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viernes, 15 de septiembre de 2017

Destination: Titan

“Not the opening chapter of a science fiction novel, but an accurate description of the extraordinary moment on 14 January 2005 when the European Space Agency's Huygens probe landed on the surface of Saturn's largest moon, Titan”

Se conoce como “Titán”, a una persona destacada por su fuerza o valor; al tiempo que es cada uno de los gigantes que pretendieron asaltar el cielo en la mitología, y específicamente, Titán es el hijo primogénito de Urano y Gea en la mitología grecorromana; que debía de heredar el trono de su padre; sin embargo, la diosa Ceres lo persuadió que cediera el trono a su hermano Saturno; pero Titán impuso la condición, de que Saturno exterminara a todos sus hijos, para que el trono volviera a recaer en los Titánidas.
Cuando se dio cuenta que algunos de los hijos de Saturno vivían, hizo la guerra a Saturno, y logró aprisionarlo.
Júpiter, hijo de Saturno, armó a los cretenses, y peleó contra Titán y los Titánidas, hasta lograr la victoria, y reintegró el trono a Saturno.
Pero también, Titán o “Saturno VI”, es el mayor de los satélites de Saturno, y el 2º del Sistema Solar tras Ganímedes; además, es el único satélite conocido que posee una atmósfera importante,  y el único objeto, aparte de La Tierra, en el que se ha encontrado evidencia clara de cuerpos líquidos estables en la superficie; también es el 6º satélite elipsoidal de Saturno, y frecuentemente es descrito como “un satélite similar a un planeta”, que tiene un diámetro un 50% más grande que La Luna, y es un 80% más masivo.
Fue descubierto en 1655, por el astrónomo holandés, Christiaan Huygens, y fue el primer satélite conocido de Saturno, y el 5º satélite conocido de otro planeta.
Huygens además de astrónomo, fue un filósofo, poeta y matemático; y en sus primeras observaciones del espacio, con lentes y telescopios fabricados por él mismo, descubrió La Nebulosa de Orión, y sobre todo, el descubrimiento del mayor satélite de Saturno, Titán, en 1650; y la correcta descripción de los anillos de Saturno, que llevó a cabo en 1659.
Pero el nombre de “Titán” y los otros 7 satélites de Saturno conocidos por John Herschel, hijo de William Herschel, proviene de la publicación en el año 1847, de sus observaciones sobre Saturno, donde sugería los nombres de los titanes, hermanos y hermanas de Crono, el nombre griego para el dios romano del tiempo, Saturno, como un método más efectivo para nombrar a los satélites que, hasta entonces, se designaban por numerales romanos, siguiendo el orden de proximidad al planeta.
Las observaciones de Huygens, constituyen pues una bella ilustración del espíritu de superación de la ciencia, en particular, del papel crucial jugado por el constante desarrollo tecnológico; y en su libro, “Los Mundos Celestiales Descubiertos”, hacia 1690, dijo:
“Podemos ascender por encima de esta Tierra insípida y, contemplándola desde lo alto, considerar si la naturaleza ha volcado sobre esta pequeña mota de polvo todas sus galas y riquezas.
De este modo, al igual que los viajeros que visitan otros países lejanos, estaremos más capacitados para juzgar lo que se ha hecho en casa, para poderlo estimar de modo real, y dar su justo valor a cada cosa.
Cuando sepamos que hay una multitud de tierras tan habitadas y adornadas como la nuestra, estaremos menos dispuestos a admirar lo que este mundo nuestro llama grandeza, y desdeñaremos generosamente las banalidades en las que deposita su afecto la generalidad de los hombres”
Tras el descubrimiento de Titán, Huygens consideró que El Sistema Solar, con 6 planetas y 6 satélites conocidos, estaba completo; así que ya no trató de descubrir más satélites, pues no podía concebir que su número pudiese exceder al de los planetas… una opinión extraña para un hombre de su grandeza.
Dicho lo cual, Titán puede en general observarse con telescopios pequeños, con diámetro superior a unos 5cm; e incluso con unos grandes prismáticos, como un punto “estrelliforme” cercano a Saturno.
En las mejores aproximaciones a La Tierra, aparece como una diminuta mancha de color amarillo/anaranjado, que sólo puede apreciarse como un pequeño “disco”
Pero el sistema de satélites de Saturno no fue explorado hasta las misiones espaciales:
Pioneer 11 en 1979, y las Voyager 1 y Voyager 2, en 1980 y 1981, todas ellas lanzadas por La NASA, las cuales realizaron sobrevuelos del sistema de Saturno.
La primera de ellas, Pioneer 11, no dedicó especial atención a Titán, tomando sin embargo las primeras fotografías del satélite, que permitieron observar una atmósfera gaseosa y densa.
Debido a esto, los controladores de la misión Voyager 1, decidieron que la sonda hiciera una mayor aproximación a esta luna, por lo que la misma fue desviada, abandonando la eclíptica para hacer un sobrevuelo más cercano a Titán, del que pasó a menos de 6500 km.
Desgraciadamente, la Voyager 1 no poseía ningún instrumento para penetrar la niebla de Titán…
Muchos años después, un proceso digital de las imágenes tomadas por la Voyager 1, con el filtro anaranjado, reveló el rasgo oscuro conocido como Xanadu; y Voyager 2, sólo echó una mirada superficial a Titán, pues el equipo de vuelo tenía la opción de dirigir la nave espacial para una exploración en detalle de Titán, o usar otra trayectoria que le permitiría visitar Urano y Neptuno.
Dada la falta de rasgos de la superficie vista por la Pioneer 11 y por la Voyager 1, se adoptó la segunda opción.
Tras esto, durante varias décadas no se volvió a lanzar ninguna sonda en dirección a Saturno, por lo que las principales observaciones de Titán, fueron realizadas por grandes telescopios terrestres, equipados con óptica adaptativa, como El Telescopio Keck, o por El Telescopio Espacial Hubble.
No fue hasta que la sonda Huygens, fabricada por La Agencia Espacial Europea (ESA), llamada así por el astrónomo holandés del siglo XVII, Christiaan Huygens, descubridor de la luna Titán del planeta Saturno, que entró a la atmósfera de Titán, transportada como parte de la misión Cassini-Huygens; una misión espacial no tripulada, cuyo objetivo fue estudiar el planeta Saturno y sus satélites naturales, coloquialmente llamados “lunas”
Esa nave espacial, constó de 2 elementos principales:
La nave Cassini, y la sonda Huygens; y ambas fueron lanzadas desde La Tierra, el 15 de octubre de 1997, desde la estación de Cabo Cañaveral con un cohete Titan IVB/Centaur de 2 etapas, y entró en órbita alrededor de Saturno, el 1 de julio de 2004.
Huygens, se separó del orbitador Cassini, el 25 de diciembre de 2004, y aterrizó en Titán, el 14 de enero de 2005, cerca de la región de Xanadu.
La misión Cassini-Huygens, fue fruto de la colaboración entre 3 agencias espaciales, y la contribución de 17 países a su desarrollo.
El orbitador Cassini, fue construido por La NASA/JPL; mientras la sonda Huygens la realizó La Agencia Espacial Europea (ESA), y La Agencia Espacial Italiana, se encargó de proporcionar la antena de comunicación de alta ganancia de Cassini.
El coste total de la misión, fue de $3260 millones, de los cuales, EEUU aportó $2600 millones, La Agencia Espacial Europea $500 millones, y La Agencia Espacial Italiana $160 millones.
En particular, la sonda Huygens fue concebida para explorar las nubes, la atmósfera y la superficie de Titán, la mayor luna de Saturno, penetrando en la atmósfera de Titán, y llevando un laboratorio robotizado a la superficie, que se encargó de realizar diversos análisis, y de mandar dicha información a la nave Cassini, que a su vez la reenviaba a La Tierra. 
Huygens, fue construida bajo el contratista principal de Aérospatiale en su Centro Espacial de Cannes Mandelieu, en Francia, ahora parte de Thales Alenia Space.
El sistema de escudo de calor, se construyó bajo la responsabilidad de Aérospatiale, cerca de Burdeos, ahora parte de EADS SPACE Transportation.
Martin-Baker Space Systems, es el responsable del paracaídas de Huygens, y los componentes estructurales, mecanismos y pirotécnicos que controlan el descenso de la sonda en Titán.
IRVIN-GQ, es el responsable de la definición de la estructura de los paracaídas de Huygens.
La sonda se compone de 2 partes:
La sonda y el equipo de apoyo de la sonda (PSE)
La sonda se compone de 2 elementos, así:
La aerocubierta, que protege a los instrumentos durante la entrada de alta velocidad en la atmósfera de Titán, y el módulo de descenso, que contiene la instrumentación científica.
El módulo de descenso, está encerrado en la aerocubierta.
Estos 2 elementos, están unidos entre sí en 3 puntos; y El Equipo de Soporte de La Sonda (PSE), permanece anclado a la sonda orbital, Cassini.
El PSE, incluye la electrónica necesaria para seguir a la sonda, recuperar los datos adquiridos durante el descenso, y procesar y enviar los datos al orbitador, desde donde fueron transmitidos a La Tierra.
El módulo de descenso, se compone de una cúpula hacia adelante, y la plataforma superior contiene una variedad de puertos para permitir el acceso a los sensores de experimentar la atmósfera, y para proporcionar un medio para el despliegue de los paracaídas.
El PSE, aunque es una parte del sistema de Huygens, permanece unido a la nave Cassini, porque su propósito es apoyar la investigación, y proveer de energía a la sonda antes de la separación, y para proporcionar comunicaciones entre la sonda y el orbitador, tanto antes como después de la separación.
Asimismo, establece el giro dado a la sonda durante el proceso de separación.
La potencia de la sonda Huygens después de la separación, cuenta con 5 baterías LiSO2, capaz de almacenar 1600 Wh de energía, y puede proveer cerca de 250 W de potencia de la prevista de 3 horas de operación de la sonda.
Antes de la separación, toda la energía de la sonda, es proporcionada por el orbitador Cassini; por lo que la sonda permaneció “dormida” durante el viaje interplanetario de 6,7 años, excepto por chequeos bianuales, cuyos resultados se transmitían hasta La Tierra para su análisis por los expertos de sistemas y carga útil de La ESA.
La sonda Huygens, tiene 6 complejos instrumentos a bordo, que tomaron un amplio rango de datos científicos después de que la sonda descendió en la atmósfera de Titán; y son:
El Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI), que contiene un conjunto de sensores que medirán las propiedades eléctricas y físicas de la atmósfera de Titán.
El Doppler Wind Experiment (DWE), usa un ultra estable oscilador para mejorar la comunicación con la sonda, dando una frecuencia muy estable a la portadora.
El Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR), realizará observaciones espectrales, usando diversos sensores; y también se tomarán imágenes laterales para obtener una vista del horizonte, y el lado inferior de la capa de nubes.
Para las medidas espectrales de la superficie, una lámpara que se encenderá brevemente, antes del aterrizaje, que aumentará la débil luz solar.
El Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS), es un versátil analizador químico de gases, diseñado para identificar y medir compuestos químicos en la atmósfera de Titán; y está equipado con muestreadores que se llenarán a una gran altitud para su análisis.
El Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP), hará pasar partículas de aerosoles de la atmósfera a través de filtros, que después se calientan en hornos, el proceso de pirolisis para vaporizar los componentes volátiles y descomponer los materiales orgánicos complejos.
El Surface-Science Package (SSP), contiene diversos sensores diseñados para determinar las propiedades físicas de la superficie de Titán en el punto de impacto, sea la superficie líquida o sólida.
Antes de la separación de la sonda del orbitador, el 25 de diciembre de 2004, se ejecutó un chequeo final de “salud”
Un temporizador, fue cargado con el período necesario para encender los sistemas de la sonda, 15 minutos antes de su encuentro con la atmósfera de Titán, y entonces, la sonda se desacopló del orbitador, y navegó por el espacio hasta Titán durante 22 días, con los sistemas apagados, excepto el temporizador para “despertar”
La fase principal de la misión, consistió en descenso en paracaídas a través de la atmósfera de Titán.
Las baterías y todos los recursos, fueron dimensionados para una duración estimada de 153 minutos, correspondientes a un tiempo de descenso máximo de 2,5 horas, más 3 minutos adicionales, posiblemente media hora o más, en la superficie de Titán.
En enlace radio con la sonda, fue activado al principio de la fase de descenso, y el orbitador escuchó a la sonda durante las siguientes 3 horas.
Poco después del fin de esta ventana de comunicación de 3 horas, la Antena de Alta Ganancia (HGA) de Cassini, fue reorientada de Titán hacia La Tierra.
Los Grandes Telescopios de La Tierra, estaban también escuchando la transmisión de 10 vatios de Huygens, usando una técnica de “interferometría de muy amplia base”, y modo de apertura sintético.
A las 11:25 CET, del 14 de enero, El Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT), en Virginia, detectaba la señal portadora de la sonda.
El GBT, continuó detectando la señal, incluso después de que Cassini dejase de escuchar; además del GBT, otros 8 de los 10 telescopios VLBA, también estaban escuchando la señal de Huygens.
La fuerza de su señal, recibida en La Tierra, fue comparable a aquella de la sonda Galileo, tal como fue recibida por la red, Very Large Array.
Se espera que el análisis de desplazamiento Doppler de la señal, según descendía en la atmósfera de Titán, permitirá calcular la intensidad del viento y su dirección con cierta precisión.
A través de la interferometría, se espera también que se pueda determinar la posición del punto de aterrizaje con un error de 1 km a una distancia de La Tierra de 1200 millones de kilómetros.
Esto es una resolución angular de aproximadamente 170 segundos de arco.
Una técnica similar, fue usada para determinar el lugar de aterrizaje de los Mars Exploration Rovers.
Cuando se planeó la misión Huygens, se desconocía el tipo de superficie que Titán podía tener; por lo que en los meses previos al aterrizaje de la sonda, se confiaba en que el análisis de los datos de Cassini, ayudaría a responder esta cuestión.
La mayor de las incertidumbres iniciales, era saber si la sonda se posaría sobre terreno sólido, o sobre la superficie de un lago o mar de hidrocarburos…
Pero basándose en las imágenes tomadas por Cassini, a unos 1200 km de distancia de Titán, el sitio de aterrizaje aparentaba ser una costa.
Asumiendo que el sitio de aterrizaje no sería sólido, la sonda Huygens fue diseñada para sobrevivir varios minutos al impacto con la superficie líquida, y enviar información acerca de las condiciones encontradas.
Se esperaba que fuese la primera vez, que una sonda humana amerizase en un océano no terrestre.
La sonda, disponía tan sólo de unas 3 horas de energía en sus baterías, de las cuales, una mayoría se gastaría durante el descenso; por lo que los ingenieros esperaban obtener como máximo 30 minutos de datos desde la superficie.
El lugar de aterrizaje de la sonda Huygens, bautizado como Hubert Curien Memorial Station, en memoria de Hubert Curien, el primer Presidente de La Agencia Espacial Europea; se hallaba en una región conocida como Adiri, visible desde la sonda Cassini como una zona oscura.
Análisis preliminares, apuntaban a que dicho lugar era un océano líquido, aunque hoy se sabe que la sonda aterrizó en esa zona oscura, y que en realidad es sólida, no existiendo tal océano.
Los instrumentos revelaron “una nube densa, o una niebla gruesa, aproximadamente a 18-20 kilómetros de la superficie”, que es probablemente, el fondo del metano que está sobre la superficie; y las fotografías han revelado un terreno esponjoso.
Huygens, también ha captado sonidos durante más de 2 horas y media en el satélite.
No obstante, largo tiempo después del lanzamiento, unos tenaces ingenieros descubrieron que el equipo de comunicación de Cassini tenía un fallo crítico de diseño, que hubiese causado la pérdida de todos los datos transmitidos por la sonda Huygens.
Dado que Huygens es demasiado pequeña para transmitir directamente a La Tierra, está diseñada para transmitir por radio a Cassini la telemetría obtenida durante el descenso, que a su vez la retransmite a La Tierra usando su antena principal de 4 metros de diámetro.
Algunos ingenieros, entre los que se puede mencionar a los empleados de La ESA en Darmstadt, Claudio Sollazzo y Boris Smeds, se sentían intranquilos sobre el hecho de que, en su opinión, esta característica no había sido probada antes del lanzamiento en condiciones realistas.
Pero Smeds logró, con ciertas dificultades, convencer a sus superiores para ejecutar “tests” adicionales, mientras Cassini estaba en vuelo.
A principios del 2000, envió datos simulados de telemetría a varios grados de potencia y desplazamiento Doppler desde La Tierra a Cassini; y sucedió que Cassini fue incapaz de retransmitir los datos correctamente…
La razón, cuando Huygens desciende a Titán, acelera relativamente a Cassini, causando que su señal se desplace debido al efecto Doppler.
De esta manera, el hardware de Cassini, fue diseñado para recibir en un rango de frecuencias desplazado.
Sin embargo, el firmware no fue diseñado teniendo en cuenta que el efecto Doppler no sólo cambia la frecuencia portadora, sino también el tiempo de los bits, codificados a 8192 bits por segundo, y esto no era tenido en cuenta por la programación del módulo.
Reprogramar el firmware, era imposible, y como solución, la trayectoria tuvo que ser cambiada.
Huygens, se separó un mes después, en diciembre de 2004, en vez de noviembre; y se aproximó a Titán en un rumbo tal, que sus transmisiones viajan perpendicularmente a su dirección de movimiento respecto a Cassini, reduciendo ampliamente el desplazamiento Doppler.
El cambio de trayectoria, anuló el fallo de diseño, y la transmisión se realizó con éxito.
La sonda, cumpliendo prácticamente con éxito su misión, se convirtió no solo en la primera sonda que aterriza en un satélite que no sea la luna terrestre, sino también en la primera en hacerlo en un objeto del Sistema Solar Exterior.
Huygens, nos ha mostrado que Titán es un nuevo mundo en El Sistema Solar, que puede llegar a ser habitable por seres humanos, gracias a sus descubrimientos.
“The landing was the culmination of close to 20 years’ work for the scientists and engineers involved, and its outcome hung by a thread until virtually the last minute”
Destination: Titan es un documental británico, del año 2011, dirigido por Stephen Slater.
Protagonizado por John Zarnecki, Ralph Lorenz, Mark Leese, Patrick Moore, Yuri Gagarin, Jean-Pierre Lebreton, entre otros.
Producido por British Broadcasting Corporation (BBC), en colaboración con The Open University, es la obra hasta por los cineastas independientes, Stephen Slater y Rich Edwards, trabajando con Chris Riley.
Destination: Titan es un documental de 60 minutos que explica lo que se tardó en llegar a Titán, el primer y, hasta ahora, único aterrizaje jamás logrado en El Sistema Solar Exterior.
El aterrizaje de la sonda Huygens en Titán, la luna más grande de Saturno, en enero de 2005, fue un pequeño paso para el profesor de la Open University, John Zarnecki, un trabajo por el que ganó el premio inaugural, Sir Arthur Clarke, por el logro individual; y significó un salto gigante para la historia de la exploración espacial.
No sólo Huygens era la sonda más distante para aterrizar en cualquier parte de nuestro Sistema Solar, pero las impresionantes imágenes y datos enviados por la sonda, han ayudado a pintar un cuadro de un nuevo mundo, muy exótico, con sus mares de metano, volcanes y acantilados de hielo; por lo que Titán tiene un sorprendente parecido con nuestra propia Tierra, en época primitiva.
Para Zarnecki, uno de los 6 principales científicos de Huygens, el aterrizaje en Titán, fue un momento en el que había estado construyendo desde su encuentro con el primer hombre en el espacio, Yuri Gagarin, hace 50 años.
Por lo que este es un viaje de exploración como ningún otro, a Titán, la luna más grande de Saturno; y para un pequeño equipo de científicos británicos, esto sería la culminación de la vida de un esfuerzo:
El vuelo de solo unos 2 millones de millas, tomaría un total de 7 años.
Esta es la historia de la sonda espacial que construyeron, los sacrificios que hicieron, y sus esperanzas para el aterrizaje.
¿Sus ambiciones sobrevivirían al descenso hacia lo desconocido en la superficie de Titán?
Los elementos humanos de Destination: Titan, son fascinantes:
Resultó que Jan Charles “John” Zarnecki, investigador principal de la sonda de Huygens Surface Science Package, había sido inspirado cuando era niño viendo a Yuri Gagarin, el primer hombre en el espacio, durante la visita del cosmonauta a Londres en 1961.
Esto proporcionó un maravilloso comienzo a la narración de la película, ya que pudimos llevar a John, de vuelta al Cementerio Highgate, escenario del encuentro, para revivir sus experiencias; y 2 décadas más tarde, estaría trabajando como científico espacial en la Universidad de Kent, cuando surgió la oportunidad de convertirse en parte de la misión Huygens de ESA, a Titán.
Finalmente, se unió a Canterbury con Mark Leese, Director de Proyectos de Surface Science Package (SSP), y el estudiante de investigación, Ralph Lorenz.
Para Ralph, la oportunidad de trabajar en Huygens, se había producido a través de la decisión financieramente motivada de John, de usar a los estudiantes, o “mano de obra barata”, como lo dijo irónicamente, para construir parte del hardware del instrumento; y como Luke Skywalker a “John/Yoda”, se le entregó la responsabilidad de construir la parte del experimento que haría el primer contacto con la superficie de Titán, el bien llamado “penetrómetro”
Por tanto, enfocarse principalmente en estos 3 hombres y sus historias, presentaron muchos retos.
Para los científicos e ingenieros implicados en la misión, el aterrizaje supuso la culminación de casi 20 años de duro trabajo, con imágenes nunca antes emitidas, y entrevistas exclusivas, Destination Titan cuenta la increíble historia del pequeño grupo de científicos que lo hicieron posible.
“A billion miles from Earth, a small saucer-shaped spacecraft emerged from the fiery turmoil of an atmospheric entry”
El documental Destination Titan, presentado en la BBC Four, se emitió por primera vez en abril de 2011, y se centró en John Zarnecki y la misión Huygens desde la perspectiva de los científicos de la misión; por lo que sigue las pruebas y tribulaciones de un pequeño equipo de científicos británicos, que tuvieron la desafiante tarea de diseñar el experimento que haría las primeras mediciones en la superficie de luna de Saturno, Titán.
Así, el documental sigue el viaje de Zarnecki, a través de los giros de una distinguida carrera en el mundo académico espacial, a la superficie del mundo a más de un billón de millas de La Tierra; primero en la Universidad de Kent, y últimamente en Open University; donde el profesor dedicó años al proyecto Titán, sin ninguna garantía de que tendría un resultado exitoso, en una combinación fantástica e inspiradora de ciencia y riesgo calculado.
A cargo del “Paquete de Ciencia Superficial” de la sonda, el equipo del Profesor Zarnecki, se enfrentó con la tarea de diseñar el primer contacto con la superficie de la misteriosa luna de Saturno, sin tener muchas pruebas de cómo era...
Las primeras fotos de Titán, adornaban las primeras páginas de periódicos de todo el mundo, pero la historia interior de esta extraordinaria misión, sigue siendo en gran medida, inédita.
Zarnecki dijo:
“Las imágenes de la superficie de Titán, y los datos de nuestro propio instrumento, fácilmente hizo que los 15 años de trabajo duro, la frustración ocasional, y el pánico a veces ciego, valiera la pena”
Y contó que ese día, en 1988, “la misión estaba más allá de mis sueños más salvajes, que el día llegaría, cuando todo se haría realidad”
Con datos y fotografías inéditas, junto a entrevistas exclusivas con los involucrados, Destination Titan cuenta la conmovedora historia de esa odisea personal, de un hombre y del pequeño equipo de científicos que realizó esta misión; basándose en un acceso sin precedentes, e investigaciones detalladas; el programa informa toda la historia interior de esta importante misión planetaria, y descubrirá lo que se necesita para ser un exitoso científico espacial.
El documental, ofrece una visión real del trabajo en equipo, que se lleva a cabo en un esfuerzo científico tan complejo y ambicioso, no sólo mostrando los momentos mágicos y reveladores, sino también el trabajo cotidiano, las frustraciones, y la necesidad de hacer y reparar con los recursos disponibles.
Cabe destacar la carrera de Zarnecki, que ha trabajado en hardware para muchas misiones espaciales; como parte del equipo que desarrolló La Cámara de Objetos Débiles para El Telescopio Espacial Hubble; o como Jefe de Proyecto del Sistema de Detección de Impacto de Polvo, a bordo de la sonda Giotto, que visitó El Cometa de Halley.
Fue en 1988, que Zarnecki estuvo involucrado en los planes para proveer instrumentación para una misión al asteroide llamado Vesta, pero cuando esto fue abandonado, en favor de la misión de Cassini-Huygens a Saturno y sus lunas; él y su equipo, decidieron usar su maestría para diseñar El Paquete de Ciencia Superficial (SSP) para la sonda Huygens.
Pero Cassini iba a ser la principal nave espacial, y entraría en órbita alrededor de Saturno y sus lunas; por lo que Huygens, era sería una misión aparte, que se montaría a cuestas en Cassini, hasta que llegó su momento de descender a Titán.
Los siguientes 7 años, se dedicaron a ensamblar y probar el instrumento.
Con sólo el 70% de los fondos necesarios disponibles, Zarnecki tuvo que ser creativo con los recursos que se le asignó; y logró persuadir a un grupo de científicos en Polonia, para que proporcionaran parte de la instrumentación de forma gratuita.
No obstante, un gran revés se produjo en las etapas finales de las pruebas, cuando el 14 de enero de 1996, el paquete se sometió a su prueba final de vibración, y su carcasa se agrietó...
Después de un extenso rediseño, el paquete fue entregado a La Agencia Espacial Europea (ESA); y el 15 de octubre de 1997, Cassini-Huygens fue lanzado con éxito desde Cabo Cañaveral.
Para el 25 de diciembre de 2004, la sonda de Huygens se separó con éxito de Cassini, y 22 días después, el 14 de enero de 2005, aterrizó con éxito en la superficie de Titán.
El SSP, recogió más de 3 horas y media de datos, los cuales, gracias a su eficiente codificación, podían almacenarse en un solo disquete.
Con todo ello, Destination: Titan funciona en varios niveles:
Cuenta la historia del gran logro científico de aterrizar en Titán, pero también es una historia humana, documentando cómo un pequeño grupo de personas, tuvo fe, y cómo finalmente realizaron su sueño; por lo que vemos a uno de estos “trabajadores baratos”, Ralph Lorenz, que desde entonces se ha convertido en uno de los principales expertos en Titán del mundo.
A Lorenz se le dio el trabajo de diseñar el “penetrómetro” de Huygens, la parte de la nave espacial que haría el primer contacto con la superficie de Titán.
Era un componente clave del SSP, pero como él lo dice:
“Básicamente, todo el mundo estaba improvisando, porque nadie había construido nada que hubiera estado antes Titán”
A pesar de algunos contratiempos serios, el experimento finalmente fue entregado para ser acoplado y lanzado.
Años después, la sonda Huygens fue finalmente liberada de su “nave madre” el día de Navidad de 2004, y comenzó su descenso a la superficie de Titán.
Para John Zarnecki y su equipo, el día de aterrizaje de Huygens, fue el más nervioso de sus carreras:
Inicialmente se había detectado una señal prometedora a partir de radiotelescopios terrestres; sin embargo, cuando llegó el momento de la recepción esperada de los datos de la sonda y las imágenes, las pantallas de control de misión permanecían en blanco…
“Sólo quería irme a llorar en un rincón”, recuerda Zarnecki.
Pronto, los datos comenzaron a gotear, y en cuestión de horas, el mundo impactado con impresionantes vistas de la superficie de Titán; especialmente sorprendentes, fueron las imágenes de un campo de roca helada, tomada después del aterrizaje.
De vuelta al laboratorio de ciencia, el equipo de SSP analizaba frenéticamente los datos de su instrumento…
Ralph Lorenz recuerda:
“El registro del “penetrómetro” indicaba que había algún tipo de corteza, y entonces habíamos empujado a la superficie sin mucha resistencia”
Y para proporcionar una nota conveniente para los medios, John Zarnecki salió con la observación, de que la superficie de Titán era “como crème Brulee”, una analogía científicamente inexacta, pero maravillosamente descriptiva.
Pero en los 6 años transcurridos desde que Huygens aterrizó en Titán, la nave nodriza Cassini, había continuado revelando los secretos de este intrigante mundo, revelando un lugar notablemente similar al que los científicos piensan que pudo ser La Tierra en su etapa primitiva.
Titán está compuesto principalmente de hielo y material rocoso, y así como con Venus antes de la era espacial, la atmósfera densa y opaca de Titán, impedía la comprensión de su superficie hasta la llegada de la misión Cassini-Huygens en 2004, incluyendo el descubrimiento de lagos de hidrocarburos líquidos en las regiones polares.
La superficie, es geológicamente joven, a pesar de las montañas y el descubrimiento de varios posibles criovolcanes, es suave, y con pocos cráteres de impacto.
Según los datos disponibles, su atmósfera podría estar compuesta principalmente de nitrógeno, pero hasta un 6% puede ser metano, y compuestos complejos de hidrocarburos.
El clima, incluyendo viento y lluvia, crea características superficiales similares a las de La Tierra, tales como dunas, ríos, lagos, mares, probablemente de metano líquido y etano; y deltas, y está dominado por patrones climáticos estacionales como en La Tierra.
Con sus líquidos, tanto superficiales como subterráneos, y su robusta atmósfera de nitrógeno, el ciclo del metano de Titán, es visto como una analogía con el ciclo del agua de La Tierra, aunque a una temperatura mucho más baja.
Además de ser uno de los principales objetivos de su misión, Titán, mediante su gravedad, se encarga de ayudar a cambiar la órbita de la sonda, permitiéndole así realizar los distintos estudios para los que fue preparada.
Esta es la razón de que las subfases que se detallan a continuación, empiecen y acaben con un sobrevuelo de Titán, salvo dónde se especifique lo contrario.
La entrada en órbita alrededor de Saturno, y el lanzamiento de la sonda Huygens:
Esta secuencia, abarcó desde el día 1 de julio de 2004, día en el que la sonda se situó en órbita alrededor de Saturno; hasta el día 15 de febrero de 2005.
Durante esta fase, la sonda realizó 3 órbitas alrededor de Saturno, y 4 sobrevuelos a Titán, incluyendo el correspondiente para recoger los datos enviados desde Titán por la sonda Huygens, además de uno de Japeto.
Además de la entrada en órbita alrededor de Saturno de la sonda Cassini, el principal evento de esta parte de la misión, fue el descenso de la sonda Huygens a Titán.
La secuencia de ocultación, duró desde el día 15 de febrero, hasta el día 7 de septiembre de 2005.
En ella, la sonda realizó 11 órbitas alrededor de Saturno, llegando a tener éstas, cierta inclinación respecto al ecuador del planeta.
Durante esta parte de la misión, se aprovechó el hecho de que Cassini podía ver cómo El Sol y La Tierra eran ocultados por los anillos del planeta para estudiar la estructura y evolución de estos últimos.
También se realizaron 4 nuevos sobrevuelos de Titán, y 3 de Encélado.
La secuencia de estudio de la magnetocola:
Esta parte de la misión, duró desde el día 7 de septiembre de 2005, hasta el día 22 de julio de 2006.
Cassini realizó durante esos 10 meses y medio, 12 órbitas alrededor de Saturno.
En su transcurso, la órbita de la nave fue cambiando hasta situarse primero en el plano ecuatorial de Saturno, y luego en el lado nocturno del planeta, para estudiar su magnetocola, y durante ella, Cassini, además de realizar un sobrevuelo de cada una de casi todas las principales lunas de Saturno, excepto Japeto y Febe, realizó 9 sobrevuelos de Titán.
La transferencia de 180º, empezó el día 22 de julio de 2006, y acabó el 30 de junio de 2007.
Durante ella, la sonda utilizó la gravedad de Titán para primero cambiar su órbita, hasta situarse prácticamente perpendicular al ecuador de Saturno, pudiendo así estudiar sus anillos y sus regiones polares desde “arriba”, y luego devolverla al plano ecuatorial de éste, y también para progresivamente situarse de nuevo en el lado diurno del planeta.
Se realizaron en total, 17 sobrevuelos de Titán, siendo la parte de la misión en la que la mayor luna de Saturno fue más veces estudiada de cerca.
Asimismo, a mediados de septiembre de 2006, la órbita de Cassini la llevó a un punto en el que El Sol sería ocultado durante varias horas por Saturno, algo que probablemente no se repetiría durante el resto de la misión.
Durante esas horas, se realizaron estudios intensivos de los anillos, y se tomaron numerosas imágenes del planeta y de éstos, pudiéndose ver en una de ellas, La Tierra próxima a los anillos.
La subfase de estudio de lunas heladas, duró desde el día 30 de junio, hasta el 31 de agosto de 2007.
La sonda orbitó Saturno, apenas un par de veces.
Esta parte de la misión, se caracteriza por estar la nave en el plano del ecuador de Saturno, habiendo varios encuentros relativamente cercanos con las lunas heladas de Saturno, además de 2 sobrevuelos de Titán.
La secuencia de alta inclinación, abarcó desde el día 31 de agosto de 2007, hasta el día 30 de junio de 2008, siendo el final de la misión primaria.
Cassini realizó 25 órbitas alrededor del planeta anillado, en las cuales, de nuevo su órbita estuvo fuertemente inclinada respecto a su ecuador, pudiendo estudiarse así, de nuevo, sus anillos y sus regiones polares.
También se realizaron un sobrevuelo de Encélado, uno de Japeto, y 9 sobrevuelos de Titán.
El 14 de enero de 2005, la sonda Huygens descendió de manera satisfactoria sobre la superficie de Titán, en una región conocida como Adiri, obteniendo imágenes durante su descenso y en la superficie.
La panorámica durante el descenso, muestra suaves colinas con canales de drenaje.
Los canales, parecen conducir a una región cercana, ancha, plana y oscura.
Parece incluso verse una zona de costa, e incluso islas, y lo que parece ser un mar de metano, todo en un ambiente brumoso.
Los científicos de La ESA, estiman que la sonda podría haber descendido sobre la región oscura.
La imagen tomada tras el aterrizaje, muestra una superficie plana cubierta por piedras en forma de guijarros redondeados.
Los guijarros, podrían estar formados en su mayoría de hielo de agua.
No hay que olvidar que, en Titán, no existe agua líquida en su superficie, aunque sí existe agua congelada; dicho hielo, está presente en forma de rocas.
Una semana después del aterrizaje, Martín Tomasko, de la Universidad de Arizona, y responsable de las cámaras de la Huygens, declaró:
“Ahora disponemos de la clave para saber lo que moldea el paisaje de Titán.
Las pruebas geológicas de precipitaciones, erosión, abrasión mecánica, y actividad fluvial que han dado forma a Titán, son muy parecidas a las que han moldeado La Tierra”
Para Jean Pierre Levreton:
“La superficie de Titán, sería parecida a un desierto en Arizona”, donde el suelo sería de hielo sucio; las rocas que se aprecian en la fotografía, serían hielos.
Las fotos muestran una compleja red de estrechos canales de drenaje, que descienden desde las brillantes montañas hasta regiones más bajas llanas y oscuras.
Hay lagos, costas e islas, asombrosamente parecidos a los de La Tierra; e incluso llueve, no cuando aterrizó la nave, pero probablemente hacía poco que lo había hecho.
Sin embargo, la analogía acaba aquí.
Titán, es un mundo gobernado por sus bajas temperaturas de –179°C, con una atmósfera de nitrógeno y metano.
Allí, el metano cumple el papel del agua en La Tierra, formando nubes en su atmósfera; cuando se condensa sobre los aerosoles forma una lluvia de metano con partículas que llena los torrentes con un material negro que fluye.
Pero ahora, los cañones y los lagos están secos porque el metano, al igual que el agua en La Tierra, se infiltra bajo el suelo de Titán, dejando en la superficie restos de materia orgánica.
Sabemos que llueve metano, porque la sonda iba provista de un sensor en forma de bastón, que fue lo primero que tocó tierra, y que luego penetró en ella:
El “penetrómetro”
Según John Zarnecki, en un primer instante encontró fuerte resistencia, de lo que se deduce que sobre la superficie hay una costra con la consistencia de la arcilla.
Los sensores detectaron transferencia de calor y evaporación de metano.
No obstante, una parte importante de los datos, se perdió debido a un fallo de comunicación a través de uno de los 2 canales de comunicaciones de los que disponía la sonda…
En marzo de 2007, La ESA, NASA, y El COSPAR, es decir, el International Commitee for Space Research; decidieron de común acuerdo, nombrar el lugar de aterrizaje de la sonda Huygens, como “Hubert Curien Memorial Station”, en memoria de Hubert Curien, primer Presidente de La Agencia Espacial Europea.
Entre otras conclusiones de los descubrimientos de Huygens, tras aterrizar en Titán, están:
La superficie sólida de Titán, es naranja, esponjosa, muy fría, y con algunas rocas dispersas sobre ella, que los científicos la compararon con “yogur”
Pudo haber algo parecido a actividad volcánica en el pasado, sólo que en lugar de lava, las erupciones habrían sido de hielo y amoníaco.
En el cuerpo celeste, se pueden detectar vientos que van en la dirección en la que el satélite rota, siendo en la superficie entre los 60 y 100 km/h de velocidad.
El satélite se encuentra a una temperatura de -180 Cº; y hay actividad geológica interna; pero se pueden encontrar pedruscos de hielo.
El día 2 de octubre de 2013, fue anunciado que el espectrómetro infrarrojo compuesto de la sonda Cassini (CIRS), detectó propileno en la baja atmósfera de este satélite, lo que se convierte en la primera detección definitiva de esta sustancia en cualquier parte del Sistema Solar, exceptuando La Tierra.
Todo lo anterior, resume en que Destination: Titan es un tour de forcé tecnológico, triunfante, de una nave espacial no tripulada, impulsada por plutonio, llamada Cassini-Huygens, que no sólo orbitó alrededor de la luna más grande de Saturno, Titán, sino que aterrizó allí en 2005.
Así, convirtiéndose en el primer aterrizaje de una nave espacial, jamás logrado en El Sistema Solar Exterior, este documental sirve para contar la historia de cómo llegó allí; pero lamentablemente no está destinada a destacarse mucho, en comparación a otras “odiseas del espacio” que hay por ahí.
Las razones, por qué, son muy claras.
En primer lugar, aterrizando en Titán, no tiene el mismo nivel de grandeza, como La Luna o Marte; aunque su descubrimiento de ser el lugar más habitable que los anteriores, lo hace particular.
Incluso con la era de la información en Internet, Titán no es popular, como los otros 2, debido a la gran distancia de La Tierra, y lo poco que se sabe sobre Titán.
También, en los términos de los más famosos satélites naturales conocidos por el hombre, está lejos del ser, el más conocido.
Ese honor, se dirige a la luna de Júpiter, Europa, que recientemente, se interesa en las noticias principales, por sus fotografías heladas de su superficie, que podrían albergar vida extraterrestre, a pesar de que Titán tenía pruebas claras de que se encontraron también cuerpos estables de líquido superficial.
Debido a este pensamiento estrecho de algunos científicos, la hipótesis de que sólo en Europa, la vida puede ser posible, a pesar de ninguna nave espacial nunca aterrizó en esa luna… en realidad, aunque la atmósfera de Titán es en gran parte nitrógeno, la luna es un ambiente prebiótico rico en complejos de química orgánica, que hace que la vida pueda suceder, independientemente de la gran cantidad de metano y gases de etano.
Por tanto, creo que el círculo científico debería centrarse más en Titán.
Otra cosa que gusto sobre este documental, es la historia de cómo se hizo la nave, Huygens.
Sin embargo, también la película pudo explorar más, en detalle, cómo llegó a ser La Agencia Espacial Europea (ESA), pues es muy poco conocida; en cambio, el enfoque de la película, resultó algo preocupante, pues se detiene demasiado en los logros del programa espacial soviético... incluso se muestra al científico principal, visitando la tumba de Karl Marx en el cementerio, desprendiendo un mal ambiente pro-comunismo.
De hecho se ve cómo John Zarnecki practica las tácticas del capitalismo, desde entonces, para conseguir su proyecto, como la gestión de persuadir a un grupo de científicos en Polonia, para proporcionar parte de la instrumentación de forma gratuita, mano de obra barata…
Sería mejor, si Destination: Titan se centrara más en los logros modernos de cada país, involucrados en este proyecto, en lugar de centrarse demasiado en los logros pasados de una nación desaparecida…
Después de todo, parece extraño que la película, rara vez hablan de cómo La Agencia Espacial Italiana (ASI) la ayudó a financiarla, y fabricó partes para ella, y cómo una compañía francesa, llamada Aérospatiale, montó la sonda con equipos e instrumentos suministrados por muchos.
Los países europeos, y cómo, La NASA, lo montó, y lo entregó al proyecto Titán, con sus cohetes.
Por lo que se dejaron por fuera a muchas agencias diferentes, de los 17 países que hicieron que Cassini-Huygens cobrara vida.
Todos ellos, merecen algo de crédito; inclusive aquellos que se arriesgaron a liberar accidentalmente dióxido de plutonio en la astrosfera, durante el lanzamiento en 1997…
Al menos, no hubo ningún percance.
En general, Destination: Titan es fascinante.
Trajo una gran cantidad de nueva información a la mesa, que entonces era desconocida, y aclara algunos conceptos erróneos acerca de la misión.
Y para pensar que apenas rayamos la superficie cósmica, y con Titán.
Recientes imágenes de radar, han demostrado sin lugar a dudas, que los lagos y los mares de metano líquido, existen en la superficie, y que las tormentas estacionales de esta sustancia súper fría, están ocurriendo sobre las regiones polares de la luna.
Si hay futuras misiones a Titán, John Zarnecki reconoce que puede estar “demasiado tiempo en el diente” para participar.
Por ahora, sin embargo, la plataforma de Huygens sigue siendo el puesto de avanzada superficial más lejano para la humanidad en El Sistema Solar.
“Touching a distant world”
Se supo que 2 artículos recientes, han publicado resultados de la sonda Huygens, donde se revela la posibilidad de existencia de vida.
La atmósfera de Titán es rica en metano, pero puesto que dicho gas es destruido constantemente por la luz ultravioleta, debe existir una fuente en Titán para mantener el nivel del mismo.
En la destrucción del metano, se produce hidrógeno y acetileno, por lo que el hidrógeno debería estar distribuido equitativamente a través de las distintas capas de la atmósfera.
Sin embargo, hay una disparidad entre la densidad de hidrógeno observada, y la esperada, pues parece que el hidrógeno desaparece en la superficie del satélite, por culpa de algún mecanismo desconocido.
La rareza de este fenómeno, y la necesidad de una fuente de metano, son indicios de la posible existencia de vida.
En 2015, un grupo de químicos de la universidad de Cornell, diseñó un modelo de pared celular, usando acrilonitrato, compuesto orgánico del nitrógeno que se da de manera natural en la atmósfera de Titán.
Se espera con ello, investigar cómo dichas células se comportarían en un ambiente de metano, y a bajas temperaturas como es en Titán.
Por otra parte, una de ficción probable, es para crear asentamientos humanos en Titán, el satélite de Saturno, es necesario aprender a extraer energía de los recursos disponibles en este cuerpo celeste.
La disponibilidad de sustancias necesarias para la vida, así como una densa atmósfera, que sirve de escudo natural contra la radiación solar, convierten a Titán en un perfecto candidato para la colonización humana.
Los investigadores estiman, que el satélite de Saturno cuenta con significativas reservas de hidrocarburos líquidos, cientos de veces superiores a las de petróleo y gas natural en La Tierra.
Los autores del estudio, opinan que una de las fuentes de energía más adecuadas para los asentamientos en Titán, podrían ser las centrales nucleares.
Para el funcionamiento de los reactores, es necesario el combustible radiactivo, isótopos de uranio, que puede traerse desde La Tierra, o producirse de rocas de silicatos.
Sin embargo, lo más probable es que se encuentre profundamente bajo el agua y el hielo, por lo que su extracción de las entrañas del satélite sería muy larga y costosa.
Otra forma de generar electricidad, podría ser la combustión de metano, y una posterior electrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno.
Esta reacción requiere energía, por tanto, los investigadores sugieren usar las centrales nucleares para ponerla en marcha.
Por otra parte, la hidrogenación del acetileno, que permite producir 376 kJ por mol de sustancia, podría ser más eficaz.
El acetileno y el hidrógeno, en este caso, podrían ser extraídos de la atmósfera de Titán.
Los científicos también consideran que, debido a la presencia de los mares de hidrocarburos, se puede construir una central hidroeléctrica en el satélite.
Todo es cuestión de soñar, el equipo que llevó a Huygens a Titán, lo vieron como un sueño, uno que se hizo posible.

“I think it shows our sphere of influence, if you like, our sphere of knowledge expanding beyond the Earth.
Our machines have put their foot on the surface of Titan.
We've shown that we can do it.
It's part of that process of exploration that I think we've always done.
It's part of what defines us as human beings”



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