sabe  por  parte  de  los  miembros  de  la  mision  ,  de  donde  esta  realmente  Titan  ,  y  aunque  parezca  mentira  y  a  causa  de  que  Titan  tiene  atmosfera  ,  el  equipo  de  navegación  de  la  sonda  Cassini  ,  han  perdido   su  primer  sobrevuelo  de  Titan  ,  por  una  distancia  de  20  kilómetros  ,  por  eso  ,  en  cada  sobrevuelo  los  miembros  del  equipo  de  navegación   mejoran  con  precisión  sus  conocimientos   sobre  la  órbita  de  Titan   .
Así  como  Titan  es  un  mundo  misterioso   ,  parece  que  su  órbita  o  saber  donde  esta  realmente  es  un  misterio  ,    por  eso  de  aqui  en  adelante  sin  tener  mas  imagenes  ópticas  de  navegación  ,  y  en  adelante  usar  el  desplazamiento  Doppler  ,  sera  mas  complicado  los  futuros  encuentros  con  Titan  ,  pero  usando  las  señales  de  radio  de  la  sonda   mediante  el  envío  de  esas  señales  hacia  las  antenas  de  recepción  en  la  Tierra  ,   se  puede  calcular  la  distancia  de  la  sonda   y  cuando   se  mide  el  cambio  de  la  frecuencia  de  la  Cassini  cuando  envía  señales  nuevamente  ,  a  traves  del  efecto  Doppler  ,   el  equipo  de  navegación  puede  calcular  la  velocidad  de  la  Cassini  hacia  o  lejos  de  la  Tierra  .



https://saturn.jpl.nasa.gov/news/2861/
https://saturn.jpl.nasa.gov/mission/spacecraft/navigation/
https://saturn.jpl.nasa.gov/resources/7507/


Quizás  sea  de  su  interés   :   http://hugopacilio.blogspot.com.uy/2014/06/efemerides-8-el-eterno-misterio-de.html
http://hugopacilio.blogspot.com.uy/2014/07/efemerides-9-y-sin-embargo-se-mueve.html
http://hugopacilio.blogspot.com.uy/2014/03/efemerides-5-titan-la-enigmatica.html
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