Programas espaciales no tripulados

Fecha Publicado el 23 de Abril del 2008
Post publicado Publicado por bety en Astronomia

Una larga historia de mitos, sueños, novelas, ciencia y tecnología culminó con el lanzamiento del primer satélite artificial a la órbita terrestre, el Sputnik 1, por la URSS el 4 de octubre de 1957.

Primeros satélites artificiales

El Sputnik 1 era una esfera de aluminio de 58 cm de diámetro y 83 kg. Tardaba 96,2 minutos en dar la vuelta a la Tierra. Describía una órbita elíptica y alcanzaba su apogeo a una altura de 946 km, y su perigeo a 227 km. Contaba con instrumentos que durante 21 días enviaron información a la Tierra sobre radiación cósmica, meteoroides y sobre la densidad y la temperatura de las capas superiores de la atmósfera. Al cabo de 57 días el satélite entró en la atmósfera terrestre y se destruyó por efecto del calor debido al rozamiento aerodinámico.

El segundo satélite artificial fue también un vehículo espacial soviético, de nombre Sputnik 2. Fue lanzado el 3 de noviembre de 1957 y llevaba a bordo un animal, la perra Laika. Realizó las primeras mediciones biomédicas en el espacio. Este satélite entró en la atmósfera terrestre destruyéndose después de 162 días de vuelo.

Mientras el Sputnik 2 todavía se encontraba en órbita, Estados Unidos lanzó con éxito su primer satélite, el Explorer 1, desde la base de cabo Cañaveral (llamado cabo Kennedy entre 1963 y 1973), en Florida, el 31 de enero de 1958. Era una nave cilíndrica de 14 kg, 15 cm de diámetro y 203 cm de longitud, que estuvo transmitiendo mediciones de radiación cósmica y micrometeoritos durante 112 días, y aportó los primeros datos desde un satélite que llevaron al descubrimiento de los cinturones de radiación de van Allen.

El 17 de marzo de 1958, Estados Unidos lanzó su segundo satélite, el Vanguard 2. Un estudio preciso de las variaciones de su órbita reveló que la Tierra estaba algo achatada por los polos. Utilizando energía solar, el satélite estuvo transmitiendo señales durante más de 6 años. Al Vanguard 2 le siguió el satélite estadounidense Explorer 3, lanzado el 26 de marzo de 1958, y el soviético Sputnik 3, lanzado el 15 de mayo de ese mismo año. Este último, de 1.327 kg, efectuó mediciones de la radiación solar, la radiación cósmica, los campos magnéticos y otros fenómenos, hasta que dejó su órbita en abril de 1960.

Misiones lunares no tripuladas

Por ser el astro más cercano a la Tierra, la Luna ha sido el objetivo de numerosas misiones espaciales. En 1958 fracasaron las primeras sondas lunares enviadas por Estados Unidos y la URSS. La nave rusa Luna 2, lanzada el 12 de septiembre de 1959, alcanzó la superficie lunar 36 horas más tarde. Desde entonces, ambos países efectuaron lanzamientos con resultados diferentes. Las primeras fotografías de la cara oculta de la Luna fueron tomadas por el Luna 3, enviado al espacio por la URSS el 4 de octubre de 1959. Uno de las misiones más espectaculares fue la realizada por el Ranger 7, enviado al espacio por Estados Unidos el 28 de julio de 1964. Antes de estrellarse contra la superficie de la cara visible de la Luna, llegó a transmitir 4.316 imágenes por televisión, desde altitudes entre 1.800 km y 300 m, proporcionando a la humanidad las primeras imágenes detalladas del satélite.

El 31 de enero de 1966 la URSS lanzó el Luna 9, que consiguió realizar el primer aterrizaje sobre la Luna sin ser destruido por el impacto. Le siguió la nave estadounidense Surveyor 1, el 30 de mayo de ese año, que también realizó un aterrizaje suave en la superficie lunar, y envió a la Tierra 11.150 fotografías del satélite.

Además de la información científica recogida, gran parte del interés del programa espacial de Estados Unidos se centraba en desembarcar un hombre en la Luna. Con este propósito se llevaron a cabo varios vuelos posteriores no tripulados, como los realizados por el Surveyor 3 y Surveyor 5 en 1967. Ambas naves, después de un vuelo de dos días, enviaron a la Tierra un gran número de imágenes de televisión de la superficie lunar. El Surveyor 3 tomó muestras del suelo de la Luna que fueron examinadas por cámaras de televisión. El Surveyor 5 realizó análisis químicos de la superficie lunar, utilizando técnicas de dispersión de partículas alfa; éste fue el primer análisis sobre el terreno de un cuerpo extraterrestre.

Otros satélites lanzados para preparar el alunizaje fueron los del programa Lunar Orbiter. Entre 1966 y 1967, cinco de estos satélites dieron vueltas alrededor de la Luna obteniendo miles de fotografías. Con este material se fueron seleccionando los lugares de alunizaje previstos en el programa Apolo.

La URSS proyectó misiones lunares no tripuladas que alcanzaron la Luna y trajeron muestras de vuelta a la Tierra. La nave Luna 16, lanzada el 12 de septiembre de 1970, introdujo unos 113 g de suelo lunar en un recipiente sellado, que fue lanzado de vuelta a la Tierra y recuperado por los soviéticos. El Luna 17, lanzado el 10 de noviembre de 1970, alunizó suavemente y desplegó un vehículo automático de exploración lunar, el Lunokhod 1, que iba equipado con una cámara de televisión y baterías solares. Durante diez días lunares, este artefacto controlado desde la Tierra recorrió 10,5 km de la superficie lunar, transmitiendo imágenes por televisión y datos científicos. En febrero de 1972 el Luna 20 regresó a la Tierra con muestras lunares. El Luna 21, en enero de 1973, colocó en la Luna el vehículo Lunokhod 2. En agosto de 1976, con el Luna 24, finalizó esta serie de exploraciones lunares.

La sonda Clementine, lanzada por Estados Unidos en febrero de 1994, continuó la exploración lunar. Orbitó la Luna durante tres meses y obtuvo los primeros datos fiables de su topografía utilizando altímetros láser. A partir de unas señales de radar enviadas por la sonda, un grupo de científicos estadounidenses anunció, a finales de 1996, la posible existencia de agua helada en un cráter. En enero de 1998 la sonda Lunar Prospector de la NASA entró en órbita alrededor de la Luna. En marzo de ese mismo año los datos enviados por la nave parecían indicar la existencia de una cantidad significativa de agua en los polos del satélite. El 31 de julio de 1999 la NASA destruyó la Lunar Prospector haciéndola chocar contra la superficie lunar, con el fin de poder comprobar esta teoría. Tras dos meses y medio de análisis de los datos obtenidos por numerosos telescopios que siguieron el impacto, la organización estadounidense anunció la ausencia de indicios de agua en el satélite, si bien no descartó totalmente la hipótesis. La Lunar Prospector también investigó el campo gravitacional y el campo magnético de la Luna.

En agosto de 2002, una empresa privada estadounidense obtuvo por primera vez la aprobación del gobierno de su país para enviar una misión a la Luna. Está previsto que la nave tome imágenes de alta resolución de su superficie, desde una órbita cercana, para terminar cayendo sobre el satélite.

Satélites científicos

A medida que los sistemas de despegue de las naves espaciales (propulsadas por cohetes) y los equipos científicos se hicieron más fiables, se fueron desarrollando una gran variedad de satélites. Los científicos trataron de recopilar información y realizar estudios precisos del Sol, otras estrellas, la Tierra y del mismo espacio. La atmósfera que envuelve la Tierra impide obtener tales datos, a excepción de la escasa información que se podía conseguir por medio de globos a gran altitud.

En Estados Unidos se han lanzado numerosos satélites astronómicos. Así, desde 1962 los Observatorios Solares Orbitales (OSO, en inglés) han estudiado la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma procedentes del Sol. Satélites pioneros han recogido datos de la radiación cósmica, el viento solar y las características electromagnéticas del espacio. Los Observatorios Astronómicos Orbitales (OAO, en inglés) han estudiado la radiación estelar, y los Observatorios Geofísicos Orbitales (OGO, en inglés) se han dedicado a conocer las interacciones entre el Sol, la Tierra y el entorno espacial. El Satélite de Astronomía de Infrarrojos (IRAS, en inglés), un proyecto anglo-estadounidense lanzado en 1983, tenía como misión realizar una cartografía del cielo. El telescopio espacial Hubble fue lanzado al espacio por la lanzadera espacial Discovery en 1990.

En 1999 se lanzaron dos telescopios de rayos X de tecnología avanzada. En julio, la NASA puso en órbita el telescopio Chandra, y en diciembre, un cohete Ariane 5 lanzó el telescopio Newton XMM de la Agencia Espacial Europea (ESA). En julio y agosto de 2000, la ESA lanzó también los cuatro satélites de la misión Cluster II, cuyo objetivo es el estudio de la magnetosfera terrestre y su interacción con el viento solar, y en octubre de 2002 la Agencia puso en órbita el observatorio de rayos gamma Integral, diseñado para estudiar los fenómenos de más alta energía del Universo.

Satélites de aplicaciones

Este tipo de satélites no tripulados son también de gran utilidad para los científicos dedicados al estudio de la Tierra. Se pueden clasificar, a grandes rasgos, en tres tipos: medioambientales, de navegación y de comunicaciones.

Los satélites medioambientales observan la Tierra y la atmósfera transmitiendo imágenes con diversos fines. Los satélites meteorológicos envían diariamente datos sobre la temperatura y formación de nubes. Un ejemplo es el Satélite Meteorológico Sincronizado (SMS), que desde una órbita geoestacionaria envía imágenes de una extensa zona de la Tierra cada 30 minutos. Dos satélites SMS pueden cubrir todo un continente y sus mares adyacentes.

Los satélites estadounidenses Landsat observan la Tierra con ayuda de escáneres ópticos multiespectrales y envían datos a las estaciones en Tierra, que se procesan en imágenes a color y suministran información muy valiosa sobre características del suelo, cantidades de hielo y agua en los mares, contaminación de las aguas costeras, salinidad y plagas de insectos en cosechas y bosques. Incluso pueden detectarse incendios forestales desde los satélites. Los estudios sobre las fallas y fracturas de la corteza terrestre facilitan a los geólogos la identificación de depósitos y yacimientos de petróleo y minerales. El SPOT (Sistema Probatorio para la Observación de la Tierra), un satélite europeo lanzado en 1985, logra transmitir imágenes de la Tierra con más detalle que los estadounidenses Landsat.

Los satélites de observación terrestre se utilizan en diversos países para obtener imágenes de interés militar, como explosiones nucleares en la atmósfera y en el espacio, bases de lanzamiento de misiles balísticos, así como movimientos de tropas o barcos. En la década de 1980 surgió la polémica cuando Estados Unidos se propuso desarrollar un sistema de defensa antibalística accionado con tecnología láser.

Los satélites de navegación proporcionan un punto conocido de observación de la órbita terrestre que ayuda a fijar la posición de barcos y submarinos con un margen de error de unos pocos metros. El Sistema de Posicionamiento Global (GPS), integrado por 24 satélites, suministra la posición, la velocidad y el tiempo 24 horas al día en cualquier lugar del mundo.

 

Estudio de los planetas

 

Además de la Luna, las naves espaciales han llegado a Marte y Venus, han alcanzado las proximidades de todos los planetas solares, excepto Plutón, y han llevado a cabo estudios sobre los cometas y asteroides.

Mercurio

El estudio del planeta más próximo al Sol comenzó con el viaje del Mariner 10, enviado en octubre de 1973 por Estados Unidos, en un viaje por la zona interior del Sistema Solar hacia Mercurio. Pasó cerca de Venus en febrero de 1974 y aprovechó la fuerza de gravedad de este planeta para entrar en la órbita solar. En marzo de ese año llegó a unos 692 km de Mercurio, obteniendo las primeras imágenes de su superficie llena de cráteres, parecida a la lunar. En su segunda aproximación, realizada en septiembre, detectó un campo magnético insospechado. En su tercer y último encuentro con el planeta, en marzo de 1975, el Mariner 10 se aproximó a unos 317 kilómetros.

En 2004 la NASA tiene previsto enviar una nueva misión hacia Mercurio, la sonda Messenger.

Venus

El programa de la URSS para penetrar en la densa atmósfera de Venus, cubierta de nubes, tuvo un gran éxito. El Venera 7 fue lanzado en agosto de 1970; estuvo en funcionamiento durante 23 minutos y pudo enviar datos sobre la temperatura. El Venera 8, lanzado en 1972, envió a la Tierra datos sobre la superficie del planeta y un análisis de su suelo. En octubre de 1975, el Venera 9 y el Venera 10 se posaron en la superficie durante una hora, obteniendo las primeras fotografías de la superficie venusiana. En 1978, el Venera 11 y el Venera 12 soltaron dos sondas que llegaron a Venus en diciembre. Ambos registraron una presión de 88 atmósferas y una temperatura en superficie de 460 ºC. El 1 y 5 de marzo de 1982, el Venera 13 y el Venera 14 se posaron en Venus, obteniendo imágenes de la superficie del planeta y efectuando análisis de la composición química de la atmósfera y del suelo. El 10 y el 14 de octubre de 1983, el Venera 15 y el Venera 16 entraron en la órbita de Venus y emitieron imágenes por radar. En junio de 1985, el Vega 1 y el Vega 2, de camino hacia el cometa Halley, soltaron cuatro sondas en la atmósfera venusiana.

Estados Unidos lanzó el 20 de mayo de 1978 el Pioneer Venus 1, y el 8 de agosto del mismo año el Pioneer Venus 2, que portaba cinco sondas atmosféricas, alcanzando ambos Venus el 5 y 9 de diciembre respectivamente. El primero levantó el mapa de casi toda la superficie del planeta, y las sondas del segundo analizaron la composición y movimientos en la atmósfera y su interacción con el viento solar. La sonda Magallanes fue enviada hacia Venus desde un transbordador espacial en 1989 y empezó a transmitir imágenes por radar de su superficie en agosto de 1990.

En noviembre de 2002, el Comité de Programas Científicos (SPC, siglas en inglés) de la Agencia Espacial Europea aprobó definitivamente la que será su primera misión con destino a Venus, la Venus Express, cuyo lanzamiento está previsto para 2005.

Marte

La URSS lanzó al espacio las sondas Mars 2 y Mars 3 en mayo de 1971, destruyéndose ambas por el impacto al caer en Marte, aunque antes consiguieron transmitir algunos datos. En agosto de 1973, la URSS envió los Mars 4, 5, 6 y 7, pero diversos fallos técnicos hicieron fracasar todas las misiones. En 1988 la URSS lanzó las sondas Phobos 1 y 2, que tenían previsto llegar a Fobos, la luna de Marte. La primera se perdió por un fallo humano y la segunda perdió el contacto por radio cuando estaba posándose en Fobos. La sonda rusa Mars 96, con instrumental científico ruso, europeo y estadounidense, se precipitó al océano Pacífico unas horas después de su lanzamiento en noviembre de 1996.

Como parte del programa de Estados Unidos fue lanzado el Mariner 9 en mayo de 1971; entró en la órbita de Marte y permaneció en ella desde noviembre de 1971 hasta octubre de 1972, transmitiendo fotografías hasta casi completar el cartografiado de toda la superficie del planeta. En agosto y septiembre de 1975, los Viking 1 y 2 emprendieron un viaje de once meses de duración. Ambos contaban con sistemas de aterrizaje y estaban equipados con laboratorios químicos y sistemas de detección de vida, dos cámaras de televisión en color, instrumentos de medición atmosférica y sismológica, además de un brazo mecánico accionado por control remoto desde la Tierra de tres metros de largo. Ambos ingenios estuvieron en funcionamiento durante varios años.

En 1992 se lanzó el Mars Observer, que desapareció de los radares antes de entrar en órbita alrededor de Marte. La NASA inició entonces una nueva serie de expediciones al planeta vecino con el lanzamiento de las naves no tripuladas Mars Global Surveyor, en noviembre de 1996, y Mars Pathfinder, en diciembre de ese mismo año. La sonda Mars Global Surveyor alcanzó la atmósfera de Marte en septiembre de 1997, pero un problema en uno de sus paneles solares retrasó el proceso de aerofrenado necesario para alcanzar la órbita final correcta, con lo que la toma de imágenes de alta resolución de la superficie marciana se retrasó. En junio de 1999 las mediciones realizadas por la sonda llevaron a confeccionar el primer mapa tridimensional detallado de la superficie del planeta. La nave Mars Pathfinder llegó a Marte el 4 de julio de 1997; durante el descenso, la sonda envió datos sobre la atmósfera del planeta. Transportaba un vehículo todoterreno, el pequeño robot Sojourner, que analizó las rocas y el suelo, proporcionando datos muy interesantes sobre el presente y el pasado de Marte. La misión duró casi tres meses, dos más de lo previsto.

Vehiculo explorador Lunokhod

Año y medio después, el 11 de diciembre de 1998, se inició la segunda fase del programa de exploración con el lanzamiento desde cabo Cañaveral de la Mars Climate Orbiter, primera de las dos naves que lo integraban; la segunda, la Mars Polar Lander, fue lanzada el 3 de enero de 1999. Pero ambas misiones fracasaron. La Mars Climate Orbiter desapareció el 23 de septiembre de 1999, cuando iba a entrar en órbita de Marte, y el 3 de diciembre de 1999 se perdió todo contacto con la Mars Polar Lander, cuando intentaba posarse en la superficie marciana.

La NASA reanudó su programa de viajes a Marte con el lanzamiento, el 7 de abril de 2001, de la nave no tripulada Mars Odyssey 2001, que entró en órbita del planeta en octubre del mismo año; su objetivo principal es estudiar la geología y la composición química del planeta durante un periodo de dos años y medio terrestres. El 10 de junio de 2003 se inició una nueva misión de la NASA al planeta vecino, la Mars Exploration Rover (MER), con el lanzamiento del primer vehículo todoterreno (Spirit) de los dos que constituyen la misión.

En julio de 1998, Japón lanzó la sonda Nozomi, que está previsto que llegue a Marte a principios de 2004. Problemas en una maniobra de cambio de rumbo le impidieron alcanzar el planeta en 1999, como estaba programado en un principio. Su misión principal consiste en estudiar la atmósfera superior del planeta y su interacción con el viento solar. En septiembre de 2002 se restableció la comunicación con la sonda después de que en abril del mismo año fuera alcanzada por partículas altamente energéticas procedentes del Sol, que paralizaron sus sistemas de forma temporal.

La Agencia Espacial Europea (ESA) inició su programa de exploración a Marte con el lanzamiento, el 2 de junio de 2003, de la nave no tripulada Mars Express. Está previsto que la sonda llegue al planeta en diciembre de 2003, permaneciendo en órbita unos dos años. La misión incluye también el módulo de descenso Beagle 2, que se posará en la superficie marciana y recogerá información durante unos seis meses.

Júpiter y Saturno

Sonda espacial Pioneer Las sondas estadounidenses Pioneer 10 y 11 fueron lanzadas en 1972 y 1973, pasaron a salvo por el inexplorado cinturón de asteroides situado entre las órbitas de Marte y Júpiter y continuaron hacia este último, a donde llegaron en diciembre de 1973 y de 1974. Las dos sondas, con un peso de 258 kg, pasaron a una distancia de 130.400 y 46.700 km del planeta, continuando el Pioneer 10 su viaje hacia el exterior del Sistema Solar, con lo que se convirtió en el primer artefacto lanzado al espacio interestelar. En enero de 2003 se recibió la última señal de esta sonda, cuando se encontraba a unos 12.000 millones de kilómetros de la Tierra. En febrero del mismo año se intentó de nuevo contactar con ella, pero no se obtuvo respuesta. La NASA anunció que no habría más intentos de comunicación, dando por finalizada la misión, después de 31 años de seguimiento.

En septiembre de 1979, la sonda Pioneer 11 llegó a Saturno, preparando el camino al Voyager 1 y al Voyager 2. Estos últimos, lanzados en 1977, lograron con éxito alcanzar Júpiter en marzo y julio de 1979, y realizaron numerosas mediciones y fotografías que mostraban un sistema de anillos alrededor del planeta. En noviembre de 1980 y en agosto de 1981 sobrevolaron Saturno.

En diciembre de 1995, la sonda espacial Galileo de la NASA alcanzó la órbita de Júpiter, comenzando una larga misión que incluía el estudio de la atmósfera, la magnetosfera y las lunas del planeta. Los datos enviados por la sonda indican que los anillos de Júpiter se originaron a partir de grandes cantidades de polvo producidas por el choque de meteoritos con las lunas pequeñas del planeta, y confirman la existencia de tres anillos, el último de ellos dividido en dos, uno dentro de otro.

En octubre de 1997 fue lanzada hacia Saturno la nave Cassini, que deberá entrar en órbita alrededor del planeta en el año 2004 y que recogerá datos sobre Saturno y sus satélites durante cuatro años. La sonda obtuvo la primera imagen del planeta en octubre de 2002, cuando les separaba una distancia de 285 millones de kilómetros.

Urano, Neptuno y Plutón

Después de su paso por Saturno, el Voyager 2 se dirigió a Urano. En enero de 1986 pasó a 80.000 km de distancia de este planeta cubierto de nubes, y descubrió cuatro nuevos anillos, además de diez nuevas lunas. La sonda se acercó aún más a una de las lunas, Miranda, y obtuvo imágenes asombrosas de este helado cuerpo celeste. El Voyager 2 continuó después su viaje a Neptuno, aproximándose a 5.000 km del planeta en agosto de 1989, y descubrió seis nuevas lunas antes de abandonar el Sistema Solar.

La NASA eligió, a finales de 2001, el proyecto Nuevos Horizontes para explorar Plutón, su satélite, Caronte, y el cinturón de Kuiper. Se prevé que esta misión sea lanzada en 2006 y que llegue al lejano planeta en 2015.

Bibliografía
"Astronautica." Microsoft® Encarta® 2007 [DVD]. Microsoft Corporation, 2006.


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