Combustible, microorganismos, y el final de Cassini

por OMACHIN Vie Jun 23, 2017 8:30 pm

Estimados colegas para su conocimiento:

Después de casi 20 años en el espacio y de 13 desde que se insertara en órbita alrededor de Saturno, la sonda Cassini verá su final programado el 15 de septiembre de este año mediante la colisión intencionada de la nave con el planeta si no perece antes en el transcurso de alguno de los vuelos que efectuará hasta entonces entre el planeta y sus anillos.
Algunas personas me han preguntado por qué se ha puesto una fecha específica al final de la misión de Cassini mediante su destrucción contra Saturno, ¿por qué no operarla hasta que se extinga su combustible y dejar que vague a partir de ahí en el entorno del planeta?
La contestación está relacionada con el hecho de no desear que Cassini, una vez agotado su combustible, permanezca abandonada a su suerte en el entorno de Saturno. Sin capacidad para corregir su órbita o su trayectoria en el espacio, ésta se deterioraría de forma impredecible con el tiempo y Cassini podría acabar colisionando con alguna de las lunas del planeta, como Titán o Encélado, mundos de interés para el estudio de la química prebiótica, de la formación de condiciones que podrían considerarse favorables para la subsistencia de algunas formas de vida o que, en el caso de Encélado, ha sido incluso considerado por algunos como candidato a albergarla.
La razón por la que se desea evitar la posibilidad de una colisión con estas lunas de Saturno tiene que ver con los microorganismos que la nave transporta con seguridad a bordo y con el deseo de evitar la remota posibilidad de contaminar estos mundos con ellos, algo que, más allá de poder alterar su entorno natural, también podría resultar, si bien con pequeñísima probabilidad, en que futuras misiones que los visitasen para su estudio se encontraran con formas de vida o procesos con origen en formas de vida transportadas allí desde la Tierra con anterioridad.
Han sido varios los experimentos llevados a cabo hasta la fecha que han revelado que ciertas variedades de microorganismos pueden sobrevivir a exposiciones relativamente prolongadas a las hostiles condiciones del espacio exterior. Por lo general, la alta dosis de radiación ultravioleta es la principal causa de mortandad para los microorganismos en el espacio; sin embargo, estos pueden viajar en lugares en el interior de las naves que no estén expuestos a la radiación, se podrían ver protegidos por capas más exteriores de microorganismos, y podrían incluso habitar en lugares donde podrían experimentar cierta protección ante las altas temperaturas que sufriría la nave en una hipotética entrada no planeada en un mundo con atmósfera.
Para evitar la contaminación de otros cuerpos del Sistema Solar con microorganismos de origen terrestre (así como para evitar la contaminación terrestre con hipotéticas formas de vida en muestras que fueran traídas a nuestro planeta en futuras misiones), las agencias espaciales aplican, con mayor o menor grado de adhesión, las directivas llamadas de 'protección planetaria', consensuadas y propuestas por COSPAR, el Comité de Investigación Espacial dentro del Consejo Internacional para la Ciencia.
Las medidas de protección planetaria estipuladas se establecen de acuerdo a cinco categorías dentro de las que se puede clasificar una nave espacial en función del tipo de misión y del cuerpo celeste que visite. En este sentido, una misión en la que una nave tuviera como objetivo aterrizar en Marte estaría sujeta a estrictas medidas de protección que serán innecesarias en una misión en la que una nave tuviera como objetivo sobrevolar la luna Io, por ejemplo.
Un aterrizador para Marte debe cumplir requisitos por los que la población de microorganismos que porte no debe superar un cierto número que puede ser de 300 por metro cuadrado (para comparar, pensemos que los microorganismos en la Tierra se pueden encontrar por miles de millones en superficies pequeñas e incluso limpias). Esto implica someter a la nave y a sus instrumentos a procesos de esterilización que pueden ser bastante complejos ya que distintos componentes de la nave no pueden tolerar cualquier medida de esterilización.
Cassini es una nave de categoría II dentro de las directivas de protección planetaria, categoría en la que se encuadran, entre otras, naves de sobrevuelo de mundos donde hay un interés significativo relativo a los procesos de evolución química y al origen de la vida pero para los que existe una probabilidad muy remota de que contaminantes transportados a bordo puedan afectar a futuras misiones de exploración. De acuerdo a esta categoría, Cassini no precisó ser esterilizada aunque sí precisó cumplir requisitos de documentación por los que se especificaba cuál sería la estrategia a seguir para evitar la colisión con mundos de interés como Encélado.
Por otra parte, es imposible saber con absoluta certeza cuál es la cantidad de combustible que va quedando en los sistemas de propulsión a bordo, encargados de cambiar la orientación de la nave en el espacio así como de conseguir los cambios de velocidad que precisa para alterar su trayectoria. Conocer con precisión cuál es la cantidad disponible de combustible según avanza la misión resulta ser una tarea compleja debido a que éste se encuentra flotando en el interior de los tanques y reaccionando dinámicamente a toda la suerte de movimientos y cambios de velocidad que experimenta la nave. Por esta razón, la cantidad de combustible a bordo debe ser estimada a través de complejos modelos de consumo de combustible.
Estos modelos combinan principalmente los efectos dinámicos medidos en la nave que son producidos por la activación de elementos propulsores con medidas termodinámicas de presión y temperatura en el sistema de propulsión. Sin embargo, ningún modelo y medida está desprovisto de pequeños errores de muy diversa naturaleza y nunca pueden ser perfectos. De hecho, a veces incluso pueden divergir ligeramente en el tiempo debido a problemas de calibración, a derivas en los equipos de medida, a la electrónica, etc.
En la actualidad, un cierto margen de seguridad en la estimación de la cantidad de combustible a bordo de Cassini dicta que la nave vea su final el día programado, mientras que el deseo de evitar la remota posibilidad de contaminar algunas de las lunas de Saturno en un futuro impredecible dicta que la nave vea su destrucción mediante su colisión contra el planeta.
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