Cómo los científicos diseñaron la muerte final de Cassini

Todavía no había amanecido en la costa oeste de Estados Unidos cuando la nave espacial Cassini envió su mensaje final a la Tierra y comenzó su caída suicida en Saturno. En el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, científicos e ingenieros se congregaron en una sala de control de la misión repleta, mientras otros observaban la señal que se desarrollaba en el campus del Instituto de Tecnología de California. Justo después de las 4:55 am hora local, 15 de septiembre de 2017, el pequeño orbitador terminó su misión de 20 años.

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"Lo comparo con un boxeador invicto, o un jugador de béisbol que se retira al final de la temporada", dijo Brent Buffington, un ingeniero aeroespacial de JPL que ayudó a trazar el camino de Cassini en los últimos seis años y medio. "Salieron en sus términos".

Aún así, Cassini logró exprimir la última gota de ciencia posible cuando llegó a su fin en las densas nubes de Saturno. Incluso mientras se precipitaba hacia el olvido, también estaba investigando la atmósfera del planeta por primera vez. Esto era característico del orbitador, que ha estado descubriendo tesoros de ideas increíbles sobre Saturno y sus lunas desde que llegó al planeta anillado en 2004. La vida de la misión se extendió no una sino dos veces para darle a la nave más tiempo para explorar los misterios de Saturno. .

Cassini tampoco se detuvo en Saturno: la nave espacial atravesó el espeso smog de la luna más grande de Saturno, Titán, para descubrir lagos de metano y etano, el único líquido que se sabe que existe en un planeta que no es la Tierra. Develó extrañas formas terrestres, desde dunas hasta laberintos y posibles volcanes de hielo. Cassini también capturó imágenes increíbles de géiseres que brotaban del polo sur de la luna helada Encelado, y descubrió un océano líquido escondido debajo de la corteza helada de la luna.

Estas y otras observaciones han ayudado a demostrar que nuestro sistema solar está lleno de mundos oceánicos, y que la vida puede evolucionar e incluso prosperar lejos del sol.

En última instancia, fue la preocupación de la NASA por Encelado y Titán lo que obligó a la muerte de Cassini. Ambos mundos están maduros para que la vida evolucione por sí misma, y ​​los científicos esperan buscar posibles signos en futuras misiones. Una preocupación muy real es la posibilidad de contaminar este tipo de mundos con nuestros microbios (hasta el punto de que tenemos una Oficina de Protección Planetaria entera dedicada a evitar que eso suceda).

"Lo último que queremos hacer es contaminar estos cuerpos prístinos con los microbios de la Tierra que podrían estar en nuestra nave espacial", dijo Buffington. Así que él y el equipo de navegación se sentaron para descubrir cómo maximizar la cantidad de ciencia que podían obtener de Cassini, mientras mantenían estos mundos potencialmente habitables libres de contaminación.

El equipo de navegación persiguió varias órbitas potenciales para Cassini una vez que su tanque de combustible estaba vacío, dijo Buffington. Podrían estacionar la nave espacial en órbita permanente alrededor de Saturno, enviando información sobre el sistema en los próximos años. Podrían romperlo en los anillos para ver cómo reaccionarían, una colisión que también podría proporcionar información. Podrían estrellarlo en una de las muchas lunas de Saturno. O podría abandonar el sistema por completo, viajando a otro planeta gigante o los extraños asteroides del sistema solar exterior.

Cada posibilidad se presentó al equipo científico, que buscó la mejor manera de aprovechar al máximo los últimos días de la nave espacial. El proceso de selección fue, dice Buffington, "el darwinismo en su máxima expresión".

Chocar contra los anillos fue rápidamente descartado. Tratar de demostrar que ninguna de las piezas resultantes terminaría cayendo, y potencialmente contaminando, Titán o Encelado era casi imposible. Explorar otro mundo también fue rechazado, dada la cantidad de preguntas pendientes sobre Saturno.

Y aunque una órbita eterna alrededor de Saturno sonaba bien, había un gran problema: Titán, uno de los mundos que esperaban preservar, tenía el potencial de causar caos, y algún día podría enviar a Cassini en espiral hacia una de las lunas habitables.

Entonces el equipo decidió poner el poder de Titán a buen trabajo. Buffington, quien dejó la misión en 2012 pero regresó al JPL para presenciar el gran final de Cassini, dijo que uno de los principales avances fue la comprensión de que la luna masiva podría usarse como un caballo de batalla. Es decir, los ingenieros podrían aprovechar el hecho de que, cuando un cuerpo pequeño pasa por un cuerpo móvil más grande, la trayectoria del cuerpo pequeño se altera de una manera que los científicos pueden calcular y predecir.

"Se podría usar una sola ayuda de gravedad de Titán para saltar todo el sistema de anillos principal", permitiendo que la nave espacial bordee la zona de peligro y viaje entre el planeta y sus anillos, dijo.

Después de que el equipo de navegación trazó las órbitas finales de Cassini media década antes de su desaparición, enviaron los planes a los controladores de vuelo de Cassini. Cada 10 semanas, enviaban un paquete de comandos de navegación a la nave espacial. No trazaron el rumbo, pero son los que se aseguran de que Cassini lo reciba.

"Nos entregan la trayectoria de referencia y luego la volamos", dijo David Doody, jefe del departamento de Operaciones de Vuelo en Tiempo Real de JPL. Doody y su equipo de siete "Ases" (que es el nombre oficial de los ingenieros que hablan con la nave espacial en tiempo real) introducen las pequeñas maniobras que colocan a la nave espacial donde debe estar. Pero si bien ayudaron a empujar a Cassini por el camino correcto, fue Titán y su gran abuela quienes hicieron el trabajo pesado.

"Titan es nuestro gran motor", dijo Doody. Si Cassini viajaba por la autopista, continuó, los Ases serían responsables de mantenerlo en el carril correcto. Pero la luna masiva ejerce el mayor control. "Titán es nuestra rampa", dijo.

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En abril, la muerte de Saturno se hizo inevitable. Fue entonces cuando los efectos gravitacionales de un sobrevuelo de Titán llevaron al último cambio en una serie de cambios que apuntaron a Cassini directamente a Saturno, sin posibilidad de escapar. Incluso si los planificadores de la misión hubieran cambiado de opinión de alguna manera, los pequeños propulsores hechos para pequeños cambios no serían lo suficientemente potentes como para sacar el satélite del curso acelerado que Titán lo había puesto.

A las 3:53 am del 13 de septiembre, el ingeniero de operaciones de la misión Cassini, Michael Staab, cargó el último ajuste a la nave espacial. Staab estaba en la consola dos semanas antes de la Gran Final para enviar el último paquete que Cassini recibiría, el empujón final de los propulsores que lo pondría en un camino preciso hacia su desaparición. Aunque el curso de la nave espacial ya estaba establecido, esta última serie de comandos selló su destino.

¿Sentía algún arrepentimiento?

"Soy un ingeniero desalmado", se rió, sentado en la consola Ace horas antes de que la nave espacial llegara a su destino. A diferencia de muchos de los científicos, que se refieren a Cassini como "ella", Staab nos recordó que Cassini es un robot, que hace lo que está diseñado para hacer.

Para Doody, no era la primera vez que sonaba la sentencia de muerte en un querido satélite. En 1994, envió el comando final a la nave espacial Magellan de la NASA que le dijo que se agachara en las nubes de Venus. Pero aunque Magellan requirió un comando único y específico para cumplir con su desaparición, el camino final de Cassini requirió una serie de cambios incrementales que tardaron media década en llegar. "Esta vez, es muy elegante", dijo Doody.

Mientras Cassini se lanzaba a la atmósfera de Saturno, Doody estaba en control de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en California. Los telescopios de los telescopios de la Red del Espacio Profundo en Australia, España y California conectan el control de la misión con satélites que se sumergen en las profundidades del espacio. Una placa en el piso al lado de la consola Cassini Ace identifica el control de la misión como "el centro del universo".

Después de trabajar en la misión desde el principio, dice Doody, la conclusión se siente emocionante y final. "Este es el final de un compromiso de 20 años", dijo. "Ha sido sangre, sudor y lágrimas todo el tiempo, y ahora que se acabó, es como saltar de un acantilado".

Staab también estaba de pie en el control de la misión, trabajando 27 horas seguidas y sirviendo como el As de respaldo para la Gran Final. "Estoy triste de verlo desaparecer", dijo. "Pero estoy muy orgulloso de lo que logramos".

Buffington también estaba en JPL, aunque no dentro del control de la misión. Al igual que Staab, dice que no se emocionó demasiado con la nave espacial, sino que guardó su admiración por los científicos e ingenieros que hicieron posible esta misión.

"Si hay alguna emoción involucrada, es solo agradecer a la gente por el increíble trabajo que hicieron en ingeniería y construcción de la nave espacial antes de que yo tuviera la edad suficiente para escribir mi nombre", dijo.

Cassini encontró su destino de fuego con la ayuda de controladores de vuelo, ingenieros y Titán, pero su legado continuará en los años venideros. La información que proporcionó sobre el sistema de Saturno, incluidas sus mediciones finales de la atmósfera del planeta, estimulará más de una década de investigación.

"Cassini nos está inspirando a todos, jóvenes y viejos, a seguir mirando y preguntándonos qué hay ahí afuera", dijo Buffington.