CIENCIA

Cómo traer un pedacito de otro mundo a la Tierra

La sonda OSIRIS REx llevará a cabo el próximo martes el primer intento de la compleja maniobra que le permitirá obtener muestras de roca y polvo de la superficie del asteroide Bennu, a más de 334 millones de kilómetros, y transportarlas de vuelta para su estudio

Recreación artística de OSIRIS REx
Recreación artística de OSIRIS REx con el brazo robótico de recogida de muestras desplegado y a punto de tocar la superficie de Bennu; La maniobra se llevará a cabo el próximo martes. NASA/Goddard/UA

El 8 de septiembre de 2016 despegaba a bordo de un cohete Atlas V lanzado desde Cabo Cañaveral la sonda OSIRIS REx. Se trata de la primera misión de la NASA para recogida de muestras de un asteroide, aunque es la tercera en la historia tras las Hayabusa y Hayabusa 2 de la JAXA, la agencia espacial japonesa, lanzadas en 2003 y 2014. Ambas alcanzaron con éxito sus objetivos, los asteroides Itokawa y Ryugu, respectivamente, y recolectaron pequeñas muestras.

Del mismo modo que aquellas, la misión de OSIRIS REx es obtener una muestra de polvo y roca de un asteroide, Bennu en este caso, y traerla de vuelta a la Tierra para su estudio. Si todo transcurre según está previsto, la cantidad de material recolectado será considerablemente mayor que el recogido por las misiones japonesas.

Tras haber pasado poco más de cuatro años en el espacio, los dos primeros viajando hasta acercarse a Bennu y, desde entonces, estudiando en profundidad el asteroide y los mejores sitios para el aterrizaje y la toma de muestras, OSIRIS REx está lista para cumplir al fin, el próximo martes, la misión para la que fue creada.

EL ASTEROIDE

Bennu es un asteroide de apenas 500 metros de diámetro que sigue una órbita alrededor del Sol similar a la de la Tierra. Los asteroides como este son, podríamos decir, piezas sobrantes de la formación de nuestro sistema solar. El Sol y los planetas se formaron a partir del colapso gravitacional de un gigantesco disco en rotación compuesto por gases y polvo, se estima que hace unos 4.600 millones de años.

Estas partículas fueron poco a poco uniéndose por efecto de la gravedad en un proceso que se conoce como acreción para ir dando lugar a objetos cada vez mayores, algunos de los cuales, con el tiempo, acabarían por convertirse en la estrella y los planetas de nuestro sistema.

Muchas de estas piezas de construcción de diversos tamaños no acabaron formando parte de cuerpos mayores y simplemente quedaron vagando en órbita alrededor del Sol convertidos en asteroides, como es el caso de Bennu, y es probable que se conserven en su estado más primitivo, o sea, tal como eran en el momento en que se formaron.

Ahí reside el interés científico en obtener muestras de objetos de este tipo para su estudio, ya que podrían esconder las respuestas a muchas de las preguntas sin resolver acerca del origen del sistema solar, la formación de los planetas e, incluso, sobre el origen de la vida en la Tierra.

Durante el tiempo que ha pasado en los alrededores de Bennu, OSIRIS REx no ha dejado de estudiar el asteroide y enviar información. El cuidadoso cartografiado de su orografía permitió al equipo de la misión seleccionar cuatro posibles sitios propicios para realizar la maniobra de recogida de muestras de su suelo, que fueron bautizados, para regocijo de más de un ornitólogo, con los sonoros nombres de Nightingale, Osprey, Sandpiper y Kingfisher (ruiseñor, águila pescadora, zarapito y martín pescador). Finalmente, tras muchos estudios y deliberaciones, el lugar escogido fue el denominado como Nightingale, ubicado en el hemisferio norte de Bennu.

El asteroide Bennu y los cuatro puntos que se estudiaron para llevar a cabo la recogida de muestras
El asteroide Bennu y los cuatro puntos que se estudiaron para llevar a cabo la recogida de muestras. NASA/Goddard/UA

LA SONDA

OSIRIS REx tiene una longitud de 6,2 metros y una envergadura de 3,15, y su masa, cargada de combustible, es de 2.110 kilogramos. Va equipada con dos paneles solares para abastecerse de energía con capacidad para generar entre 1.226 y 3.000 vatios, dependiendo de la distancia del Sol a la que se encuentre. Alberga cinco instrumentos científicos y tres cámaras con los que ha estado estudiando Bennu, cartografiando su superficie y estableciendo su composición, distribución de elementos, minerales y materia orgánica.

En estos momentos OSIRIS REx se encuentra orbitando a 770 metros de altitud alrededor del asteroide y este martes se iniciará la cuenta atrás para llevar a cabo su cometido final: la recogida de muestras de la superficie.

Un operario examina el brazo robótico TAGSAM. NASA
Un operario examina el brazo robótico TAGSAM. NASA

LA MANIOBRA

La operación consistirá en tres fases diferenciadas hasta posar la sonda sobre la superficie de Bennu: un descenso hasta los 54 metros de altitud, una aproximación final que hará coincidir la trayectoria de la sonda con la rotación del asteroide para descender hasta Nightingale y, finalmente, el aterrizaje.

Permanecerá en la superficie durante tan solo 16 segundos, el tiempo que tardará en recolectar las muestras y, acto seguido, encenderá de nuevo sus propulsores para volver a una órbita segura.
La dos fases iniciales de esta maniobra fueron ensayadas con éxito en abril y agosto, cuando se probaron los sistemas de descenso. Estos ensayos se aprovecharon para fotografiar y filmar la superficie del asteroide a muy corta distancia y también para probar el despliegue del brazo robótico, denominado TAGSAM, el dispositivo diseñado para recoger las muestras.

TAGSAM disparará sobre la superficie un chorro de nitrógeno presurizado con el fin de levantar una nube de polvo y pequeñas rocas para que puedan ser recolectadas. Se espera obtener con este método un mínimo de 60 gramos de material.

Hay que tener en cuenta que todo esto ocurre a más de 334 millones de kilómetros de la Tierra. La enorme distancia implica que las señales de radio tarden 18 minutos y medio en llegar desde el Centro de Control a la OSIRIS REx y otro tanto en hacer el camino de vuelta, sumando 37 minutos para cada comunicación de instrucciones y confirmación por parte de la nave.

Esta distancia y el retraso en las comunicaciones que supone imposibilitan, evidentemente, su control a tiempo real, por lo que la sonda está programada para ejecutar en modo autónomo todos los pasos necesarios para completar cada maniobra una vez que ha recibido desde tierra la orden pertinente.

Durante su aproximación, OSIRIS REx recopilará imágenes de la superficie y las comparará con el catálogo que integra para orientarse en la navegación hasta el punto exacto de aterrizaje.

Un operario examina el brazo robótico TAGSAM. NASA
Un operario examina el brazo robótico TAGSAM. NASA

LA VUELTA A LA TIERRA

En marzo de 2021 OSIRIS REx emprenderá el largo camino de regreso con su valiosa carga, un viaje que le llevara más de dos años, llegando a la Tierra el 24 de septiembre de 2023.
Una vez en órbita terrestre, se desprenderá de la sonda la cápsula que alberga el contenedor de muestras, equipada con un escudo térmico para afrontar las condiciones extremas de la reentrada en la atmósfera, en la que penetrará a una velocidad de 12 kilómetros por segundo. Irá decelerando progresivamente a medida que desciende hasta, finalmente, desplegar un paracaídas que la hará aterrizar suavemente en las desérticas planicies al oeste de Salt Lake City, en Utah, Estados Unidos.

Las audaces sondas niponas Hayabusa, pioneras del retorno de muestras

Si bien OSIRIS REx es la primera misión de retorno de muestras de la NASA, la pionera en llevar a cabo la recolección de material de un asteroide fue la JAXA, la agencia espacial japonesa. La sonda Hayabusa, lanzada en 2003, aterrizó en el asteroide Itokawa en 2005 y regresó con sus muestras a la Tierra en 2010. Por su parte, Hayabusa 2, lanzada en 2014, logró posarse en el asteroide Ryugu en 2019. Recogió dos muestras superficiales y otra obtenida a mayor profundidad mediante el disparo de un proyectil que perforó un pequeño cráter. Hayabusa 2 casi ha finalizado su camino de regreso a la Tierra y aterrizará en Australia en diciembre. Las muestras de ambas Hayabusa son muy pequeñas, menores a un miligramo de polvo de asteroide. Sin embargo, el concepto de estas sondas, que contaron con un presupuesto mucho menor, supuso un alarde tecnológico que señaló el camino a OSIRIS REx.