jueves, 22 de mayo de 2008

La búsqueda del GRIAL Lunar

Desde Ciencia@NASA
Por:
Dauna Coulter
Traducción de KC
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Les presento a la profesora de física del MIT Maria Zuber. Ella es dinámica, inteligente, intensa, y está en búsqueda del Grial.

No, no ese Grial.

Zuber es la principal investigadora del "Laboratorio de Interior, Gravedad y Recuperación", GRIAL para abreviar (Gravity Recovery and Interior Laboratory — "GRAIL" en inglés, nota de KC). Se trata de una nueva misión de la NASA programada para su lanzamiento en 2011 que analizará el peculiar campo gravitatorio de la luna. Los datos de Grial ayudarán a los científicos a comprender las fuerzas en juego debajo de la superficie lunar y aprender cómo la luna, la Tierra y otros planetas terrestres han evolucionado.

"Vamos a estudiar el interior de la luna desde la corteza hasta su núcleo", dijo Zuber. "Es muy emocionante".


Arriba: Concepción artística del GRAIL en acción.

Así es como funciona: Grail volará naves espaciales gemelas, una detrás de la otra, alrededor de la luna durante varios meses. Todo el tiempo, un sistema de microondas medirá con precisión la distancia entre los dos satélites. Al observar que la distancia aumenta y disminuye mientras los dos satélites vuelan sobre la superficie lunar, los investigadores pueden mapear el subyacente campo de gravedad de la luna.

Los científicos conocen desde hace mucho tiempo que el campo de gravedad de la luna es
extrañamente desigual y funciona como remolcador de los satélites de manera compleja. Sin correcciones de curso, los orbitadores pondrían fin a sus misiones con la nariz hacia abajo en el polvo lunar. De hecho, los cinco Orbitadores Lunares de la NASA (1966-1972), las cuatro sondas soviéticas Luna (1959-1965), dos sub-satélites Apolo (1970-1971) y la nave espacial Hiten del Japón (1993) han sufrido este destino.

La fuente de la peculiaridad de la gravitación lunar es un número enorme de mascons (abreviatura de "concentraciones de masa") bajo la superficie de los "mares" lunares. Formados por los impactos colosales de asteroides miles de millones de años atrás, los mascons hacen de la luna el cuerpo con gravedad más desigual en el sistema solar. La anomalía es tan grande - de medio por ciento - que en realidad sería mensurables para los astronautas en la superficie lunar. Una plomada sostenida en el borde de un mascon colgaría alrededor de un tercio de grado fuera de la vertical, apuntando hacia la masa central. Por otra parte, un astronauta en traje espacial completo con equipo para sustento de la vida, cuyo peso lunar fue exactamente 26.0 kg en el borde del mascon, pesaría 26.12 kg si se coloca en el centro del mascon.

Para minimizar los efectos de los mascons, las órbitas de los satélites tienen que ser cuidadosamente escogidas. Los mapas gravitacionales de Grial ayudarán a los planificadores de misiones a hacer esas decisiones críticas. Por otra parte, los mapas que científicos de Grial elaborarán son esenciales para el planeado alunizaje tripulado de la NASA en la próxima década. La gravedad de la luna en el lado alejado y en las regiones polares, donde se dirigen los desembarques futuros, es menos entendida.

El equipo Grial tiene por objeto mapear el campo gravitacional de la luna en forma tan completa que "después de Grial, seremos capaces de navegar todo lo que queramos en cualquier parte de la luna que amamos", dice Zuber. "Esta misión nos dará la más exacta medición del campo gravitacional global a la fecha para cualquier planeta, inluyendo la Tierra."


Arriba
: Un mapa gravedad de la luna realizado por la nave espacial Lunar Prospector en 1998-99. Los mascons se muestran en naranja-rojo. Los cinco mayores corresponden todos a los mayores cráteres rellenos de lava o "mares" lunares, visibles con binoculares en la cara cercana de la luna: Mare Imbrium, Mare Serenitatus, Mare Crisium, Mare Humorum y Mare Nectaris. Imagen de referencia: Alex S. Konopliv et al, Icarus 150, 1-18 (2001). [más]


Grial también ayudará a los estudiantes a aprender acerca de la gravedad, la luna y el espacio. Cada satélite llevará hasta cinco cámaras dedicadas a la divulgación pública y la educación. Estudiantes universitarios supervisados por adultos capacitados operarán en forma remota las cámaras desde una instalación en la Universidad de California, San Diego, que actualmente opera cámaras similares en la Estación Espacial Internacional.

Alumnos de las escuelas secundarias y preparatorias de todo el país (EE UU, nota de KC) también se sumarán a la emoción de la exploración de la Luna. "Vamos a tener un sitio web interactivo donde los estudiantes de escuelas secundarias y preparatorias podrán hacer recomendaciones respecto a los objetivos a fotografiar y luego ver las imágenes de sus objetivos sugeridos", dijo Zuber. "Esto justo tiene el increíble potencial para involucrar a los estudiantes."

Evidentemente, esto no es la normal búsqueda del Grial. Estén atentos a Ciencia@NASA para actualizaciones sobre el desarrollo de esta aventura.

Editor: Dr Tony Phillips | Crédito: Ciencia@NASA

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Más información.

¿Cómo es que la distancia entre los satélites revela el subyacente campo gravitacional de la luna? Zuber explica:

"El cambio de la distancia con el tiempo es la velocidad, el cambio de velocidad con el paso del tiempo es la aceleración, y la unidad de la gravedad es la aceleración", explica Zuber. "Si se realizan medidas muy muy precisas de las perturbaciones gravitacionales de los dos satélites en diversos lugares y, a continuación, se reunen todas esas mediciones para toda la luna, se obtiene un mapa de la gravedad."

No es tan simple como suena. Como cualquier buena búsqueda, ésta tiene sus desafíos. Para principiantes, al hacer todos sus cálculos, Zuber y compañía tendrán que corregir por molestos factores tales como la resistencia atmosférica, la fuerza gravitatoria de otros planetas y la relatividad general, por nombrar sólo algunos.

Sin embargo, según Zuber, el mayor desafío para Grial es la operación de las dos naves espaciales, al mismo tiempo. "Despegan juntas, pero tienen distintas trayectorias. En algún momento tienen que conectarse y establecer la distancia entre sí. Para ello se requiere una gran precisión. Vamos a hacer un montón de pruebas y simulaciones para asegurarnos de que todo está listo."

Zuber propuso el concepto de la misión Grial para cumplir un objetivo determinado que la NASA identificó en un Anuncio de Oportunidad para la NASA Discovery Program en 2006. Su propuesta fue seleccionada de entre 24 presentaciones. Ella escogió un equipo de científicos para llevar a cabo la investigación, y ella eligió al Jet Propulsion Laboratory para apoyar la misión, y a Dave Lehman del JPL para servir como gerente del programa. El Centro de Vuelo Espacial Marshall se encargará de supervisar la misión, con Bryan Cebda como administrador de la misión.

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