Amanecer (nave espacial)
NASA orbiter mission to asteroid Vesta and dwarf planet Ceres (2007–2018)

Amanecer
Ilustración de la nave espacial Dawn
Tipo de misiónOrbitador Vesta / Ceres
OperadorNASA  / JPL
Identificación de COSPAR2007-043A
SATCAT N.º32249
Sitio webciencia.nasa.gov
Duración de la misión11 años, 1 mes y 5 días [1] [2]
Propiedades de las naves espaciales
FabricanteCiencias orbitales [3]
JPL
UCLA
Lanzamiento masivo1.217,7 kg (2.684,6 libras) [4]
Masa seca747,1 kg (1647,1 libras) [4]
Dimensiones1,64 × 19,7 × 1,77 m (5,4 × 65 × 5,8 pies) [4]
Fuerza10 kW a 1 UA [4]
1,3 kW a 3 UA [5]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento27 de septiembre de 2007, 11:34  UTC [6] (2007-09-27UTC11:34)
CoheteDelta II 7925H
D-327
Sitio de lanzamiento SLC-17B de Cabo Cañaveral
ContratistaAlianza de lanzamiento unida
Fin de la misión
DesechoDesmantelado
Último contacto30 de octubre de 2018 [7]
Fecha de descomposición~2038 [8]
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaCeres
RégimenAltamente elíptica
Semieje mayor2.475,1356 km (1.537,9780 millas) [9]
Excentricidad0,7952  [9]
Altitud del periapsis37,004 kilómetros (22,993 millas)
Altitud de apoapsis3.973,866 kilómetros (2.469,246 millas)
Inclinación76.1042° [9]
Período1.628,68 minutos [9]
RAAN−79,4891° [9]
Argumento de periapsis164.1014° [9]
Época30 de octubre de 2018, 00:00:00 UTC [9]
Sobrevuelo de Marte
Aproximación más cercana18 de febrero de 2009, 00:27:58 UTC [6]
Distancia542 kilómetros (337 millas) [6]
4. Orbitador Vesta
Inserción orbital16 de julio de 2011, 04:47 UTC [10]
Salida orbital5 de septiembre de 2012, 06:26 UTC [6]
1 orbitador ceres
Inserción orbital6 de marzo de 2015, 12:29 UTC [6]

Parche de la misión del amanecer

Dawn es una sonda espacial retiradaque fue lanzada por la NASA en septiembre de 2007 con la misión de estudiar dos de los tres protoplanetas conocidos del cinturón de asteroides : Vesta y Ceres . [1] En el cumplimiento de esa misión, la novena en el Programa Discovery de la NASA , Dawn entró en órbita alrededor de Vesta el 16 de julio de 2011 y completó una misión de reconocimiento de 14 meses antes de partir hacia Ceres a fines de 2012. [11] [12] Entró en órbita alrededor de Ceres el 6 de marzo de 2015. [13] [14] En 2017, la NASA anunció que la misión planificada de nueve años se extendería hasta quese agotara el suministro de combustible de hidracina de la sonda. [15] El 1 de noviembre de 2018, la NASA anunció que Dawn había agotado su hidracina y la misión finalizó. La sonda abandonada permanece en una órbita estable alrededor de Ceres. [16]

Dawn es la primera nave espacial que ha orbitado dos cuerpos extraterrestres, [17] la primera nave espacial que ha visitado Vesta o Ceres, y la primera que ha orbitado un planeta enano. [18]

La misión Dawn fue administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , con componentes de naves espaciales aportados por socios europeos de Italia, Alemania, Francia y los Países Bajos. [19] Fue la primera misión exploratoria de la NASA en utilizar propulsión iónica , lo que le permitió entrar y salir de la órbita de dos cuerpos celestes. Las misiones multiobjetivo anteriores que utilizaban cohetes propulsados ​​por motores químicos , como el programa Voyager , estaban restringidas a sobrevuelos . [5]

Historial del proyecto

Antecedentes tecnológicos

SERT-1: primera nave espacial de la NASA con motor iónico ; [20] lanzada el 20 de julio de 1964. [21]

El primer propulsor iónico en funcionamiento en los EE. UU. fue construido por Harold R. Kaufman en 1959 en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Ohio . El propulsor era similar al diseño general de un propulsor iónico electrostático enrejado con mercurio como propulsor. Durante la década de 1960 se realizaron pruebas suborbitales del motor y en 1964 se probó el motor en un vuelo suborbital a bordo del Space Electric Rocket Test 1 (SERT 1). Funcionó con éxito durante los 31 minutos planificados antes de volver a caer a la Tierra. [22] A esta prueba le siguió una prueba orbital, SERT-2, en 1970.

Deep Space 1 (DS1), que la NASA lanzó en 1998, demostró el uso de larga duración de un propulsor de iones propulsado por xenón en una misión científica, [23] y validó una serie de tecnologías, incluido el propulsor de iones electrostático NSTAR , además de realizar un sobrevuelo de un asteroide y un cometa. [24] Además del propulsor de iones, entre las otras tecnologías validadas por el DS1 estaba el Small Deep Space Transponder , que se utiliza en Dawn para comunicaciones de largo alcance. [24]

Selección del programa Discovery

Se presentaron veintiséis propuestas al concurso del Programa Discovery , con un presupuesto inicialmente previsto de 300 millones de dólares. [25] En enero de 2001, se seleccionaron tres semifinalistas para un estudio de diseño de fase A: Dawn, Kepler e INSIDE Jupiter. [26] En diciembre de 2001, la NASA seleccionó las misiones Kepler y Dawn para el programa Discovery. [25] Ambas misiones fueron seleccionadas inicialmente para un lanzamiento en 2006. [25]

Cancelación y restablecimiento

El estatus de la misión Dawn cambió varias veces. El proyecto fue cancelado en diciembre de 2003, [27] y luego reanudado en febrero de 2004. En octubre de 2005, el trabajo en la misión Dawn se suspendió y en enero de 2006 la prensa habló de la misión como "pospuesta indefinidamente", a pesar de que la NASA no había hecho ningún anuncio nuevo sobre su estatus. [28] El 2 de marzo de 2006, la NASA volvió a cancelar la misión Dawn . [29]

El fabricante de la nave espacial, Orbital Sciences Corporation , apeló la decisión de la NASA, ofreciendo construir la nave espacial al costo, renunciando a cualquier beneficio para ganar experiencia en un nuevo campo de mercado. La NASA luego puso la cancelación bajo revisión, [30] y el 27 de marzo de 2006, se anunció que la misión no sería cancelada después de todo. [31] [32] En la última semana de septiembre de 2006, la integración de la carga útil del instrumento de la misión Dawn alcanzó su plena funcionalidad. Aunque originalmente se proyectó que costaría 373 millones de dólares estadounidenses, los sobrecostos inflaron el costo final de la misión a 446 millones de dólares estadounidenses en 2007. [33] Christopher T. Russell fue elegido para dirigir el equipo de la misión Dawn .

Antecedentes científicos

Comparación de escala entre Vesta, Ceres y la Luna

La misión Dawn fue diseñada para estudiar dos grandes cuerpos en el cinturón de asteroides con el fin de responder preguntas sobre la formación del Sistema Solar , así como para probar el rendimiento de sus propulsores iónicos en el espacio profundo. [1] Ceres y Vesta fueron elegidos como dos protoplanetas contrastantes , el primero aparentemente "húmedo" (es decir, helado y frío) y el otro "seco" (es decir, rocoso), cuya acreción fue terminada por la formación de Júpiter . Los dos cuerpos proporcionan un puente en la comprensión científica entre la formación de planetas rocosos y los cuerpos helados del Sistema Solar, y bajo qué condiciones un planeta rocoso puede contener agua. [34]

El 24 de agosto de 2006, la Unión Astronómica Internacional (UAI) adoptó una nueva definición de planeta , que introdujo el término " planeta enano " para los mundos elipsoidales que eran demasiado pequeños para calificar como planetas al "limpiar su entorno orbital" de otra materia en órbita. Dawn es la primera misión que estudia un planeta enano y llegó a Ceres unos meses antes de la llegada de la sonda New Horizons a Plutón en julio de 2015.

Imagen del amanecer de Ceres desde 13.600 km, 4 de mayo de 2015

Ceres comprende un tercio de la masa total del cinturón de asteroides. Sus características espectrales sugieren una composición similar a la de una condrita carbonácea rica en agua . [35] Vesta, un asteroide acondrítico más pequeño y pobre en agua que comprende una décima parte de la masa del cinturón de asteroides, ha experimentado un calentamiento y una diferenciación significativos . Muestra signos de un núcleo metálico , una densidad similar a la de Marte y flujos basálticos similares a los de la Luna. [36]

La evidencia disponible indica que ambos cuerpos se formaron muy temprano en la historia del Sistema Solar, por lo que se conserva un registro de eventos y procesos desde el momento de la formación de los planetas terrestres. La datación por radionúclidos de fragmentos de meteoritos que se cree que provienen de Vesta sugiere que Vesta se diferenció rápidamente, en tres millones de años o menos. Los estudios de evolución térmica sugieren que Ceres debe haberse formado algún tiempo después, más de tres millones de años después de la formación de los CAI (los objetos más antiguos conocidos de origen en el Sistema Solar). [36]

Además, Vesta parece ser la fuente de muchos objetos más pequeños en el Sistema Solar. La mayoría (pero no todos) de los asteroides cercanos a la Tierra de tipo V , y algunos asteroides del cinturón principal exterior, tienen espectros similares a Vesta, y por eso se los conoce como vestoides . Se cree que el cinco por ciento de las muestras de meteoritos encontradas en la Tierra, los meteoritos howardita-eucrita-diogenita (HED), son el resultado de una o más colisiones con Vesta.

Se cree que Ceres puede tener un interior diferenciado; [37] su achatamiento parece demasiado pequeño para un cuerpo indiferenciado, lo que indica que consiste en un núcleo rocoso cubierto con un manto helado . [37] Hay una gran colección de muestras potenciales de Vesta accesibles a los científicos, en forma de más de 1.400 meteoritos HED, [38] que brindan información sobre la historia geológica y la estructura de Vesta. Se cree que Vesta consiste en un núcleo metálico de hierro y níquel, un manto rocoso de olivino y una corteza superpuestos . [39] [40] [41]

  • El primer mapa en color de Ceres realizado por Dawn (color exagerado, marzo de 2015)
    El primer mapa en color de Ceres realizado por Dawn (color exagerado, marzo de 2015)

Objetivos

Animación de la trayectoria de Dawn desde el 27 de septiembre de 2007 hasta el 5 de octubre de 2018
   Amanecer   ·   Tierra  ·   Marte  ·   4 Vesta   ·   1 Ceres
Trayectoria aproximada del vuelo de Dawn

El objetivo de la misión Dawn era caracterizar las condiciones y los procesos del primer eón del Sistema Solar investigando en detalle dos de los protoplanetas más grandes que permanecen intactos desde su formación. [1] [42]

Aunque la misión ha finalizado, los análisis e interpretaciones de los datos continuarán durante muchos años. La cuestión principal que aborda la misión es el papel del tamaño y del agua en la determinación de la evolución de los planetas. [42] Ceres y Vesta son cuerpos muy adecuados para abordar esta cuestión, ya que son dos de los protoplanetas más masivos. Ceres es geológicamente muy primitivo y helado, mientras que Vesta es evolucionado y rocoso. Se cree que sus características contrastantes son el resultado de que se formaron en dos regiones diferentes del Sistema Solar primitivo. [42]

Hay tres motivos científicos principales que impulsan la misión. En primer lugar, la misión Dawn puede capturar los primeros momentos del origen del Sistema Solar, lo que permite conocer las condiciones en las que se formaron estos objetos. En segundo lugar, Dawn determina la naturaleza de los elementos básicos a partir de los cuales se formaron los planetas terrestres, mejorando así la comprensión científica de esta formación. Por último, contrasta la formación y evolución de dos planetas pequeños que siguieron caminos evolutivos muy diferentes, lo que permite a los científicos determinar qué factores controlan esa evolución. [42]

Instrumentos

Encuadre de la vista de la cámara de los puntos brillantes de Ceres

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA se encargó de la planificación y gestión generales de la misión, del desarrollo del sistema de vuelo y de la carga científica, y proporcionó el sistema de propulsión iónica . Orbital Sciences Corporation proporcionó la nave espacial, que constituyó la primera misión interplanetaria de la empresa. El Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) proporcionaron las cámaras de encuadre, la Agencia Espacial Italiana proporcionó el espectrómetro cartográfico y el Laboratorio Nacional de Los Álamos proporcionó el espectrómetro de rayos gamma y neutrones . [5]

  • Cámara de encuadre (FC)  – Se volaron dos cámaras de encuadre redundantes. Cada una utilizó un sistema óptico refractivo af/7.9 con una longitud focal de 150 mm. [43] [44] Un dispositivo acoplado por carga (CCD) de transferencia de fotogramas , un Thomson TH7888A, [44] en el plano focal tiene 1024 × 1024 píxeles sensibles de 93 μrad, que generan imágenes de un campo de visión de 5,5° x 5,5° . Una rueda de filtros de 8 posiciones permite imágenes pancromáticas (filtro transparente) y espectralmente selectivas (7 filtros de banda estrecha). El filtro más amplio permite obtener imágenes en longitudes de onda de 400 a 1050 nm. La computadora FC es un sistema Xilinx personalizado y endurecido contra la radiación con un núcleo LEON2 y 8 GiB de memoria. [44] La cámara ofreció resoluciones de 17 m/píxel para Vesta y 66 m/píxel para Ceres. [44] Debido a que la cámara de encuadre era vital tanto para la ciencia como para la navegación, la carga útil tenía dos cámaras idénticas y físicamente separadas (FC1 y FC2) para redundancia, cada una con su propia óptica, electrónica y estructura. [5] [45]
  • Espectrómetro de infrarrojos y visible (VIR)  – Este instrumento es una modificación del espectrómetro de imágenes térmicas de infrarrojos y visibles utilizado en las naves espaciales Rosetta y Venus Express . Su herencia proviene del espectrómetro de mapeo de infrarrojos y visibles de la sonda Cassini , que orbita Saturno . Los marcos espectrales VIR del espectrómetro son 256 (espaciales) × 432 (espectrales), y la longitud de la rendija es de 64 mrad . El espectrómetro de mapeo incorpora dos canales, ambos alimentados por una sola rejilla. Un CCD produce marcos de 0,25 a 1,0 μm, mientras que una matriz de fotodiodos de HgCdTe enfriados a aproximadamente 70 K abarca el espectro de 0,95 a 5,0 μm. [5] [46]
  • Detector de rayos gamma y neutrones (GRaND) ​​[47]  – Este instrumento se basa en instrumentos similares que volaron en las misiones espaciales Lunar Prospector y Mars Odyssey . Tenía 21 sensores con un campo de visión muy amplio. [43] Se utilizó para medir las abundancias de los principales elementos formadores de rocas (oxígeno, magnesio, aluminio, silicio, calcio, titanio y hierro) y potasio, torio, uranio y agua (inferido a partir del contenido de hidrógeno) en el metro superior de la superficie de Vesta y Ceres. [48] [49] [50] [51] [52] [53]

Se consideró la posibilidad de utilizar un magnetómetro y un altímetro láser para la misión, pero finalmente no se utilizaron. [54]

Presupuesto

Amanecer antes de la encapsulación en su plataforma de lanzamiento el 1 de julio de 2007

Dimensiones

Con sus paneles solares en la posición de lanzamiento retraída, la nave espacial Dawn tiene 2,36 metros (7,7 pies) de ancho. Con sus paneles solares completamente extendidos, Dawn tiene 19,7 m (65 pies) de ancho. [55] Los paneles solares tienen una superficie total de 36,4 m2 ( 392 pies cuadrados). [56] La antena principal tiene cinco pies (1,24 metros) de diámetro. [17]

Sistema de propulsión

La nave espacial Dawn fue propulsada por tres propulsores de iones de xenón derivados de la tecnología NSTAR utilizada por la nave espacial Deep Space 1 , [57] utilizando uno a la vez. Tienen un impulso específico de 3.100 s y producen un empuje de 90 mN. [58] Toda la nave espacial, incluidos los propulsores de propulsión iónica, fue impulsada por un  panel solar fotovoltaico de arseniuro de galio de triple unión de 10 kW (a 1 UA ) fabricado por Dutch Space. [59] [60] A Dawn se le asignaron 247 kg (545 lb) de xenón para su aproximación a Vesta, y llevó otros 112 kg (247 lb) para llegar a Ceres, [61] de una capacidad total de 425 kg (937 lb) de propulsor a bordo . [62] Con el propulsor que llevaba, Dawn fue capaz de realizar un cambio de velocidad de aproximadamente 11 km/s durante el transcurso de su misión, mucho más que cualquier nave espacial anterior lograda con propulsor a bordo después de la separación de su cohete de lanzamiento. [61] Sin embargo, el empuje fue muy suave; tomó cuatro días a toda velocidad para acelerar a Dawn de cero a 60 mph (96 km/h). [17] Dawn es la primera misión puramente exploratoria de la NASA que utiliza motores de propulsión iónica. [63] La nave espacial también tiene doce propulsores de hidracina de 0,9 N para el control de actitud (orientación), que también se utilizaron para ayudar en la inserción orbital. [64]

La nave espacial Dawn logró alcanzar un nivel récord de propulsión gracias a su motor de iones. [65] La NASA destacó tres áreas específicas de excelencia: [66]

  • Primero en orbitar dos cuerpos astronómicos diferentes (sin incluir la Tierra).
  • Récord de propulsión solar-eléctrica , incluido un cambio de velocidad en el espacio de 25.700 mph (11,49 km/s). Esto supone 2,7 veces el cambio de velocidad por propulsión iónica solar-eléctrica que el récord anterior.
  • Se alcanzaron 5,9 años de funcionamiento del motor de iones el 7 de septiembre de 2018. Esta cantidad de tiempo de funcionamiento equivale al 54 % del tiempo de Dawn en el espacio exterior.

Microchip de divulgación

Dawn lleva un chip de memoria con los nombres de más de 360.000 entusiastas del espacio. [67] Los nombres se enviaron en línea como parte de un esfuerzo de divulgación pública entre septiembre de 2005 y el 4 de noviembre de 2006. [68] El microchip, que tiene dos centímetros de diámetro, se instaló el 17 de mayo de 2007, sobre el propulsor iónico delantero de la nave espacial, debajo de su antena de alta ganancia . [69] Se fabricó más de un microchip, y se exhibió una copia de seguridad en el evento Open House de 2007 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California.

Resumen de la misión

Preparativos para el lanzamiento

El 10 de abril de 2007, la nave espacial llegó a la subsidiaria Astrotech Space Operations de SPACEHAB, Inc. en Titusville, Florida , donde se preparó para el lanzamiento. [70] [71] El lanzamiento estaba originalmente programado para el 20 de junio, pero se retrasó hasta el 30 de junio debido a demoras en las entregas de piezas. [72] Una grúa rota en la plataforma de lanzamiento, utilizada para elevar los cohetes propulsores sólidos , retrasó aún más el lanzamiento durante una semana, hasta el 7 de julio; antes de esto, el 15 de junio, la segunda etapa se izó con éxito a su posición. [73] Un percance en las instalaciones de Astrotech Space Operations, que involucró un ligero daño a uno de los paneles solares, no tuvo efecto en la fecha de lanzamiento; sin embargo, el mal tiempo hizo que el lanzamiento se retrasara al 8 de julio. Los problemas de seguimiento de rango retrasaron el lanzamiento al 9 de julio y luego al 15 de julio. La planificación del lanzamiento se suspendió entonces para evitar conflictos con la misión Phoenix a Marte, que se lanzó con éxito el 4 de agosto.

Lanzamiento

Lanzamiento de Dawn en un cohete Delta II desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 17 de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 27 de septiembre de 2007

El lanzamiento de Dawn fue reprogramado para el 26 de septiembre de 2007, [74] [75] [76] y luego para el 27 de septiembre, debido a que el mal tiempo retrasó el abastecimiento de combustible de la segunda etapa, el mismo problema que retrasó el intento de lanzamiento del 7 de julio. La ventana de lanzamiento se extendió desde las 07:20 a las 07:49 EDT (11:20 a 11:49 GMT ). [77] Durante la última espera incorporada en T−4 minutos, un barco entró en el área de exclusión en alta mar, la franja de océano donde probablemente caerían los propulsores del cohete después de la separación. Después de ordenarle al barco que abandonara el área, el lanzamiento tuvo que esperar hasta el final de una ventana para evitar colisiones con la Estación Espacial Internacional . [78] Dawn finalmente fue lanzado desde la plataforma 17-B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en un cohete Delta 7925-H [79] a las 07:34 EDT, [80] [81] [82] alcanzando la velocidad de escape con la ayuda de una tercera etapa de combustible sólido estabilizada por giro . [83] [84] Después de eso, los propulsores iónicos de Dawn tomaron el control.

Tránsito a Vesta

Después de las pruebas iniciales, durante las cuales los propulsores iónicos acumularon más de 11 días y 14 horas de funcionamiento, Dawn comenzó la propulsión de crucero de largo plazo el 17 de diciembre de 2007. [85] El 31 de octubre de 2008, Dawn completó su primera fase de propulsión para enviarla a Marte para un vuelo de asistencia gravitatoria en febrero de 2009. Durante esta primera fase de crucero interplanetario, Dawn pasó 270 días, o el 85% de esta fase, utilizando sus propulsores. Gastó menos de 72 kilogramos de propulsor de xenón para un cambio total de velocidad de 1,81 km/s. El 20 de noviembre de 2008, Dawn realizó su primera maniobra de corrección de trayectoria (TCM1), encendiendo su propulsor número 1 durante 2 horas y 11 minutos.

Imagen NIR en escala de grises de Marte (noroeste de Tempe, Tierra ), tomada por Dawn durante su sobrevuelo de 2009

Dawn realizó su aproximación más cercana (549 km) a Marte el 17 de febrero de 2009, durante una exitosa asistencia gravitacional. [86] [87] Este sobrevuelo redujo la velocidad orbital de Marte en aproximadamente 2,5 cm (1 pulgada) por cada 180 millones de años. [17] Ese día, la nave espacial se puso en modo seguro , lo que resultó en cierta pérdida de adquisición de datos. Se informó que la nave espacial volvió a estar en pleno funcionamiento dos días después, sin impacto en la misión posterior identificada. Se informó que la causa principal del evento fue un error de programación de software. [88]

Para viajar desde la Tierra hasta sus objetivos, Dawn se desplazó en una trayectoria espiral alargada hacia afuera. La cronología real de Vesta y la cronología estimada [ necesita actualización ] de Ceres son las siguientes: [2]

  • 27 de septiembre de 2007: lanzamiento
  • 17 de febrero de 2009: Asistencia gravitacional en Marte
  • 16 de julio de 2011: Llegada y captura de Vesta
  • 11 al 31 de agosto de 2011: órbita de sondeo de Vesta
  • 29 de septiembre – 2 de noviembre de 2011: primera órbita a gran altitud de Vesta
  • 12 de diciembre de 2011 – 1 de mayo de 2012: Órbita de baja altitud de Vesta
  • 15 de junio – 25 de julio de 2012: Segunda órbita de gran altitud de Vesta
  • 5 de septiembre de 2012: Salida de Vesta
  • 6 de marzo de 2015: llegada a Ceres
  • 30 de junio de 2016: Fin de las operaciones primarias de Ceres
  • 1 de julio de 2016: Comienza la misión extendida a Ceres [89]
  • 1 de noviembre de 2018: Fin de la misión

Enfoque de Vesta

A medida que Dawn se acercaba a Vesta, el instrumento Framing Camera tomó imágenes de resolución cada vez mayor, que fueron publicadas en línea y en conferencias de prensa de la NASA y el MPI.

  • 14 de junio de 2011 265.000 km (165.000 mi)
    14 de junio de 2011
    265.000 km (165.000 mi)
  • 24 de junio de 2011 152.000 km (94.000 mi)
    24 de junio de 2011
    152.000 km (94.000 mi)
  • 1 de julio de 2011 100.000 km (62.000 millas)
    1 de julio de 2011
    100.000 km (62.000 millas)
  • 9 de julio de 2011 41.000 km (25.000 millas)
    9 de julio de 2011
    41.000 km (25.000 millas)

El 3 de mayo de 2011, Dawn adquirió su primera imagen de aproximación a 1.200.000 km de Vesta y comenzó su fase de aproximación al asteroide. [90] El 12 de junio, la velocidad de Dawn en relación con Vesta se redujo en preparación para su inserción orbital 34 días después. [91] [92]

Dawn estaba programada para ser insertada en órbita a las 05:00 UTC del 16 de julio después de un período de propulsión con sus motores iónicos. Debido a que su antena estaba apuntando lejos de la Tierra durante el empuje, los científicos no pudieron confirmar de inmediato si Dawn realizó o no la maniobra con éxito. La nave espacial se reorientaría a continuación y estaba programado que se registrara a las 06:30 UTC del 17 de julio . [93] La NASA confirmó más tarde que recibió telemetría de Dawn que indicaba que la nave espacial entró con éxito en órbita alrededor de Vesta, lo que la convirtió en la primera nave espacial en orbitar un objeto en el cinturón de asteroides. [94] [95] No se pudo confirmar el momento exacto de la inserción, ya que dependía de la distribución de masa de Vesta, que no se conocía con precisión y en ese momento solo se había estimado. [96]

Órbita de Vesta

Después de ser capturada por la gravedad de Vesta y entrar en su órbita el 16 de julio de 2011, [97] Dawn se movió a una órbita más baja y cercana haciendo funcionar su motor de iones de xenón con energía solar. El 2 de agosto, detuvo su aproximación en espiral para entrar en una órbita de reconocimiento de 69 horas a una altitud de 2750 km (1710 mi). Asumió una órbita de mapeo de alta altitud de 12,3 horas a 680 km (420 mi) el 27 de septiembre, y finalmente entró en una órbita de mapeo de baja altitud de 4,3 horas a 210 km (130 mi) el 8 de diciembre. [98] [99] [100]

Animación de la trayectoria de Dawn alrededor de Vesta 4 desde el 15 de julio de 2011 hasta el 10 de septiembre de 2012
   Amanecer  ·   4 Vesta
  • 17 de julio de 2011 16.000 km (9.900 millas)
    17 de julio de 2011
    16.000 km (9.900 millas)
  • 18 de julio de 2011 10.500 km (6.500 millas)
    18 de julio de 2011
    10.500 km (6.500 millas)
  • 23 de julio de 2011 5.200 km (3.200 millas)
    23 de julio de 2011
    5.200 km (3.200 millas)
  • 24 de julio de 2011 5.200 km (3.200 millas)
    24 de julio de 2011
    5.200 km (3.200 millas)

En mayo de 2012, el equipo de Dawn publicó los resultados preliminares de su estudio de Vesta, incluidas las estimaciones del tamaño del núcleo rico en metales de Vesta, que se teoriza que tiene 220 km (140 mi) de diámetro. Los científicos afirmaron que creen que Vesta es el "último de su tipo", el único ejemplo restante de los grandes planetoides que se unieron para formar los planetas rocosos durante la formación del Sistema Solar. [97] [101] En octubre de 2012, se publicaron más resultados de Dawn sobre el origen de manchas oscuras y rayas anómalas en la superficie de Vesta, que probablemente fueron depositadas por antiguos impactos de asteroides. [102] [103] [104] En diciembre de 2012, se informó de que Dawn había observado barrancos en la superficie de Vesta que se interpretaron como erosionados por agua líquida que fluía transitoriamente. [105] [106] Se incluyen más detalles sobre los descubrimientos científicos de la misión Dawn en Vesta en la página de Vesta .

Originalmente, estaba previsto que Dawn partiera de Vesta y comenzara su viaje de dos años y medio a Ceres el 26 de agosto de 2012. [12] Sin embargo, un problema con una de las ruedas de reacción de la nave espacial obligó a Dawn a retrasar su salida de la gravedad de Vesta hasta el 5 de septiembre de 2012. [11] [107] [108] [109] [110]

  • Montículo central en el Polo Sur sobre el asteroide Vesta el 12 de agosto de 2011
    Montículo central en el Polo Sur sobre el asteroide Vesta el 12 de agosto de 2011
  • Los cráteres con forma de muñeco de nieve en Vesta
    Los cráteres con forma de muñeco de nieve en Vesta
  • Cráteres y crestas de Vesta
    Cráteres y crestas de Vesta
Mapa geológico de Vesta basado en datos de Dawn [111]

Las regiones más antiguas y con más cráteres son de color marrón; las áreas modificadas por los impactos de Veneneia y Rheasilvia son de color púrpura (la Formación Saturnalia Fossae, en el norte) [112] y cian claro (la Formación Divalia Fossae, ecuatorial), [111] respectivamente; el interior de la cuenca de impacto de Rheasilvia (en el sur) es azul oscuro, y las áreas vecinas de eyecciones de Rheasilvia (incluyendo un área dentro de Veneneia) son de color azul púrpura claro; [113] [114] las áreas modificadas por impactos más recientes o por desgaste masivo son de color amarillo/naranja o verde, respectivamente.

Tránsito a Ceres

Fechas de obtención de imágenes (2014-2015) y resolución [115]
Fechadistancia
(km)		diámetro
(px)		resolución
(km/px)		porción del disco
iluminada
1 de diciembre1.200.000911294%
13 de enero383.000273695%
25 de enero237.000432296%
3 de febrero146.000701497%
12 de febrero83.0001227.898%
19 de febrero46.0002224.387%
25 de febrero40.0002553.744%
1 de marzo49.0002074.623%
10 de abril33.0003063.117%
15 de abril22.0004532.149%

Durante su estancia en órbita alrededor de Vesta, la sonda sufrió varias fallas en sus ruedas de reacción. Los investigadores planearon modificar sus actividades a su llegada a Ceres para realizar un mapeo geográfico de corto alcance. El equipo de Dawn declaró que orientarían la sonda utilizando un modo "híbrido" utilizando tanto ruedas de reacción como propulsores iónicos. Los ingenieros determinaron que este modo híbrido ahorraría combustible. El 13 de noviembre de 2013, durante el tránsito, en una preparación de prueba, los ingenieros de Dawn completaron una serie de ejercicios de 27 horas de duración de dicho modo híbrido. [116]

El 11 de septiembre de 2014, el propulsor iónico de Dawn dejó de funcionar inesperadamente y la sonda comenzó a funcionar en un modo seguro activado. Para evitar un lapso en la propulsión, el equipo de la misión cambió apresuradamente el motor iónico activo y el controlador eléctrico por otro. El equipo declaró que tenían un plan en marcha para reactivar este componente desactivado más adelante en 2014. El controlador en el sistema de propulsión iónica puede haber sido dañado por una partícula de alta energía . Al salir del modo seguro el 15 de septiembre de 2014, el propulsor iónico de la sonda reanudó su funcionamiento normal. [117]

Además, los investigadores de Dawn también descubrieron que, después del problema de propulsión, la sonda no podía apuntar su antena principal de comunicaciones hacia la Tierra. En su lugar, se reutilizó temporalmente otra antena de menor capacidad. Para corregir el problema, se reinició el ordenador de la sonda y se restableció el mecanismo de orientación de la antena principal. [117]

Aproximación a Ceres

Dawn comenzó a fotografiar un disco extendido de Ceres el 1 de diciembre de 2014, [118] con imágenes de rotaciones parciales el 13 y el 25 de enero de 2015 publicadas como animaciones. Las imágenes tomadas por Dawn de Ceres después del 26 de enero de 2015 superaron la resolución de imágenes comparables del telescopio espacial Hubble . [119]

Progresión de imágenes de Ceres tomadas por Dawn entre enero y marzo de 2015
  • 25 de enero de 2015 237.000 km (147.000 mi)
    25 de enero de 2015
    237.000 km (147.000 mi)
  • 4 de febrero de 2015 145.000 km (90.000 mi)
    4 de febrero de 2015
    145.000 km (90.000 mi)
  • 12 de febrero de 2015 80.000 km (50.000 mi)
    12 de febrero de 2015
    80.000 km (50.000 mi)
  • 19 de febrero de 2015 46.000 km (29.000 mi)
    19 de febrero de 2015
    46.000 km (29.000 mi)

Debido a la falla de dos ruedas de reacción, Dawn realizó menos observaciones de Ceres con la cámara durante su fase de aproximación que durante su aproximación a Vesta. Las observaciones con la cámara requirieron girar la nave espacial, lo que consumió el preciado combustible de hidracina. Se planearon siete sesiones de fotos de navegación óptica (OpNav 1-7, el 13 y 25 de enero, 3 y 25 de febrero, 1 de marzo y 10 y 15 de abril) y dos sesiones de observación de rotación completa (RC1-2, el 12 y 19 de febrero) [ necesita actualización ] antes de que comience la observación completa con la captura orbital. La brecha en marzo y principios de abril se debió a un período en el que Ceres parece demasiado cerca del Sol desde el punto de vista de Dawn para tomar fotografías de manera segura. [120]

Órbita de Ceres

Animación de la trayectoria de Dawn alrededor de Ceres desde el 1 de febrero de 2015 hasta el 1 de febrero de 2025
   Amanecer  ·   Ceres
Mapeo de órbitas y resolución [121] – Fotos de Ceres de Dawn en Commons
Fase orbitalNo.Fechas [122]Altitud
(km; mi) [123]		Periodo orbitalResolución
(km/px)		Mejora
respecto al Hubble		Notas
RC31º23 de abril – 9 de mayo de 201513.500 km (8.400 millas)15 días1.324×
Encuesta2do6 al 30 de junio de 20154.400 km (2.700 millas)3,1 días0,4173×
Hamo3º17 de agosto – 23 de octubre de 20151.450 km (900 millas)19 horas0,14 (140 metros)217×
LAMO/XMO14to16 de diciembre de 2015 – 2 de septiembre de 2016375 kilómetros (233 millas)5,5 horas0,035 (35 m)850×
XMO25to5 de octubre – 4 de noviembre de 20161.480 kilómetros (920 millas)19 horas0,14 (140 metros)217×[124] [125] [126]
XMO36º5 de diciembre de 2016 – 22 de febrero de 20177.520 a 9.350 km
(4.670 a 5.810 millas)		≈8 días0,9 (estimado)34× (estimado)[125] [127]
XMO47mo22 de abril – 22 de junio de 201713.830 a 52.800 km
(8.590 a 32.810 millas)		≈29 días[128]
XMO58º30 de junio de 2017 – 16 de abril de 20184.400 a 39.100 km
(2.700 a 24.300 millas)		30 días[128] [129] [130]
XMO69noDel 14 al 31 de mayo de 2018440 a 4700 km
(270 a 2920 millas)		37 horas[131]
XMO7 (FINAL)10º6 de junio de 2018 – presente35–4000 km
(22–2485 mi)		27,2 horas[132] [133] [134] [135]
  • 23 de abril de 2015 1.ª Órbita del mapa: RC3 13 600 km (8500 mi) (ver en Commons)
    23 de abril de 2015
    1.ª Órbita del mapa: RC3
    13 600 km (8500 mi)
    (ver en Commons)
  • 6 de junio de 2015 2.º mapa de órbita: SRVY 4400 km (2700 mi) (ver en Commons)
    6 de junio de 2015
    2.º mapa de órbita: SRVY
    4400 km (2700 mi)
    (ver en Commons)
  • 17 de agosto de 2015 3.° mapa de órbita: HAMO 1470 km (915 mi) (ver en Commons)
    17 de agosto de 2015
    3.° mapa de órbita: HAMO
    1470 km (915 mi)
    (ver en Commons)
  • 10 de diciembre de 2015 4.º mapa de órbita: LAMO 385 km (240 mi) (ver en Commons)
    10 de diciembre de 2015
    4.º mapa de órbita: LAMO
    385 km (240 mi)
    (ver en Commons)
  • 5 de octubre de 2016 5.° mapa de órbita: XMO2 1480 km (920 mi) (ver en Commons)
    5 de octubre de 2016
    5.° mapa de órbita: XMO2
    1480 km (920 mi)
    (ver en Commons)
  • 9 de junio de 2018 10.° mapa de órbita: XMO7 35 km (22 mi) (ver en Commons)
    9 de junio de 2018
    10.° mapa de órbita: XMO7
    35 km (22 mi)
    (ver en Commons)

Dawn entró en la órbita de Ceres el 6 de marzo de 2015, [136] cuatro meses antes de la llegada de New Horizons a Plutón. De esta forma, Dawn se convirtió en la primera misión en estudiar un planeta enano a corta distancia. [137] [138] Dawn entró inicialmente en una órbita polar alrededor de Ceres y continuó refinando su órbita. Obtuvo su primer mapa topográfico completo de Ceres durante este período. [139]

Del 23 de abril al 9 de mayo de 2015, Dawn entró en una órbita RC3 (Rotation Characterization 3) a una altitud de 13.500 km (8.400 mi). La órbita RC3 duró 15 días, durante los cuales Dawn alternó la toma de fotografías y mediciones de sensores y luego transmitió los datos resultantes a la Tierra. [140] El 9 de mayo de 2015, Dawn encendió sus motores iónicos y comenzó un descenso en espiral de un mes hasta su segundo punto de mapeo, una órbita de sondeo, tres veces más cerca de Ceres que la órbita anterior. La nave espacial se detuvo dos veces para tomar imágenes de Ceres durante su descenso en espiral hacia la nueva órbita.

El 6 de junio de 2015, Dawn entró en la nueva órbita de sondeo a una altitud de 4.430 km (2.750 mi). En la nueva órbita de sondeo, Dawn orbitó Ceres cada tres días terrestres. [141] La fase de sondeo duró 22 días (7 órbitas) y fue diseñada para obtener una vista global de Ceres con la cámara de encuadre de Dawn y generar mapas globales detallados con el espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo (VIR).

El 30 de junio de 2015, Dawn experimentó un fallo de software cuando se produjo una anomalía en su sistema de orientación. Respondió entrando en modo seguro y enviando una señal a los ingenieros, quienes solucionaron el error el 2 de julio de 2015. Los ingenieros determinaron que la causa de la anomalía estaba relacionada con el sistema de cardán mecánico asociado con uno de los motores de iones de Dawn . Después de cambiar a un motor de iones separado y realizar pruebas del 14 al 16 de julio de 2015, los ingenieros certificaron la capacidad para continuar la misión. [142]

El 17 de agosto de 2015, Dawn entró en la órbita HAMO (High-Altitude Mapping Orbit). [143] Dawn descendió a una altitud de 1.480 km (920 mi), donde en agosto de 2015 comenzó la fase HAMO de dos meses. Durante esta fase, Dawn continuó adquiriendo mapas casi globales con la cámara VIR y de encuadre a una resolución más alta que en la fase de sondeo. También tomó imágenes en estéreo para resolver la superficie en 3D.

El 23 de octubre de 2015, Dawn inició una espiral de dos meses hacia Ceres para alcanzar una órbita LAMO (Low-Altitude Mapping Orbit) a una distancia de 375 km (233 mi). Desde que alcanzó esta cuarta órbita en diciembre de 2015, Dawn tenía previsto adquirir datos durante los próximos tres meses con su detector de rayos gamma y neutrones (GRaND) ​​y otros instrumentos que identificaron la composición en la superficie. [125]

Tras haber superado sus objetivos de mapeo, Dawn ascendió a su quinta órbita científica de 1.460 km (910 mi) a partir del 2 de septiembre de 2016, para completar observaciones adicionales desde un ángulo diferente. [144] Dawn comenzó a elevar su altitud a su sexta órbita científica de 7.200 km (4.500 mi) el 4 de noviembre de 2016, con el objetivo de alcanzarla en diciembre de 2016. El regreso a una altitud más alta permitió un segundo conjunto de datos a esta altitud, lo que mejora la calidad científica general cuando se agrega al primer lote. Sin embargo, esta vez la nave espacial se colocó en un lugar donde no estaba girando en espiral y estaba orbitando en la misma dirección que Ceres, lo que redujo el consumo de combustible. [145]

Conclusión de la misión

Se sugirió un sobrevuelo del asteroide 2 Pallas después de la finalización de la misión a Ceres, pero nunca se consideró formalmente; orbitar Pallas no habría sido posible para Dawn debido a la alta inclinación de la órbita de Pallas en relación con Ceres. [146]

En abril de 2016, el equipo del proyecto Dawn presentó una propuesta a la NASA para una misión extendida que habría visto a la nave espacial romper la órbita de Ceres y realizar un sobrevuelo del asteroide 145 Adeona en mayo de 2019, [147] argumentando que la ciencia obtenida de visitar un tercer asteroide podría superar los beneficios de permanecer en Ceres. [89] Sin embargo, el Panel de Revisión Superior de Misiones Planetarias de la NASA rechazó la propuesta en mayo de 2016. [148] [149] Se aprobó una extensión de la misión de un año, pero el panel de revisión ordenó que Dawn permaneciera en Ceres, afirmando que las observaciones a largo plazo del planeta enano, particularmente a medida que se acercaba al perihelio , potencialmente producirían una mejor ciencia. [89]

La prórroga de un año expiró el 30 de junio de 2017. [150] [151] La nave espacial fue colocada en una órbita no controlada pero relativamente estable alrededor de Ceres, donde se quedó sin propulsor de hidracina el 31 de octubre de 2018, [7] y donde permanecerá como un "monumento" durante al menos 20 años. [8] [152] [7]

Ceres: algunas de las últimas imágenes de la sonda Dawn (1 de septiembre de 2018) [8] [152] [7]

Medios de comunicación

Imagen de alta resolución

Vista de alta resolución de Ceres tomada durante su órbita de mapeo de baja altitud

Imágenes del atlas de Ceres

Mapas de Ceres

  • Mapa de los nombres de las características de Ceres
    Mapa de los nombres de las características de Ceres
  • Mapa topográfico de Ceres
    Mapa topográfico de Ceres

Vídeos de vuelos elevados

Véase también

Características de Ceres
Otras misiones de asteroides

Referencias

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Wikimedia Commons has media related to Dawn (spacecraft).
  • Dawn website by Jet Propulsion Laboratory
  • Dawn website by NASA
  • Dawn public data archives by UCLA
  • Dawn Legacy – Video (03:04) by NASA (September 7, 2018).
  • Dawn Mission Archive at the NASA Planetary Data System, Small Bodies Node
Instruments
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