MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Astronomía y Astrofísica

Una de las misiones más complejas de la ESA

BepiColombo, una misión europea para desvelar los secretos de Mercurio

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Este 20 de octubre despega BepiColombo, la primera misión europea que estudiará en la próxima década el planeta más desconocido del sistema solar: Mercurio. Por primera vez dos orbitadores, uno de la ESA y otro de la agencia espacial japonesa, efectuarán mediciones complementarias sobre la composición y el dinámico entorno de este planeta.

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SINC | | 19 octubre 2018 08:40

<p>Ilustración de la nave espacial BepiColombo en configuración de crucero, con Mercurio al fondo. / ESA/ATG medialab-NASA/JPL</p>

Ilustración de la nave espacial BepiColombo en configuración de crucero, con Mercurio al fondo. / ESA/ATG medialab-NASA/JPL

Mercurio es el planeta más pequeño y desconocido del sistema solar, además de ser el más próximo al Sol. En su superficie, con signos de un pasado volcánico y actividad tectónica fuertemente afectada por la proximidad a nuestra estrella, se alcanzan temperaturas de hasta 430 ºC. Sin embargo, en sus regiones polares la temperatura puede descender hasta los –180 ºC y presentan cráteres cubiertos de hielo.

Hasta ahora solo dos naves de la NASA han visitado Mercurio: Mariner 10, que lo sobrevoló tres veces entre 1974 y 1975 y tomó las primeras fotografías; y Messenger, que también realizó tres sobrevuelos antes de analizar el planeta desde su órbita entre 2011 y 2015. 

La misión se lanza este 20 de octubre y tardará 7,2 años en llegar a Mercurio para analizar su origen y composición

Aquella sonda recogió multitud de datos, como los que informaron sobre la contracción de Mercurio (unos 7 km de radio en los últimos 4.000 millones de años por el enfriamiento del núcleo), pero también dejó muchos interrogantes: ¿Qué parte de ese núcleo está fundido y cómo afecta al campo magnético? ¿Cuál es la composición del interior? ¿Cómo es su exosfera? ¿Por qué hay más sustancias volátiles de las esperadas? ¿En qué consiste la actividad química detectada en algunas estructuras? ¿Se formó Mercurio más lejos y luego por un impacto fue empujado hacia el interior?

Son algunos de los misterios de Mercurio que en la próxima década tratará de resolver la misión BepiColombo. Antes de su lanzamiento este fin de semana, cuatro miembros del Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) que tiene la ESA en la localidad madrileña de Villanueva de la Cañada, los científicos Mauro Casale, Santa Martínez, Sara de la Fuente y Raymond Hoofs, han explicado todos los detalles de este gran proyecto espacial europeo.

¿Qué es BepiColombo?

Es una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) –una de las más complejas que ha desarrollado– y de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) para explorar Mercurio. Se trata de la primera misión europea a este planeta y la primera que envía dos orbitadores para efectuar mediciones simultáneas y complementarias de su superficie y dinámico entorno.

¿Cuándo se lanza la misión?

El despegue a bordo de un cohete Ariane 5 será desde el Puerto Espacial Europeo de Kurú (Guayana Francesa) a las 03:45 (hora peninsular española) el sábado 20 de octubre de 2018. Desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) de la  ESA en Darmstadt (Alemania) se retransmitirá el lanzamiento.

¿Cuánto durará el viaje?

Un total de 7,2 años, un largo viaje de 9.000 millones de kilómetros en el que la nave sobrevolará una vez la Tierra, dos veces Venus y seis veces Mercurio, para de esta manera llegar con una velocidad que la permita entrar en órbita del planeta. A partir de 2026 comenzará la fase científica de la misión, que en principio durará un año (terrestre), pero existe la posibilidad de extenderla otro más.

¿Cuáles son los objetivos?

Estudiar todos los aspectos de Mercurio, desde las dinámicas de su magnetosfera y ver cómo interactúa con el viento solar hasta las características de su exosfera y  las capas interiores, que incluyen un gigantesco núcleo férreo. También elaborará mapas globales de la composición química de la superficie y tomará imágenes de sus formaciones geológicas, como los cráteres de impacto, tectónica, vulcanismo y los depósitos de hielo del interior de los cráteres polares. Estos datos permitirán a los científicos saber más sobre el origen y evolución de un planeta próximo a su estrella. Además, durante la misión se pondrá a prueba la teoría general de la relatividad de Einstein mediante la medición precisa de la órbita y la posición de la nave.

El orbitador europeo Bepi y el japonés Mio realizarán mediciones complementarias de la superficie y el entorno dinámico del planeta

¿Qué módulos lleva la nave?

Además de los panales solares, incluye dos módulos científicos que se moverán en órbitas polares: el Orbitador Planetario a Mercurio (MPO o ‘Bepi’) de la ESA, con 11 instrumentos y que orbitará a entre 480 y 1500 km de la superficie; y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO o ‘Mio’) de la JAXA con otros cinco instrumentos que operarán a entre 590 y 11.640 km de altura, y que viajará protegido por un escudo solar (MOSIF). Por su parte, el denominado Módulo de Transferencia a Mercurio (MTM), construido también por la ESA, transportará los otros componentes hasta el planeta empleando una combinación de propulsión solar-eléctrica y maniobras de asistencia gravitatoria. También incorpora cámaras de monitorización o 'selfiecámaras', que tomarán imágenes para, entre otros objetivos, ser distribuidas al gran público.

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Principales módulos de Bepicolombo. / ESA

¿Cómo se establecerán las comunicaciones?

Las operaciones de la nave se coordinarán desde ESOC en Alemania en comunicación con la red de estaciones terrestres de la ESA, de la que forman parte las antenas de 35 m de diámetro de Cebreros (Ávila), que constituye la estación terrestre principal para BepiColombo y que establecerá conexión con el satélite ocho horas al día, y la de Malargüe en Argentina. Por su parte, el Centro de Operaciones Espaciales Sagamihara de JAXA, a través de la antena de 64 m de Usuda (Japón), se encargará de las operaciones del orbitador MMO una vez que esté en órbita alrededor de Mercurio, mientras que ESOC continuará a cargo de MPO.

La estación terrestre principal de la misión estará en Cebreros (Ávila), con su enorme antena de 35 metros

¿Quién coordina la parte científica?

La ESA es responsable tanto de la misión como de las operaciones científicas del MPO. Para este instrumento, el centro de operaciones científicas de BepiColombo estará en las instalaciones de ESAC cerca de Madrid. Desde allí se definirán y coordinarán las observaciones científicas, se asistirá a los equipos que operen sus instrumentos y se gestionarán los archivos de datos. Del MMO se encargarán instituciones japonesas.

¿Quién lo ha fabricado?

Con un presupuesto superior a 2.400 millones de euros (1.300 de la ESA, 130 de JAXA, más diversas aportaciones nacionales), el proyecto lo ha desarrollado un consorcio de más de 80 empresas de 15 países liderado por Airbus Defence and Space. Desde España han participado Sener, Rymsa, ALTER, Iberespacio, D+T Microelectrónica, Thales Alenia Space, CASA Espacio y Crisa (del grupo Airbus), así como la Universidad de Valencia, que en conjunto han contribuido al  8% de las dos plataformas europeas de Bepicolombo. El Centro de Astrobiología (CAB) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) también han intervenido en la fabricación del instrumento MIXS (espectrómetro de imagen de rayos X de Mercurio) del orbitador MPO; y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en el instrumento BeLA (BepiColombo Laser Altimeter). Por su parte, la compañía GMV también lo ha hecho en el desarrollo del centro de control para la misión de ESOC y el segmento terreno de ciencia de ESAC. 

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Participación de la industria española en la misión Bepicolombo. / ESAC

¿Por qué se llama BepiColombo?

El nombre rinde homenaje al matemático e ingeniero italiano Giuseppe (Bepi) Colombo (1920-1984). Este científico es conocido por haber explicado las peculiares características de rotación de Mercurio, que da tres vueltas sobre su propio eje por cada dos órbitas al Sol (su periodo de rotación son 58 días y el orbital 88). También propuso a la NASA las trayectorias interplanetarias que permitirían a Mariner 10 sobrevolar repetidamente Mercurio, empleando por primera vez maniobras de asistencia gravitatoria en Venus, como seguirá haciendo Bepicolombo.

¿Materia orgánica en Mercurio?

La misión Messenger encontró evidencias de que en los depósitos de hielo, descubiertos en las zonas permanentemente en sombra del polo norte de Mercurio, a menudo aparecen zonas oscuras de baja reflectancia.

Algunos científicos han sugerido que estas superficies ennegrecidas corresponden a compuestos orgánicos volátiles ricos en carbono, que quizá fueron entregados al planeta junto con el hielo por el impacto de algún cometa o asteroide. La temperatura del entorno es lo suficientemente fría como para conservar agua helada y compuestos orgánicos volátiles.

“¡BepiColombo será la primera nave espacial en observar los depósitos con hielo en la región polar sur de Mercurio!”, destaca a Sinc la investigadora Nancy Chabot del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (EE UU) y responsable de uno de los instrumentos de Messenger, una misión que estuvo demasiado lejos del polo sur del planeta como para poder realizar mediciones precisas.

“Además –añade–, si BepiColombo pudiera realizar mediciones espectrales de las superficies de baja reflectancia en estos depósitos polares, podría proporcionar una nueva visión de la composición de la superficie y comprobar si realmente es rica en compuestos orgánicos". Al igual que otros científicos, Chabot espera expectante los descubrimientos que puedan realizar desde su órbita polar los orbitadores de Bepicolombo.

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Polo norte de Mercurio, con las zonas donde hay agua helada coloreadas de amarillo. / NASA/Johns Hopkins UAP/Carnegie I. of W.

Zona geográfica: Internacional
Fuente: SINC

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