Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Rafael Clemente, 11 de desembre de 2024
Els qui més o menys heu seguit la meva trajectòria, sabeu que l'any 2019, coincidint amb el 50è aniversari de l'arribada a la Lluna, vaig publicar “Un pequeño pasa para un hombre”. Era un resum dels programes Mercury, Gemini i Apollo, fins a culminar amb l'arribada d'Armstrong al Mar de la Tranquil·litat. Al cap d'un parell d'anys, em vaig animar i em va semblar que, així com s'havia escrit molt sobre l'Apollo 11, no s'havia escrit pràcticament res –en castellà almenys– sobre la resta dels altres vols a la Lluna. Aquest va ser l'objectiu de publicar una segona part d'aquesta aventura i vaig escriure “Los otros vuelos a la Luna”. Finalment, se'm va acudir que podíem substituir els astronautes pels seus enviats a l'espai, i així va néixer la idea d'escriure “Más allá de la Tierra”.
“Más allá de la Tierra” és una història dels robots que van prolongar els sentits i les sensacions de l'home més enllà de l'òrbita de la Lluna. La intenció va ser que, atès que no s'havia escrit pràcticament res en castellà, aquesta obra reunís d'alguna manera tot el que s'ha fet en termes d'exploració robòtica des dels seus primers intents, l'any 1959, fins ara. I, en fi, la intenció era fer una obra pràcticament enciclopèdica que presentés totes les missions, no només les més conegudes sinó aquelles que, per alguna raó, s'han oblidat d'alguna manera.
El llibre està estructurat per destins: l'exploració de Venus (la primera que es va fer), l'exploració de Mart, l'exploració de Mercuri, l'exploració dels planetes exteriors i al final dels petits cossos del sistema solar. Farem una rapidíssima visió del contingut del llibre.
Exploració de Venus
La Venera (figura 1) va ser un primer intent soviètic per llançar una sonda cap a Venus en un moment en què el programa soviètic era la sorpresa de Damasc. Pràcticament no tenien fallades, encertaven pràcticament en tot el que intentaven. Venera era una sonda massa ambiciosa que simplement va passar davant de Venus.
Figura 1. Sonda Venera, del programa soviètic.
Poc després es va llançar la Mariner 2 (figura 2). Aquest va ser el primer grandíssim èxit de la NASA en exploració interplanetària. Era una sonda derivada de les sondes lunars Rangers, que també va passar pel davant de Venus. En aquella època encara no es parlava d'aterrar, només es feien flyby, passades davant del planeta. Duia uns quants instruments, un dels quals era una paràbola, que era un radiòmetre amb unes antenes per detectar radiació infraroja.
En passar davant de Venus, la Mariner 2 va fer tres escombrades: sud-nord, nord-sud i sud-nord una altra vegada, cobrint tot el disc del planeta i mesurant la seva temperatura. En aquella època hi havia teories que parlaven que Venus, en ser un bessó de la Terra, seria gairebé un paradís tropical. Incús hi havia qui deia que potser fins i tot podin existir-hi dinosaures com a la terra primitiva. La Mariner va ser la primera sonda que va contribuir a desfer aquesta idea romàntica ja que la temperatura que va detectar era molt alta, d'uns 400-500º, cosa que impedia totes les teories que Venus fos una segona terra. En aquell moment es va dir que havia estat un error, que els mesuraments no eren correctes, però anys després, i gràcies a una sèrie de teories -una plantejada per Carl Sagan- es va començar a parlar de l'efecte hivernacle.
Figura 2. Sonda Mariner 2, de la NASA.
Les sondes soviètiques van començar a descarregar càpsules instrumentades (figura 3) a l'atmosfera de Venus. De fet, les primeres que es van enviar a Venus arribaven a terra, senzillament queien en paracaigudes i deixaven de transmetre molt abans d’aterrar. El que passava era que la càpsula era cuita i esclafada a mesura que s'anava introduint en una atmosfera molt calenta i densa, amb temperatures de l'ordre de 400-500°C a la superfície i pressions de l'ordre de 90-95 atmosferes.
Figura 3. Càpsula d'aterratge a la superfície de Venus de les sondes soviètiques
No obstant això, una de les sondes Venera sí que va arribar a terra de Venus i va aconseguir transmetre informació des d'allà. Va ser aleshores quan els soviètics van tenir una de les seves idees genials. Com que la càpsula es destruïa en baixar al llarg de diverses hores a través de l'atmosfera, i l'atmosfera era tan densa que pràcticament es podia assimilar a un líquid enormement dens, per què fer-la caure amb paracaigudes? Van utilitzar paracaigudes a 50 km d'alçada per realitzar una primera fase de frenada, i a aquella alçada senzillament es tallaven els cables dels paracaigudes i la càpsula queia a plom. Aquestes càpsules tenien una part esfèrica, estil batiscaf, sobre la qual hi havia un barret que era suficient per frenar la caiguda aprofitant simplement la viscositat de l'aire.
D'aquesta manera algunes Venera van aterrar a Venus sense paracaigudes, senzillament a plom, i gràcies a elles es van obtenir les primeres fotografies, primer en blanc i negre i després en color, del planeta bessó de la Terra. Són aquestes (figura 4), no n'hi ha més. A hores d'ara aquestes són totes les imatges que tenim del terra de Venus.
Figura 4 . Fotografies obtingudes de Venus per les sondes Venera.
Aquestes sondes utilitzaven un penetròmetre, un braç mecànic que es desplegava, es recolzava a terra i realitzava cops secs al terra per saber la seva cohesió.
Els russos són pràcticament els únics que han aterrat a Venus. Els americans també van llançar algunes sondes amb càpsules similars a les soviètiques, les Pionner Venus 1 i 2, pero com realment van poder estudiar el planeta va ser mitjançant radars. Venus està cobert per núvols, que no deixen espai en absolut per a la contemplació de la superfície, i l’única manera d’aconseguir una imatge de la geografia del planeta és utilitzant ones de ràdio.
A les imatges de radar es poden veure alguns doms volcànics, i també alguns impactes meteorítics amb l'ejecció de material al seu voltant. Les alçades que es veuen a les imatges per radar no són realistes perquè han estat obtingudes mitjançant síntesi per ordinador i estan exagerades verticalment. Gràcies a aquestes imatges es va aconseguir, al llarg dels mesos, compondre una imatge de la geografia de Venus.
Com a curiositat, l'Agrupació Astronòmica Internacional va decidir que als accidents de Venus se'ls donarien noms femenins, d'acord amb el nom propi de Venus com a planeta. Només hi ha una excepció, les muntanyes Maxwell. És l'únic home masculí que s'ha assignat a un accident de Venus en homenatge a Maxwell com a descobridor de la teoria de les ones electromagnètiques en què està basat el radar.
Posteriorment s'han llençat algunes sondes més. La Venus Express, per exemple, és una sonda europea que un cop en òrbita al voltant de Venus va fer una fotografia de la Terra des d'allà. Amb aquesta fotografia, se'n van analitzar les característiques espectrals de l’atmosfera terrestre i es va poder veure que podria suportar vida, ja que contenia aigua, ozó, diòxid de carboni, òxids de nitrogen, metà, i va ser probablement una de les primeres demostracions astronàutiques que al nostre planeta existeix vida.
Exploració de Mart
Als anys 62-63, russos i americans es van ficar també a la carrera cap a Mart. La primera sonda soviètica que es va enviar a Mart, la Mars 1, va tenir més o menys la mateixa sort que la primera que es va enviar a Venus. La tecnologia no estava prou avançada i la sonda va passar simplement pel davant del planeta sense poder transmetre informació.
Figura 5 . A l'esquerra, Mart 1, la primera sonda soviètica enviada a Mart ia la dreta, Mariner 4, sonda enviada per la NASA.
L'any 1962, la NASA va llançar dues sondes, la Mariner 3 i la Mariner 4, cap a Mart. La Mariner 3 va fracassar, senzillament el coet es va desviar de la trajectòria a causa d'un error en una de les fórmules de guiatge, però la Mariner 4 va aconseguir passar davant de Mart fent 22 fotografies. Aquesta és la primera imatge que va tenir la humanitat de Mart (figura 6). Es rebia a 8 bits per segon, és a dir, a una lentitud exasperant, i es trigava hores en rebre una sola fotografia. I un cop rebuda la informació, havia d'anar als sistemes gràfics per imprimir-la al format fotogràfic. Els tècnics de Pasadena no van poder esperar i, a mesura que rebien la informació en forma de paper i dades impreses, es van dedicar a pintar-la amb llapissos de color sobre la pròpia impressora.
Figura 6 . Primera imatge obtinguda de Mart en blanc i negre.
La sonda més significativa en aquesta època heroica va ser la Mariner 9 (figura 7), la primera enviada a Mart per orbitar-lo i no només passar-hi, cosa que permetria fer fotografies durant molt més temps i centrar-se en diferents aspectes del planeta. Va arribar a Mart en un mal moment, ja que el planeta estava immers en una tempesta de pols global i no se'n veien detalls. Durant les primeres setmanes, la Mariner 9 va estar fent voltes intentant fotografiar alguna cosa sense aconseguir res més que imatges en gris, però a poc a poc la pols es va anar sedimentant i van començar a aparèixer petits detalls. Va aparèixer un accident que es va anomenar Nix Olímpica. Poc es podien imaginar l’encertat que era el nom perquè es tractava d'un volcà. No només van aparèixer volcans, sinó també traces. Algunes fotografies del Mariner 9 van descobrir formes que indicaven clarament la presència d'un corrent d'aigua que havia marcat el relleu en forma de dipòsits. Va ser el primer indici que a Mart, potser en el passat, hi havia hagut un clima humit amb grans quantitats d'aigua suficients per crear enormes inundacions i avingudes.
Figura 7 . Mariner 9, primera sonda enviada per orbitar Mart.
Mentre la Mariner 9 donava voltes, els russos van intentar fer un pas més, és a dir, aterrar. La primera nau que aterrà a Mart fou la Mars 3, una càpsula semblant a la Lluna 9, la primera sonda que aterrà a la Lluna. Era una càpsula amb quatre pètals que s'obrien per redreçar-se i tenia unes càmeres a la part superior per transmetre fotografies del paisatge . A la part inferior tenia un amortidor per evitar l'impacte. A més, duia una espècie de caixa gris, que va ser el primer intent soviètic d’enviar un rover a Mart, que es va anomenar Marschot (figura 8), pràcticament una caixa de sabates amb uns patins i unes bieles que en girar feien que els patins anessin fent passos i avançant a poc a poc.
La càpsula va aterrar suaument segons sembla, però potser per la tempesta de pols que en aquell moment regnava a Mart o pel que fos, va bolcar i només va tenir temps de transmetre unes poques línies de vídeo que corresponien al cel negre. Per descomptat, el Marschot mai no va arribar a funcionar.
Figura 8. Primer rover de Mart enviat pels soviètics.
Les sondes que sí que van ser un èxit van ser les Viking 1 i 2 (figura 9), enviades el 1976 per la NASA. Es van plantejar com un regal d’aniversari per al país, per la commemoració del 200 aniversari de la seva independència. A més, la primera havia d'aterrar el 4 de juliol. No va poder ser, es va endarrerir una mica, però les dues sondes van aterrar i van transmetre les primeres imatges properes del panorama del paisatge de Mart. Incloïen un braç que pretenia no només fer anàlisis químiques del sòl sinó biològics, a la recerca de signes de vida. metabolisme i respiració.
Figura 9. Viking 1 i 2.
Joan Oró va estar a l'equip d'anàlisi química i va donar el veredicte que allò que semblava una reacció positiva pel que feia a la detecció de vida, en realitat era una reacció purament abiòtica. Tenia raó perquè després s'ha vist que el sòl marcià és molt reactiu i en el moment que es deixa caure una mica de líquid es produeix una reacció d'oxigenació brutal.
Els russos van dirigir el seu interès cap a un altre objectiu, Fobos, un dels dos satèl·lits de Mart, en vista dels fracassos a l'exploració de Mart. La Unió Soviètica va tenir grandíssims èxits en l'exploració de Venus, però va ser un desastre en l'exploració de Mart. Contràriament, la NASA va tenir moments de màxima glòria explorant Mart i resultats molt menors amb l'exploració de Venus. Així doncs, els soviètics van enviar una sonda a Mart i una càpsula que havia d'aterrar a Fobos, però va perdre l'orientació a causa d'un error humà i no va aconseguir el seu objectiu.
Les sondes Viking van concloure l'època de l'exploració heroica de Mart. A partir d’aleshores la NASA va establir un sistema d'exploració molt més sistemàtica que va començar amb la Mars Climate Orbiter, una sonda destinada a estudis meteorològics del planeta, que mai no va arribar a funcionar. Aquesta va ser la famosa sonda que es va estavellar a Mart a causa d'un error d'unitats (li van passar correccions orbitals en peus enlloc de metres, cosa que va propiciar que es cremés a l'entrada de l'atmosfera marciana).
Després va venir l'època de la NASA que feia les coses més ràpides i barates. Van enviar a Mart el rover Sojourner, que va aterrar sobre el planeta a la brava, amb paracaigudes, retrocoets i uns enormes coixins de seguretat (figura 10).
Figura 10. Airbags del Sojourner.
El Sojourner va ser un robot molt petit, però va obrir pas a dos dels robots més simpàtics que ha llançat mai la NASA: l'Opportunity i l'Spirit (figura 11). Tot i que estaven pensats per treballar durant tres mesos, el primer va durar vuit anys. Va aterrar just a l'interior d'un petit cràter, i va recórrer 30 quilòmetres visitant el cràter Victòria i va acabar al cràter Endeavour, on l'acumulació de pols als panells solars li van impedir recollir prou energia i va morir. El Spirit va quedar atrapat en un parany de sorra després de diversos anys d'exploracions també.
Figura 11 . Rovers Opportunity i Spirit, de la NASA.
Europa també ha fet alguns intents d'explorar Mart, com ara el Beagle 2. Va ser un aterrador de construcció britànica, una càpsula que un cop a terra havia d'obrir-se i desplegar panells solars, antenes i un braç amb tots els instruments per analitzar l'atmosfera i el terra També portava una mena de bolígraf que mitjançant un contrapès havia de desplaçar-se per terra per anar provant la seva resistència en diferents punts. Hauria d'haver funcionat però no va funcionar. Senzillament el desplegament de tots aquests panells no es va realitzar. L’antena i els panells solars van quedar dins la carcassa i el Beagle-2 va morir.
I una altra de les sondes que formen part de la història de l'exploració marciana va ser la Phoenix, un aterrador de la NASA destinat a estudiar el sòl marcià a la zona dels casquets polars. Com a curiositat, la Mars Reconnaissance Orbiter va fotografiar el descens en paracaigudes de la Phoenix (figura 12).
Figura 12. Sonda Phoenix baixant cap a la superfície de Mart.
Els dos darrers rovers llançats per la NASA a Mart han estat el Curiosity i el Perseverance. Com que pesaven més d'una tona era impossible fer-los caure amb el sistema tradicional de coixins de seguretat, així que es va idear un nou mètode de descens i caiguda, amb una grua volant.
Un altre projecte de la NASA va ser l'InSight, una sonda estàtica que pretenia fer estudis geològics, concretament sísmics i de transmissió de calor des del nucli del planeta. Només portava dos aparells a bord i un braç per posar-los a terra. El braç servia per dipositar el sismòmetre a terra i cobrir-lo amb una capa esfèrica per evitar que el vent introduís vibracions anòmales. També tenia una mena de torreta de perforació que havia de penetrar diversos metres cap avall. Era un trepant que a base de percussió pretenia introduir un termòmetre a terra per estudiar el flux tèrmic del planeta. El sismòmetre va funcionar però el ratolí no.
Aquí tenim una fotografia de Deimos (figura 13). L'interès és que aquesta fotografia no és ni russa ni americana, sinó que està feta per la sonda Al-Hamal, fabricada sota el finançament d'Emirats. Aquesta sonda continua orbitant Mart i no deixa de ser significatiu que països amb poca tradició en indústria espacial s'hagin decidit a utilitzar Mart com a excusa per promoure vocacions, promoure l'interès dels joves.
Figura 13. Fotografia feta per la sonda Al Hamal de Deimos, un satèl·lit de Mart.
La sonda xinesa Tianguang és probablement la missió més reeixida que s'ha produït a l'exploració de Mart. És l'única que ha reunit en un sol llançament un orbitador, un aterrador i un rover. No només això, sinó que també ha inclòs una sèrie de càmeres fotogràfiques que es van llançar una vegada en òrbita per fer-se un selfie a si mateix (figura 14).
Figura 14. Selfie de la sonda xinesa Tianguang amb Mart de fons
Els èxits que ha tingut la República Popular de la Xina en l'exploració tant de la Lluna com de Mart mitjançant sistemes robòtics són increïbles, pràcticament no han tingut fracassos. No és que no els hagin anunciat, és que no n’ha tingut. Això fa suposar que el proper intent que facin per tornar a la Lluna, enlloc d’enviar-hi robots hi enviaran persones. Si la NASA no es posa les piles amb una pressa enorme, no està clar qui tornarà a la Lluna abans.
Exploració de Mercuri
Les primeres fotografies que es van obtenir de Mercuri van ser gràcies a la sonda Mariner 10 de la NASA. Posteriorment, ningú més va tornar a Mercuri fins a la Messenger, les càmeres fotogràfiques de la qual van transmetre fotografies molt detallades de la superfície.
La badia de Caloris és el punt més càlid del Sistema Solar. Mercuri segueix una combinació de moviments de rotació i de translació que fan que aquest punt de la seva superfície estigui directament sota el Sol en passar pel periheli, a la següent òrbita aquest punt estigui a la part més allunyada, i a la següent torni a estar al punt subsolar. Amb això, aquí es donen, probablement, les temperatures més altes i també les més baixes del Sistema Solar.
La sonda Voyager, quan ja estava molt allunyada, va fer una sèrie de fotografies panoràmiques en què es veien tots o pràcticament tots els planetes del Sistema Solar (figura 15).
Figura 15. Fotografies panoràmiques de tots els planetes del sistema solar.
Exploració dels planetes exteriors
Les dues sondes Pioneer es van llençar cap a Júpiter i Saturn i van transmetre les primeres fotografies d'aquests planetes. No eren fotografies obtingudes per càmeres, sinó simplement per un fotòmetre que explorava Júpiter a franges, produint fotografies deformades com un ou (figura 16), i mitjançant tractament gràfic es van aconseguir les primeres imatges a color del planeta (figura 16).
Figura 16. Fotografies de Júpiter obtingudes per la sonda Pioneer, abans i després del tractament
Aquestes primeres imatges van ser extraordinàries, però les que va aconseguir la següent generació de naus, com les Voyager, encara ho van ser més. Us mostro una fotografia de Saturn obtinguda per la Pioneer 10 i per la Voyager (figura 17) per poder-les comparar. Fixeu-vos en la diferència de qualitat.
Figura 17. Saturn fotografiat pel Pionner 10 (esquerra) i fotografiat per la Voyager (dreta).
Després de les Voyager va venir Galileu. Aquesta sonda va haver de superar moltíssims problemes, entre d'altres que no es va desplegar la seva antena principal i per això els tècnics van haver d'utilitzar les antenes de baix guany per transmetre totes les imatges i les dades. Les gestes que van aconseguir els informàtics per comprimir tota aquesta informació en uns paquets mínims i poder-los transmetre a través del poquíssim ample de banda que tenien, és una altra de les llegendes de la NASA.
Per contra, la següent sonda que es va llançar cap a Saturn, la Cassini, va funcionar perfectament. És un altre dels grans èxits de la NASA. Duia una espècie de paella blanca que era la sonda d’aterratge Huygens, que aterrà a Tità. Aquest satèl·lit de Saturn té atmosfera, vent, rius, llacs, dunes i fins i tot unes illes màgiques a la vora d'un dels petits llacs de metà que apareixen i desapareixen de tant en tant. A Tità, l’atmosfera és tan densa que un astronauta podria caminar-hi gairebé amb mànigues de camisa, amb un bon abric, per suposat. Tità, juntament amb Europa i Encèlad són els tres grans objectius on potser algun dia es cercarà i es trobaran signes de vida.
La sonda Juno en aquest moment segueix girant al voltant de Júpiter i transmetent fotografies de la superfície, dels núvols de Júpiter i ocasionalment també dels seus satèl·lits.
Exploració dels cossos menors
La sonda New Horizons es va enviar per a l'estudi de Plutó i el seu satèl·lit Caront. No només va fotografiar Plutó i Caront, sinó que també va fotografiar Nix, un dels petits satèl·lits que giren al voltant de Plutó, dels cinc que té. I després de passar per Plutó va continuar el viatge per visitar Arrokoth, el cos del sistema solar més llunyà visitat mai per una sonda fins avui dia. Aquesta trobada va durar exactament un segon.
Ceres és un altre planeta nan cap on es va enviar la sonda Dawn, que va estudiar aquest planeta nan, havent passat abans per Vesta. Aquest asteroide té el volcà més alt del sistema solar per un marge d'1 km, que es diu Rea Silva.
Exploració de cometes
I finalment hem de parlar de l'exploració dels cometes. La sonda Rosetta va fotografiar el cometa Gerasimenko. Hi va deixar anar també una sonda d'aterratge perquè es posés a la superfície, però li va fallar el sistema. I com era de témer, la sonda va rebotar en la baixa gravetat del cometa i va anar a parar en una esquerda. Els tècnics de l'ESA es van dedicar durant mesos a fotografiar i analitzar pam a pam tot el cometa que, encara que sembli un cos petit, té uns quants quilòmetres de diàmetre, fins que van trobar la sonda.
Tant japonesos com americans, han llançat sondes de recollida de mostres cap a altres asteroides. Una de les més recents ha estat Osiris-Rex que va ser enviada a l'asteroide Bennu, i que va tornar amb una collita de regòlit en quantitats industrials, molt superior a la que s’esperaven, perquè la major part d'asteroides que s'han visitat fins ara són com muntanyes d'escombraries que es mantenen unides simplement per la seva pròpia gravetat.
Dimorphos va ser el blanc utilitzat a l'experiment de redireccionament d'un asteroide, que potser algun dia servirà per salvar la Terra d'una catàstrofe, però de moment es va fer a petita escala. Es va llançar una sonda cap a aquest asteroide, que és un satèl·lit d'un altre asteroide. El principal és Dídimos i el satèl·lit es va batejar com a Dimorphos. La sonda que va impactar pesava al voltant d'una tona i la van fer impactar a contramarxa per maximitzar l'impacte. Finalment, el resultat de l'impacte va tenir més conseqüència del que s'havia suposat. Va ser la primera vegada que l'home va aconseguir moure un cos celeste, encara que fos poquet.
Col·loqui
Quins serien els principals projectes o missions que hi ha previstos en el futur?
Rússia no ha anunciat gaires plans. En el cas dels Estats Units hi ha almenys dues missions en projecte, la Psyche i la de les llunes gelades de Júpiter, exactament la d'Encèlad. Són viatges molt llargs que tenen la data d'arribada cap el 2030. Xina està concentrada en l'exploració humana de la Lluna. La Índia també vol enviar alguna nau cap a Mart. A més hi ha el programa Da Vinci, que és una exploració de Venus, amb una càpsula d'aterratge americana, i BepiColombo, que arribarà a Mercuri aviat.
Veurem més llançaments de la SLS?
Tot i que el SLS no està directament relacionat amb l'exploració planetària, és el supercoet per impulsar la càpsula Artemis cap a la Lluna. És un coet l'època del qual ha passat, ja que es va dissenyar fa 15 anys en unes circumstàncies diferents, i en aquests 15 anys l'aparició de SpaceX i els coets recuperables, ha deixat obsolet pràcticament l'SLS, que no deixa de ser un successor car del Saturn 5 i, a més, no recuperable.
Què hi ha més interès en explorar: la Lluna o Mart?
L'interès per explorar Mart és purament científic, ara com ara, excepte el fet que per a Musk s'ha convertit en una obsessió convertir la humanitat en una espècie multiplanetària. Però des del punt de vista pràctic, l'interès comercial, que és el que compta en aquest moment, és la Lluna, i més concretament les regions polars, sobretot el Pol Sud, per veure si és factible l'explotació de l'aigua que hi pot haver allà, probablement el recurs més valuós que amaga la Lluna a curt termini.