Un viaje con el radar del CubeSat Juventas al centro del asteroide de la misión Hera
Una pequeña nave espacial del tamaño de una caja de zapatos, entregada a la ESA esta semana para la misión Hera, promete dar un salto de gigante en la ciencia planetaria. Una vez desplegada desde la nave espacial Hera en el sistema binario de asteroides Didymos, el CubeSat Juventas realizará la primera sonda de radar dentro de un asteroide, asomándose al corazón de la pequeña luna Dimorphos, que tiene el tamaño aproximado de una Gran Pirámide.
«Los asteroides actuales son fragmentos generados por colisiones de los componentes originarios de nuestro sistema solar, por lo que poder ver cómo está estructurado el interior de un asteroide nos proporcionará información valiosa sobre la evolución del sistema solar y la defensa planetaria», explica Michael Kueppers, científico del proyecto Hera de la ESA. «¿Es este asteroide un monolito sólido o una pila de escombros unidos por su gravedad? La respuesta tiene consecuencias prácticas sobre cómo podrían ser desviados en el futuro los asteroides que se aproximen a la Tierra».
Con unas dimensiones de solo 37 x 23 x 10 cm, el CubeSat Juventasha sido supervisado para la ESA por la empresa luxemburguesa GomSpace. La integración de la nave espacial se ha llevado a cabo en la sede central de GomSpace en Dinamarca. La empresa está especializada en CubeSats (pequeños satélites de bajo presupuesto ensamblados a partir de cajas estandarizadas de 10 cm), aunque generalmente se destinan a la órbita terrestre.
Desarrollo para el espacio profundo
Jan Persson lidera el proyecto Juventas para GomSpace: «Esta es una misión muy diferente a las de los CubeSats que solemos fabricar y volar. Ir más allá de la órbita terrestre y adentrarse en el espacio profundo es una oportunidad única, que requiere una atención extremadamente precisa a los detalles. Juventas también necesita un sistema de navegación lo suficientemente ágil como para volar por sí mismo alrededor de un asteroide».
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La misión Hera de la ESA a un asteroide es la contribución europea a un experimento internacional de defensa planetaria. Tras el impacto de la misión DART con el asteroide Dimorphos, una luna del asteroide mayor Didymos, en 2022 —que modificó su órbita alrededor de Didymos y envió una columna de escombros a miles de kilómetros en el espacio —, Hera regresará a Dimorphos para realizar un estudio detallado del cráter dejado por DART. La misión también medirá la masa y la composición de Dimorphos, además de la de Didymos.
El lanzamiento de Hera está previsto para octubre de 2024 y a bordo llevará dos CubeSats para observar de cerca la pareja de asteroides: a Juventas se unirá la misión hiperespectral Milani. El trío permanecerá conectado alrededor de los asteroides mediante un innovador sistema de enlace entre satélites.
El radar más pequeño del espacio
Llamado así por el nombre romano de la hija de Hera, puede que Juventas sea pequeño, pero tiene una amplia huella técnica. Su instrumento de radar de baja frecuencia —el sistema de radar más pequeño desplegado en el espacio— ha sido diseñado por el Institut de Planétologie et d' Astrophysique de Grenoble, Francia, en la Universidad Grenoble Alpes y la Universidad técnica de Dresde, con electrónica procedente de EmTroniX en Luxemburgo. Sus señales de radar se transmitirán desde un cuarteto de antenas de 1,5 m de longitud, más largas que la propia nave espacial Juventas, que han sido aportadas por Astronika en Polonia.
«El Juventas Radar (JuRa) es un instrumento único que ofrecerá a la comunidad científica una visión poco frecuente de la formación de un asteroide», explica Jan Persson. «Se ha miniaturizado mucho para que quepa en la envoltura del CubeSat. El principal reto ha sido que el instrumento genera mucho calor dentro de la nave espacial, algo que nuestro equipo de diseño térmico de GomSpace ha trabajado a fondo para solucionarlo".
El ingeniero de sistemas de Hera, Franco Pérez Lissi, añade: «Para volar por sí mismo, Juventas también lleva una cámara de luz visible, lidar, rastreadores estelares para la navegación y un sistema de propulsión por gas frío, además del enlace de radio intersatelital para compartir su posición y datos con Hera».
Con el fin de realizar una exploración por radar del asteroide más pequeño, Juventas entrará en una «órbita terminadora autoestabilizada» única alrededor de Didymos. Esto implica orbitar en paralelo a la línea que separa el día de la noche del asteroide, equilibrando la débil atracción gravitatoria del asteroide con el débil pero constante empuje de la propia luz solar: la presión de la radiación solar. De hecho, la gravedad de Didymos es tan baja que Juventas orbitará a una velocidad de solo unos centímetros por segundo y JuRa aprovechará esa baja velocidad para enviar la misma señal codificada al asteroide varias veces, incrementando la relación señal-ruido global del instrumento. Las señales reflejadas se descodificarán y convertirán en una imagen 3D en la Tierra.
Próximo aterrizaje
Una vez que Juventas haya completado su exploración por radar, se pondrá en órbita alrededor de Dimorphos para comenzar la siguiente fase de su misión: aterrizar en el asteroide más pequeño. Jan Persson señala: «Todavía estamos analizando la mejor manera de hacerlo, pero nuestra velocidad debería ser lo suficientemente baja, del orden de centímetros por segundo, para que Juventas descienda sin rebotar de nuevo hacia el espacio. Los acelerómetros y giroscopios de a bordo recopilarán datos de ese momento para conocer mejor las propiedades de la superficie. Cuando Juventas se pose por fin, queremos que esté en una configuración estable para operar la segunda carga útil científica de la nave, el gravímetro GRASS".
El primer instrumento que mide directamente la gravedad en la superficie de un asteroide, el Gravímetro para pequeños objetos del sistema solar (Gravimeter for Small System Solar Objects, GRASS) ha sido desarrollado por el Real Observatorio de Bélgica (ROB) con la empresa española EMXYS. El plan es que registre cómo cambia la gravedad en Dimorphos en el transcurso de su órbita alrededor de Didymos.
Tanto Juventas como Milani CubeSats se han unido a su nave nodriza Hera para someterse a pruebas en el Centro de pruebas ESTEC de la ESA en los países Bajos, la instalación de pruebas de naves espaciales más grande de Europa. El trío se colocará en la cámara de compatibilidad electromagnética Maxwell para comprobar que sus enlaces entre satélites funcionan según lo previsto.
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