SONDAS Y SATÉLITES ESPACIALES

La era espacial comenzó con el lanzamiento del satélite ruso Sputnik. Siguió con el lanzamiento de sondas a la Luna y Venus. En 1969 se produjo uno de los hitos de la exploración espacial con la llegada del hombre a la Luna en las misiones Apolo. Posteriormente se cambió el objetivo hacia Marte, el cinturón de asteroides, los planetas grandes como Júpiter y Saturno y los cometas.

En la década de los 90 se puso en órbita el telescopio Hubble y se comenzó la construcción de la Estación Espacial Internacional. También en esta época empezaron la misiones a Marte con pequeños robots tipo rover y el lanzamiento de sondas como COBE y WMAP para obtener información precisa del Fondo Cósmico de Microondas.

A continuación tenéis algunas de las misiones más importantes de la era Espacial que amplían el resumen anterior ordenadas por orden cronológico:

1957 Se lanzan los satélites Sputnik I en octubre y el Sputnik II en noviembre, este último llevando a la perrita Laika. Fueron lanzados con un cohete R-7 diseñado por el ingeniero soviético Sergei Korolev cuya base era un misil balístico intercontinental ICBM. La Unión Soviética se adelantaba en la carrera espacial.

El Sputnik (satélite en ruso) fue el primer satélite artificial en orbitar la Tierra

Sergei Korolev fue el ingeniero líder del programa espacial soviético y el artífice del primer satélite y del primer hombre en el espacio

1958 El Explorer I fue el primer satélite artificial puesto en órbita terrestre por los Estados Unidos.

1961 En abril el cosmonauta ruso Yuri Gagarin se convierte en el primer hombre en el espacio. Fue gracias al programa Vostok con cohetes R-7. La cápsula en la que orbitó la Tierra era la Vostok I.

Yuri Gagarin fue el primer hombre en el espacio

1961 Tres semanas después Alan Shepard es el primer astronauta norteamericano en hacer un vuelo suborbital. El programa era el Mercury, el cohete un Redstone basado en el cohete V2 y la capsula la Freedom 7.

1961 La Unión Soviética lanzó sondas lunares como Luna 3 y Zond 3 que exploraron la cara oculta de la Luna. 

1959-1965 Se lanzan las sondas norteamericanas Ranger 7, 8 y 9 hacia la Luna con el objetivo de obtener información de su superficie. Obtuvieron las primeras imagenes de la Luna por una sonda estadounidense.

En esta época se cambia el objetivo de las sondas espaciales de la Luna a los planetas Venus y Marte.

1962 La nave Mariner II fue la primera sonda robótica que sobrevoló el planeta Venus.

1966 La sonda soviética Venera 3 (las dos primeras fracasaron) se estrella contra Venus sin obtener datos. Fue el primer artefacto que alcanzó otro planeta.

1967-1969 Las Naves Venera 4, 5 y 6 y Mariner 5 llegan a Venus para estudiar su atmósfera y su campo magnético proporcionando mediciones directas de su composición química, temperatura, presión atmosférica o la velocidad del viento.

1969 Primer hombre en la Luna con la misión Apolo 11. Antes en la misión Apolo 8 3 hombres entraron en órbita lunar. En la misión Apolo 10 se quedaron a solo 16km de la superficie. La misión Apolo 12 4 meses más tarde volvió a llevar otros tres astronautas a la luna.

Modulo Eagle de la misión Apolo 11 en órbita lunar

Modulo lunar Eagle de la misión Apolo 11 sobre la superficie de la Luna

1970 La  Venera 7 es la primera nave espacial en aterrizar de manera controlada en Venus y la primera en enviar datos desde la superficie de otro planeta.

Desde los años 60 la exploración planetaria mediante sondas robotizadas ha ido progresando, con misiones espaciales cada vez más osadas y tecnológicamente más difíciles.

Al principio el objetivo era aprender como manejar sondas en el espacio mediante control remoto y hacer que sobrevolaran (o aterrizaran en) la Luna y otros planetas, recogiendo datos en forma de fotografías y mediciones.

El siguiente pasa era poner satélites en órbita en torno a otros planetas para poder pasar más tiempo estudiando un entorno extraterrestre, así como cartografiar su superficie o su atmosféra. Este salto cualitativo en la exploración espacial lo dio la sonda Mariner 9.

1971 La Mariner 9 se convierte en el primer satélite que orbitó otro planeta (Marte). Unas semanas más tarde entraron en órbita los satélites rusos Mars 2 y Mars 3. Aunque ninguno de los módulos de aterrizaje de las Mars aterrizó con éxito, se convirtieron en los primeros artefactos terrestres en estrellarse contra la superficie de Marte.

Sonda Mariner 9

1971 En la misión Apolo 15 se produce un paseo motorizado por la Luna.

Vehículo sobre la superficie de la Luna en la misión Apolo 15

1972 La misión Apolo 17 fue el último viaje a la Luna. Sus astronautas fueron los últimos que pisaron la Luna y también las últimas personas que viajaron más allá de una órbita terrestre baja, en un viaje que tuvo lugar hace más de 40 años.

Hasta la década de 1970, la exploración robótica fel Sistema Solar se limitó a su parte más interior, y más específicamente a la Luna, Venus y Marte. Júpiter, era obviamente el siguiente objetivo.


Las misiones de las Pioneer 10 y 11 respectivamente se diseñaron para realizar el primer reconocimiento del Sistema Solar exterior y aún más allá.

A diferencia de las sondas enviadas a Mercurio, Venus o Marte, las Pioneer y las Voyager no llevaban paneles solares pues estos tendrían que ser muy grandes. En su lugar, llevaban pequeños reactores nucleares alimentados con plutonio en soportes alejados del cuerpo de la nave para no interferir los sistemas electrónicos de esta.

Otra característica era una antena parabólica mucho mayor, de unos 3 metros de diámetro, lo máximo permitido por el espacio disponible en el cohete de lanzamiento.

1972 Se lanza, con un cohete Atlas-Centaur, la nave Pioneer 10 que llegó a Júpiter en 1973 y a Neptuno en 1983. Actualmente viaja fuera del Sistema Solar alimentada con energía nuclear. Otros de sus objetivos fue navegar con seguridad a través del cinturón de asteroides además de explorar su naturaleza. Transporta la conocida placa diseñada por Carl Sagan  con información de nuestra civilización y el origen de la sonda.

Sonda Pionner 10 con su gran antena parabólica de más de tres metros de diámetro para transmitir datos desde distancias muy lejanas

1973 La nave Pioneer 11 llega a Júpiter en 1974 y a Saturno en 1979. A diferencia de la Pioneer 10, la Pioneer 11 viajaba en una trayectoria que le permitió emplear la gravedad de Júpiter como una honda para alcanzar por primera vez Saturno en 1979.

Las misiones Pioneer abrieron el camino  en el Sistema Solar exterior a las más ambiciosas sondas Voyager.

1973 La nave Mariner 10 lanzada con un cohete Atlas llega a Mercurio.

1975 En agosto y en septiembre se lanzan las sondas Viking I y II con un cohete Titan III. Las Viking Lander aterrizaron con éxito en Marte en 1976. El objetivo de estas misiones era ampliar nuestro conocimiento de la superficie y la atmósfera del planeta rojo y de su potencial para albergar vida.

La Sonda Viking tenía 9 metros de envergadura. En la,parte inferior estaba el modulo de aterrizaje, la Viking Lader, de 3 metros de largo por 2 metros de alto

1977 La sonda Voyager 2, lanzada con un cohete Titan III, pasa cerca de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno en 1979, 1981, 1986 y 1989 respectivamente aprovechando una alineación histórica de los cuatro astros (esta alineación no volvería a repetirse hasta 176 años más tarde).  Esta alineación permitió que una única sonda, aprovechando la gravedad, visitara los cuatro planetas gigantes entre las décadas de 1970 y 1980. La idea de este grand tour hizo que se planificaran las misiones Voyager. Actualmente navega fuera del Sistema Solar y es la única en haber ido a Urano.

Sonda Voyager. La pieza,que se extiende hacia la esquina inferior derecha, de 13 metros de longitud, es el soporte del medidor magnético

1977 La sonda Voyager 1 pasa cerca de Júpiter en 1979 y cerca de Saturno en 1980 modificando posteriormente su trayectoria hacia Titán, una luna de Júpiter. Se lanzó unos días más tarde que la Voyager 2 pero llegó antes a Júpiter al seguir una trayectoria más rápida. El viaje de la Voyager 1 incluía tan solo una aproximación a Júpiter y Saturno porque pretendía realizar un vuelo cercano sobre la mayor luna de Júpiter, Titán, lo que requería una correccion de la trayectoria que hacía imposible el posterior encuentro con Urano y Neptuno. La Voyager 1 es la sonda que más lejos ha llegado hasta ahora habiendo abandonado el Sistema Solar hace años.

Las misiones de las Voyager 1 y 2 se hallan entre las aventuras más exitosas de la historia de la exploración espacial. Estas sondas permitieron a los científicos realizar nuevos descubrimientos sobre los planetas gigantes, sobre sus atmósferas, campos magnéticos, sistemas de anillos y lunas. Posibilitaron los posteriores hallazgos en Júpiter y Saturno por parte de las sondas Galileo y Cassini, respectivamente, y proporcionaron los datos necesarios para eventuales misiones orbitales a Urano y Neptuno en el futuro.

Trayectorias por el Sistema Solar de las sondas Voyager 1 y Voyager 2

Al igual que las Pioneer, ambas Voyager incluyen un disco de oro con imágenes, voces y música codificadas.

Actualmente cinco sondas han alcanzado la velocidad de escape del Sistema Solar:

• Pioneer 10: que transmitió por última vez en 2003 cuamdo se encontraba a 80 unidades astronómicas (UA) del Sol. Actualmente viaja a más de 12km/s a más de 100UA del Sol.

• Pioneer 11: cuyo último mensaje fue en 1995 cuando estaba a 85 UA del Sol. Actualmente se encuentra en trayectoria de salida del Sistema Solar en dirección al centro de la Vía Láctea.

• Voyager 2: aún transmite de vez en cuando y se encuentra a 100 UA del Sol.

• Voyager 1: transmite frecuentemente desde 120 UA  de distancia. Es la única que saldrá del Sistema Solar. Es el objeto que más lejos ha enviado el ser humano a través del cosmos.

• La sonda New Horizons, lanzada en 2006 con un cohete Atlas V, llegó a Plutón en 2015 y está previsto que llegue al cinturon de Kuiper en 2020.

1978 Se lanza un  satélite para estudiar la radiación ultravioleta llamado International Ultraviolet Explorer (IUE).

1981 Primer lanzamiento de la lanzadera espacial con el transbordador Columbia en la misión STS-1. El tanque externo dejó de pintarse de blanco para poder transportar más carga útil. Fueron cruciales para la construcción de la Estación Espacial Internacional, para la reparación y puesta en servicio del Telescopio espacial Hubble, para el lanzamiento de numerosos satélites terrestres y planetarios y para importantes investigaciones en astronomía y biología.

 

Primera misión del Space Shuttle STS-1 con el transbordador Columbia

1985 La ESA lanza al espacio la sonda Giotto para estudiar el cometa Halley al que alcanza en 1986.

1989-1990 La sonda Magallanes lanzada por el transbordador Atlantis cartografía Venus.



Los mayores telescopios sobre la Tierra sufren dos limitaciones básicas:

• El inevitable resplandor y parpadeo de nuestra atmósfera limita la resolución a mucho menos del límite teórico del telescopio.
• Nuestra atmósfera bloquea muchas partes del espectro (sobre todo en los rangos ultravioleta e infrarrojo).

Esto impulsó el lanzamiento de un telescopio espacial que superara estas limitaciones.

1990 La lanzadera espacial Discovery pone en órbita baja (a unos 570km de altitud) el Telescopio Espacial Hubble, un proyecto fruto de la colaboración entre NASA y ESA. Este telescopio se construyó ante todo para ser una máquina del tiempo, que emplea imágenes captadas con CCD y espectrografía para determinar la naturaleza e incluso la edad del Universo. Cuanto más a fondo escudriña el Universo, más atras viaja en el tiempo, detectando luz que emitieron galaxias y estrellas hace miles de millones de años. Con este telescopio los astrónomos han refinado la ley de Hubble y calculado el ritmo de expansión del cosmos. Después de una década de observaciones, los científicos del Hubble han propuesto que el Big Bang ocurrió hace 13.700 millones de años.

Telescopio Espacial Hubble de unos 2,5 metros de diámetro y unos 13 metros de longitud

1991 El Space Shuttle Atlantis pone en órbita el Compton Gamma Ray Observatory (CGRO), el segundo de los grandes observatorios espaciales de la NASA después del telescopio espacial Hubble.

1992 El satélite COBE (Cosmic Background Explorer) lanzado em 1989 con la lanzadera espacial cartografía el Fondo Cósmico de Microondas.

Con esta histórica antena en forma de cuerno o bocina de los laboratorios Bell, los ingenieros Penzias y Wilson descubrieron el Fondo Cósmico de Microondas predicho por la teoría del Big Bang

1993 La sonda Galileo lanzada en 1989 por el transbordador Atlantis con destino a Júpiter (donde llega en 1995) descubre además en su paso por el cinturón de asteroides que estos tienen lunas. Estuvo orbitando alrededor de este planeta durante casi 8 años (cosa que no hicieron ni las Pioneer ni las Voyager) obteniendo gran cantidad de información.


1993 Comienza a operar el primero de los telescopios Keck en Hawai. Estos telescopios fueron los primeros con espejos segmentados de 10m de diámetro, cada uno consistente en 36 segmentos hexagonales de 1,8m controlados individualmente para moverse formando un reflector parabólico casi perfecto. Además, con dos telescopios se pueden combinar sus datos respectivos mediante electrónica y software para obtener resoluciones angulares equivalentes a un telescopio tan grande como la separación entre ambos.

Telescopios gemelos Keck cerca de la cima del volcán extinto Mauna Kea de Hawai a más de cuatro mil metros de altura que comenzaron a operar en 1993 y 1996

1995 Observatorio solar SOHO en colaboración de la NASA con la ESA.

1997 La misión Mars Pathfinder de la NASA pone el primer Rover en Marte: el Sojourner. Para ello usó un innovador sistema de ateririzaje con airbags. Este pequeño rover se movía a 1 cm/s y recorrió 100 metros en 83 días marcianos que duró la misión. Fue una notable demostración del valor de la movilidad en la exploración robótica, ya que pudo fotografiar y analizar químicamente una variedad de rocas y suelos mucho mayor de lo que hubiera podido hacer solo el módulo de aterrizaje fijo (como en el caso de las Viking). Tanto el diseño como los principios operativos, muy básicos, para moverse por Marte con éxito demostrados con el Sojourner se perfeccionaron para los siguientes rovers de exploración, el Spirit y el Opportunity, que aterrizaron en Marte en 2004. Esta fue una de las primeras misiones «mejores, más rápidas y mas baratas», con un coste de entre un 10-20% del de las misiones Viking.

El pequeño rover Sojourner en Marte

1997 La Mars Global Surveyor (una sonda orbital) cartografía y toma datos de Marte durante 9 años. Fue un trabajo previo para las misiones Mars Express de la ESA en 2003, Mars Exploration en 2004 y Mars Reconnaisance en 2006 de la NASA.

La sonda Mars Global Surveyor en órbita alrededor de Marte

Sonda Mars Express

1998 Se inicia la construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS) que, una vez finalizada, se convertiría en el mayor satélite artificial. El primer módulo fue el Zarya de fabricación rusa y lanzado por un cohete Proton. El segundo módulo fue el Unity, de fabricación estadounidense, y lanzado por el transbordador Endeavour. La ISS es ante todo un laboratorio espacial internacional, diseñado con objeto de aprovechar su entorno orbital unico de microgravedad para permitir investigaciones médicas, de ingeniería y de astrofísica. Pero también desempeña un importante papel como ubicación permanente de seres humanos en el espacio que permita prepararnos para eventuales viajes de exploración del espacio profundo.

Estación Espacial Internacional orbitando a 370 km de altura con sus grandes paneles solares y sus módulos presurizados

1999 Se lanza el observatorio espacial de Rayos X Chandra. Este observatorio forma parte de los 4 grandes observatorios de la NASA junto con el Hubble, el Compton y el Spitzer.

2000 Se lanza la misión robótica NEAR para orbitar alrededor del asteroide Eros.

2001 La sonda Genesis recoge muestras del viento solar.

2003 Entra en funcionamiento el telescopio espacial Spitzer, un observatorio de rayos infrarrojos. Este telescopio emplea Helio líquido para enfriar su instrumentación por debajo de los 4 K, lo que lo hace ultrasensible a fuentes de energía muy tenues.


2003 El satélite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) fue lanzado por un cohete Delta II y confirmó y amplió los resultados del COBE. Los datos de  la WMAP también arrojaban una estimación de 13.700 millones de años para la edad del Universo.

La sonda WMAP obtuvo unos datos que apoyan la Teoría del Big Bang

2004 Las rovers Spirit (en funcionamiento hasta el 2010) y Opportunity (en 2012 seguía funcionando) llegan a Marte en la misión Mars Exploration. Dos fracasos de misiones a Marte en 1999 llevaron a la NASA a minimizar los riesgos y enviar dos rovers. El objetivo de ambos rovers era realizar mediciones cuantitativas, geológicas, geoquímicas y mineralógicas que proporcionaran pruebas irrefutables de que Marte podria haber sido un entorno habitable en el que la vida podría haber prosperado como en nuestro planeta.

Rover Opportunity en Marte

2004 La sonda Cassini (resultado de un proyecto conjunto de la NASA y la ESA) lanzada en 1997 por un cohete Titan IV llega a Saturno aprovechando el impulso gravitacional de Venus, la Tierra y Júpiter.

2004 La sonda Stardust pasa cerca del cometa Wild 2 y trae muestras de vuelta.

2005 La sonda Huygens transportada por la Cassini aterriza en la luna Titán mediante aerofrenado con ayuda de paracaídas, convirtiéndose en la primera misión en lograr aterrizar en un objeto del Sistema Solar exterior.

2005 La sonda Deep Impact lanza un proyectil sobre el cometa Tempel I.

2009 El satélite Kepler es lanzado por un cohete Delta II para orbitar alrededor del Sol con el objetivo de hallar planetas extrasolares parecidos a la Tierra.

2009 La ESA lanza el Observatorio Espacial Herschel mediante un cohete Ariane V para estudiar objetos lejanos mediante la observación de la banda infrarroja. Estuvo operativo hasta 2013. Junto con el Herschel se lanzó el satélite artificial Planck para estudiar las anisotropias del Fondo Cósmico de Microondas.

2010 La sonda Rosetta (ESA) lanzada con un cohete Ariane V sobrevuela el asteroide Lutecia y una sonda que transporta aterriza en el cometa.

2011 La sonda Messenger llega a Mercurio.

2011 La sonda Dawn lanzada en 2007 llega a los asteroides Ceres y Vesta.

2011 Se completa la Estación Espacial Internacional tras 15 lanzamientos más mediante la lanzadera espacial, el cohete Proton y la nave de carga rusa Progress. 

2012 El rover Curiosity, lanzado con un cohete Atlas V, con un tamaño tres veces mayor que el Opportunity, llega a Marte. Su objetivo es buscar trazas de moléculas orgánicas, y potencialmente, de vida en el pasado.

2015 La sonda New Horizons, lanzada en 2006 con un cohete Atlas V, llega a Plutón.

Imagen artística con la sonda New Horizons delante de Plutón y su satélite Caronte

2018 Previsto el lanzamiento del telescopio James Webb para sustituir al Hubble. Este telescopio combinará ciertas capacidades del Hubble (toma de imágenes de alta resolución), del observatorio Keck (diseño de espejo segmentado controlado con precisión) y del telescopio espacial Spitzer (sensibilidad a infrarrojos). Su espejo segmentado principal, de 6,5 metros, tiene seis veces más superficie de captación de luz que el del Hubble. Entre los objetivos de estudio de este telescopio están la materia oscura o la búsqueda de planetas extrasolares que puedan albergar vida.

Simulación del telescopio espacial James Webb