Conferencia de la Astronómica de Sabadell. Rafael Clemente, 11 de diciembre de 2024
Quienes más o menos hayáis seguido mi trayectoria, sabéis que en el año 2019, coincidiendo con el 50 aniversario de la llegada a la Luna, publiqué “Un pequeño paso para un hombre”. Era un resumen de toda la historia de los programas Mercury, Gemini y Apollo, hasta culminar con la llegada de Armstrong al Mar de la Tranquilidad. Al cabo de un par de años, me fui animando y me pareció que, así como se había escrito mucho sobre el Apollo 11, no se había escrito prácticamente nada -en castellano al menos- sobre el resto de los otros vuelos a la Luna. Ese fue el objetivo de publicar una segunda parte de esta aventura y escribí “Los otros vuelos a la Luna”. Finalmente, se me ocurrió que podíamos sustituir a los astronautas por sus enviados al espacio, y así nació la idea de escribir “Más allá de la Tierra”.
“Más allá de la Tierra” es una historia de los robots que prolongaron los sentidos y las sensaciones del hombre más allá de la órbita de la Luna. La intención fue que, puesto que no se había escrito prácticamente nada al respecto en castellano, esta obra reuniese de alguna manera todo lo que se ha hecho en términos de exploración robótica desde sus primeros intentos, en el año 1959, hasta ahora. Y, en fin, la intención era hacer una obra prácticamente enciclopédica que presenaste todas las misiones, no solamente las más conocidas, sino aquellas que, por otra razón, se han olvidado de alguna forma.
El libro está estructurado por destinos: la exploración de Venus (la primera que se realizó), la exploración de Marte, la exploración de Mercurio, la exploración de los planetas exteriores y al final de los pequeños cuerpos del sistema solar. Vamos a hacer una rapidísima visión del contenido del libro.
Exploración de Venus
La Venera (figura 1) fue un primer intento soviético por lanzar una sonda hacia Venus en un momento en el que el programa soviético era el asombro de Damasco. Prácticamente no cosechaban fallos, acertaban prácticamente en todo lo que intentaban. Venera era una sonda demasiado ambiciosa que simplemente pasó frente a Venus.
Figura 1. Sonda Venera, del programa soviético.
Poco después se lanzó la Mariner 2 (figura 2). Este fue el primer grandísimo éxito de la NASA en exploración interplanetaria. Era una sonda derivada de las sondas lunares Rangers, que también pasó frente a Venus. En aquella época no se hablaba todavía de aterrizar, se hacían solo flyby, pasadas ante el planeta. Llevaba unos pocos instrumentos, uno de los cuales era una parábola, que era un radiómetro con unas antenas para detectar radiación infrarroja.
Al pasar frente a Venus, la Mariner 2 hizo tres barridos: sur-norte, norte-sur y sur-norte otra vez, cubriendo todo el disco del planeta y midiendo su temperatura. En aquella época, había teorías que hablaban de que Venus, al ser un gemelo de la Tierra, sería poco menos que un paraíso tropical. Había quien decía que a lo mejor hasta existían allí dinosaurios como en la tierra primitiva. La Mariner fue la primera sonda que contribuyó a deshacer esta idea romántica ya que la temperatura que detectó era muy alta, de unos 400-500º, lo cual impedía todas las teorías de que Venus fuera una segunda tierra. En aquel momento se dijo que había sido un error, que las mediciones no eran correctas, pero años después, y gracias a una serie de teorías -una de ellas planteada por Carl Sagan- se empezó a hablar del efecto invernadero.
Figura 2. Sonda Mariner 2, de la NASA.
Las sondas soviéticas empezaron a descargar cápsulas instrumentadas (figura 3) en la atmósfera de Venus. De hecho, las primeras que se enviaron a Venus no llegaron al suelo, sencillamente caían en paracaídas y dejaban de transmitir mucho antes de tocar tierra. Lo que pasaba era que la cápsula era cocida y aplastada a medida que se iba introduciendo en una atmósfera muy densa que correspondía a temperaturas del orden de 400-500°C en superficie y presiones del orden de 90-95 atm.
Figura 3. Cápsula de aterrizaje en la superficie de Venus de las sondas soviéticas
Sin embargo, una de las sondas Venera sí que llegó al suelo de Venus y consiguió transmitir información desde allí. Fue entonces cuando los soviéticos tuvieron una de sus ideas geniales. Puesto que la cápsula se destruía al bajar durante varias horas a través de la atmósfera, y la atmósfera era tan densa que prácticamente se podía asimilar a un líquido enormemente denso. ¿Para qué hacerla caer con paracaídas? Utilizaron paracaídas a 50 km de altura para realizar una primera fase de frenado, y a aquella altura sencillamente se cortaban los cables de los paracaídas y la cápsula caía a plomo. Estas cápsulas tenían una parte esférica, estilo batiscafo, sobre la cual había un sombrerito que era suficiente para frenar la caída aprovechando simplemente la viscosidad del aire.
De esta manera algunas Venera se posaron en el suelo de Venus sin paracaídas, sencillamente a plomo, y gracias a ellas se obtuvieron las primeras fotografías en blanco y negro y luego en color del planeta gemelo de la Tierra. Son estas (figura 4), no hay más. A día de hoy estas son todas las imágenes que tenemos del suelo de Venus.
Figura 4. Fotografías obtenidas de Venus por las sondas Venera.
Estas sondas utilizaban un penetrómetro, un brazo mecánico que se desplegaba, se apoyaba en el suelo y realizaba un picotazo sobre el suelo para saber su cohesión.
Los rusos son prácticamente los únicos que han aterrizado en Venus. Los americanos también lanzaron algunas sondas con cápsulas similares a las soviéticas, las Pioneer Venus 1 y 2, pero donde realmente hicieron más hincapié fue en el estudio de Venus mediante radar. Venus está cubierto por nubes, que no dejan espacio en absoluto para la contemplación de la superficie y la única manera de conseguir una imagen de la geografía del planeta es utilizar ondas de radio.
En las imágenes de radar se pueden ver algunos domos volcánicos, y también algunos impactos meteoríticos con la eyecta a su alrededor. Las alturas que reflejan las fotografías por radar de estas sondas no son realistas porque han sido obtenidas mediante síntesis de ordenador y suelen estar exageradas verticalmente. Gracias a estas imágenes se consiguió, a lo largo de los meses, componer una imagen de la geografía de Venus.
Como curiosidad, la Agrupación Astronómica Internacional decidió que a los accidentes de Venus se les darían nombres femeninos, acorde con el nombre propio de Venus como planeta. Solamente hay una excepción, los montes Maxwell. Es el único hombre masculino que se ha asignado a un accidente de Venus en homenaje a Maxwell como descubridor de la teoría de las ondas electromagnéticas en la cual está basado el radar.
Posteriormente se han lanzado algunas sondas más. La Venus Express, por ejemplo, es una sonda europea que una vez en órbita alrededor de Venus tomó una fotografía de la Tierra desde allí. Con esta fotografía, se analizaron sus características espectrales y se pudo ver que podría soportar vida, ya que contenía agua, ozono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, metano, y fue probablemente una de las primeras demostraciones astronáuticas de que en nuestro planeta existe vida.
Exploración de Marte
En los años 62-63, rusos y americanos se metieron también en la carrera hacia Marte. La primera sonda soviética que se envió a Marte, la Mars 1, corrió más o menos la misma suerte que la primera que mandaron a Venus. La tecnología no estaba suficientemente avanzada y pasó simplemente por delante del planeta sin poder transmitir información.
Figura 5. A la izquierda, Marte 1, la primera sonda soviética enviada a Marte y a la derecha, Mariner 4, sonda enviada por la NASA.
En el año 1962, la NASA lanzó dos Mariner, la Mariner 3 y la Mariner 4, hacia Marte. La Mariner 3 fracasó, sencillamente el cohete se desvió de la trayectoria debido a un error en una de las fórmulas de guiado, pero la Mariner 4 consiguió pasar frente a Marte tomando 22 fotografías. Ésta es la primera imagen que tuvo la humanidad de Marte (figura 6). Se recibía a 8 bits por segundo, es decir, a una lentitud exasperante, podía tardarse horas en recibirse esta fotografía. Y una vez recibida la información, tenía que ir a los sistemas gráficos para imprimirla en el formato fotográfico. Los técnicos de Pasadena no pudieron esperar y, a medida que recibían la información en forma de papel y datos impresos, cogieron unos lápices de colores y se dedicaron a pintar la fotografía sobre la propia impresora.
Figura 6. Primera imagen obtenida de Marte en blanco y negro.
La sonda más significativa en esa época heroica fue la Mariner 9 (figura 7), la primera dirigida a Marte para orbitar el planeta y no solo pasar frente a él, lo cual permitiría tomar fotografías durante muchísimo más tiempo y centrarse en diferentes aspectos. Llegó a Marte en un mal momento, ya que el planeta estaba inmerso en una tormenta de polvo global que abarcaba todo el planeta y no se veían detalles. Durante las primeras semanas, la Mariner 9 estuvo dando vueltas intentando fotografiar algo sin conseguir nada más que imágenes en gris, pero poco a poco fue sedimentando y empezaron a aparecer pequeños detalles.
Apareció un accidente que lo llamaron Nix Olímpica. Poco se podían imaginar lo acertado del nombre porque se trataba de un volcán. No solamente aparecieron volcanes, sino también trazas. Algunas fotografías del Mariner 9 descubrieron formas que claramente indicaban la presencia de una corriente de agua que había marcado el relieve en forma de depósitos. Fue la primera indicación de que, en Marte, tal vez en el pasado, había habido un clima húmedo con grandes cantidades de agua suficientes como para crear enormes inundaciones y avenidas.
Figura 7. Mariner 9, primera sonda enviada para orbitar Marte.
Mientras la Mariner 9 daba vueltas, los rusos intentaron dar un paso más, es decir, aterrizar. La primera nave que aterrizó en Marte fue la Mars 3, una cápsula parecida a la Luna 9, la primera sonda que aterrizó en la Luna. Era una cápsula con cuatro pétalos que se abrían para enderezarse y tenía unas cámaras en la parte superior para transmitir unas fotografías del paisaje. En la parte inferior tenía un amortiguador para evitar el impacto. Además, llevaba una especie de cajita gris, que fue el primer intento soviético por enviar un rover a Marte. Concretamente era el Marschot (figura 8), prácticamente una caja de zapatos con unos patines y unas bielas que al girar hacían que los patines fueran dando pasos y avanzando poco a poco.
La cápsula aterrizó suavemente según parece, pero quizá por la tormenta de polvo que en aquel momento reinaba en Marte o por lo que fuera, volcó y solamente tuvo tiempo de transmitir unas pocas líneas de vídeo que correspondían al cielo negro. Por supuesto, el Marschot nunca llegó a funcionar.
Figura 8. Primer rover de Marte enviado por los soviéticos.
Las sondas que sí fueron un éxito fueron las Viking 1 y 2 (figura 9), enviadas en 1976 por la NASA. Se plantearon como un regalo de cumpleaños para el país, para la conmemoración del 200 aniversario de su independencia. Además, la primera tenía que aterrizar el 4 de julio. No pudo ser, se retrasó un poco, pero ambas sondas aterrizaron y transmitieron las primeras imágenes próximas del panorama del paisaje de Marte. Incluían un brazo que pretendía no solamente hacer análisis químicos del suelo sino biológicos, en busca de signos de vida. A bordo de las Viking iban tres experimentos destinados a detectar las tres características típicas de los seres vivos: crecimiento, metabolismo y respiración.
Figura 9. Viking 1 y 2.
Joan Oró estuvo en el equipo de análisis químico y dio el veredicto de que lo que parecía una reacción positiva en cuanto a la detección de vida, en realidad era una reacción puramente abiótica. Tenía razón porque después se ha visto que el suelo marciano es muy reactivo y en el momento que se deja caer un poquito de líquido se produce una reacción de oxigenación brutal.
Los rusos dirigieron su interés hacia otro objetivo, Fobos, uno de los dos satélites de Marte, en vista de los fracasos en la exploración de Marte. La Unión Soviética tuvo grandísimos éxitos en la exploración de Venus, pero fue un desastre en la exploración de Marte. Contrariamente, la NASA tuvo sus momentos de máxima gloria explorando Marte y resultados mucho menores con la exploración de Venus. Así pues, los soviéticos enviaron una sonda a Marte y una cápsula debía aterrizar en Fobos, pero perdió la orientación debido a un error humano y no realizó su objetivo.
Las sondas Viking concluyeron la época de la exploración heroica de Marte. A partir de entonces, la NASA estableció un sistema de exploración mucho más sistemática que empezó con la Mars Climate Orbiter, una sonda destinada a estudios meteorológicos del planeta, que nunca llegó a funcionar. Esta fue la famosa sonda que se estrelló en Marte debido a un error de unidades (le pasaron correcciones orbitales en pies en lugar de metros, lo que propició que se quemara en la entrada en la atmósfera marciana).
Después vino la época de la NASA en que hacía las cosas más rápidas y baratas. Enviaron a Marte el rover Sojourner, que aterrizó sobre el planeta a la brava, con paracaídas, retrocohetes y unos enormes airbags (figura 10).
Figura 10. Airbags del Sojourner.
El Sojourner fue un robot muy pequeño, pero abrió paso a dos de los robots más simpáticos que ha lanzado la NASA: el Opportunity y el Spirit (figura 11). Aunque estaban pensados para trabajar durante tres meses, el primero duró ocho años. Cayó justo en el interior de un pequeño cráter, y recorrió 30 quilómetros visitando el cráter Victoria y terminó en el cráter Endeavour, donde la acumulación de polvo en sus paneles solares le impidieron recoger suficiente energía y murió. El Spirit quedó atrapado en una trampa de arena después de varios años de exploraciones también.
Figura 11. Rovers Opportunity y Spirit, de la NASA.
Europa también ha hecho algunos intentos de explorar Marte, como por ejemplo el Beagle 2. Fue un aterrizador de construcción británica, una cápsula que una vez en el suelo tenía que abrirse y desplegar paneles solares, antenas y un brazo con todos los instrumentos para analizar la atmósfera y el suelo. También llevaba una especie de bolígrafo que mediante un contrapeso debía desplazarse por el suelo para ir probando su resistencia en diferentes puntos. Debería haber funcionado, pero no funcionó. Sencillamente el despliegue de todos estos paneles no se realizó. La antena y los paneles solares quedaron dentro de la carcasa, con lo cual el Beagle se murió.
Y otra de las sondas que forman parte de la historia de la exploración marciana fue la Phoenix, un aterrizador de la NASA destinado a estudiar el suelo marciano en la zona de los casquetes polares. Como curiosidad, la Mars Reconnaissance Orbiter fotografió el descenso en paracaídas de la Phoenix (figura 12).
Figura 12. Sonda Phoenix descendiendo hacia la superficie de Marte.
Los dos últimos rovers lanzados por la NASA a Marte han sido el Curiosity y el Perseverance. Como pesaban más de una tonelada era imposible hacerlos caer con el sistema tradicional de airbags, así que se ideó un nuevo método de descenso y caída, como una grúa volante.
Otro proyecto de la NASA fue el InSight, una sonda estática que pretendía hacer estudios geológicos, concretamente sísmicos y de transmisión de calor desde el núcleo del planeta. Solamente llevaba dos aparatos a bordo y un brazo para ponerlos en el suelo. El brazo servía para depositar el sismómetro en el suelo y cubrirlo con una capa esférica para evitar que el viento introdujera vibraciones anómalas. Y también tenía una especie de torrecita de perforación que debía penetrar varios metros hacia abajo. Era un taladro que a base de percusión pretendía introducir un termómetro en el suelo para estudiar el flujo térmico del planeta. El sismómetro funcionó pero el ratón no.
Aquí tenemos una fotografía de Deimos (figura 13). El interés es que esta fotografía no es ni rusa ni americana, sino que está tomada por la sonda Al Hamal, fabricada bajo la financiación de Emiratos. Esta sonda sigue orbitando Marte y no deja de ser significativo que países con poca tradición en industria espacial se hayan decidido a utilizar Marte como excusa para promover vocaciones, promover el interés de sus jóvenes.
Figura 13. Fotografía hecha por la sonda Al Hamal de Deimos, un satélite de Marte.
La sonda china Tianguang es probablemente la misión más exitosa que se ha producido en la exploración de Marte. Es la única que ha reunido en un solo lanzamiento un orbitador, un aterrizador y un rover. No solo eso, sino que también ha incluido una serie de cámaras fotográficas que se lanzaron una vez en órbita para hacerse un selfie a sí mismo (figura 14).
Figura 14. Selfie de la sonda china Tianguang con Marte de fondo
Los éxitos que ha tenido la República Popular China en la exploración tanto de la Luna como de Marte mediante sistemas robóticos son increíbles, prácticamente no han tenido fracasos. No es que no los hayan anunciado, es que no los han tenido. Eso hace suponer que el próximo intento que tengan por volver a la Luna, en vez de robots irán chinos. Y si la NASA no se pone las pilas con enorme prisa, no está claro quién va a volver a la Luna antes.
Exploración de Mercurio
Las primeras fotografías que se obtuvieron de Mercurio fueron gracias a la sonda Mariner 10 de la NASA. Posteriormente, nadie más volvió a Mercurio hasta la Messenger, cuyas cámaras fotográficas transmitieron fotografías muy detalladas de la superficie.
La bahía de Caloris es el punto más cálido del Sistema Solar. Mercurio sigue una combinación de movimientos de rotación y de traslación que hacen que este punto de su superficie esté directamente bajo el Sol al pasar por el perihelio, en la siguiente órbita este punto esté en la parte más alejada, y en la siguiente vuelva a estar en el punto subsolar. Con lo cual aquí se dan, probablemente, las temperaturas más altas y también las más bajas del Sistema Solar.
La sonda Voyager, cuando ya estaba en el territorio de salida, hizo una serie de fotografías panorámicas en la cual se veían todos o prácticamente todos los planetas del Sistema Solar (figura 15).
Figura 15. Fotografías panorámicas de todos los planetas del sistema solar.
Exploración de los planetas exteriores
Las dos sondas Pioneer se lanzaron hacia Júpiter y Saturno y transmitieron las primeras fotografías de estos planetas. No eran fotografías obtenidas por cámaras, sino simplemente por un fotómetro que exploraba Júpiter a franjas, produciendo fotografías deformadas como un huevo (figura 16), y mediante tratamiento gráfico se consiguieron las primeras imágenes en color del planeta (figura 16).
Figura 16. Fotografías de Júpiter obtenidas por la sonda Pioneer, antes y después del tratamiento
Estas primeras imágenes fueron extraordinarias, pero las que consiguió la siguiente generación de naves, como las Voyager, todavía lo fueron más. Os muestro una fotografía de Saturno obtenida por la Pioneer 10 y por la Voyager (figura 17) para poderlas comparar. Fijaros en la diferencia de calidad.
Figura 17. Saturno fotografiado por el Pionner 10 (izquierda) y fotografiado por la Voyager (derecha).
Después de las Voyager vino Galileo. Esta sonda tuvo que lidiar con muchísimos problemas, entre otros que no se desplegó su antena principal y por ello los técnicos tuvieron que utilizar las antenas de baja ganancia para transmitir todas las imágenes y los datos. Las hazañas que consiguieron los informáticos para comprimir toda esta información en unos paquetes mínimos y poderlos transmitir a través del poquísimo ancho de banda que tenían, es otra de las leyendas de la NASA.
Por el contrario, la siguiente sonda que se lanzó hacia Saturno, la Cassini, funcionó perfectamente. Es otro de los grandes éxitos de la NASA. Llevaba una especie de paella blanca que era la sonda de aterrizaje Huygens, que aterrizó en Titán. Este satélite de Saturno tiene atmósfera, viento, ríos, lagos, dunas e incluso hay islas mágicas en el borde de uno de los pequeños lagos de metano que aparecen y desaparecen de vez en cuando. En Titán, la atmósfera es tan densa que un astronauta podría caminar por él casi en mangas de camisa, con un buen abrigo, por supuesto. Titán, junto con Europa y Encelado, son los tres grandes objetivos donde quizá algún día se buscará y se encontrarán signos de vida.
La sonda Juno en este momento sigue girando alrededor de Júpiter y transmitiendo fotografías de la superficie, de las nubes de Júpiter y ocasionalmente también de sus satélites.
Exploración de los cuerpos menores
La sonda New Horizons se envió para el estudio de Plutón y su satélite Caronte. No solo fotografió a Plutón y Caronte, sino que también fotografió a Nix, uno de los pequeños satélites que giran alrededor de Plutón, de los cinco que tiene. Y después de pasar por Plutón continuó el viaje para visitar a Arrokoth, el cuerpo del sistema solar más lejano visitado hasta hoy en día. Este encuentro duró exactamente un segundo.
Ceres es otro planeta enano hacia donde se envió la sonda Dawn, que estudió este planeta enano, habiendo pasado antes por Vesta. Este asteroide tiene el volcán más alto del Sistema Solar por un margen de 1 km, que se llama Rea Silva.
Exploración de cometas
Y por último tenemos que hablar de la exploración de los cometas. La sonda Rosetta fotografió el cometa Gerasimenko. Soltó también una sonda de aterrizaje para que se posase en su superficie, pero le falló el sistema. Y como era de temer, la sonda rebotó en la baja gravedad del cometa y fue a caer en una hendidura. Los técnicos de la ESA se dedicaron durante meses a fotografiar y analizar palmo a palmo todo el cometa, que, aunque nos parezca un cuerpo pequeño, tiene varios kilómetros de diámetro.
Tanto japoneses como americanos, han lanzado sondas de recogida de muestras hacia otros asteroides. Una de las más recientes ha sido Osiris-Rex que fue enviada al asteroide Bennu, y que volvió con una cosecha de regolito en cantidades industriales, muy superior a la que esperaban, porque la mayor parte de asteroides que se han visitado hasta ahora, son como montañas de basura que se mantienen unidas simplemente por su propia gravedad.
Dimorphos fue el blanco utilizado en el experimento de redireccionamiento de un asteroide, que quizá algún día servirá para salvar la Tierra de una catástrofe, pero de momento se hizo a pequeña escala. Se lanzó una sonda hacia este asteroide, que es un satélite de otro asteroide. El principal es Dídimos y el satélite se bautizó como Dimorphos. La sonda que impactó pesaba alrededor de una tonelada y se la hizo impactar a contramarcha para maximizar el impacto. Finalmente, el resultado del impacto tuvo mucha más consecuencia de lo que se había supuesto. Fue la primera vez que el hombre consiguió mover un cuerpo celeste, aunque fuera poquito.
Coloquio
¿Cuáles serían los principales proyectos o misiones que hay previstos en el futuro?
Rusia no ha anunciado muchos planes. En el caso de Estados Unidos hay al menos dos misiones en proyecto, la Psyche y la de las Lunas heladas de Júpiter, exactamente la de Encelado. Son viajes muy largos que tienen la fecha de llegada en el 2030. China está concentrada en la exploración humana de la Luna. India también está haciendo sus pinitos en la exploración de Marte. Aparte, está el programa Da Vinci, que es una exploración de Venus, con una cápsula de aterrizaje americana, y BepiColombo, que llegará a Mercurio dentro de poco.
¿Veremos más lanzamientos de la SLS?
Aunque el SLS no está directamente relacionado con la exploración planetaria, es el supercohete para impulsar la capsula Artemis hacia la Luna. Es un cohete cuya época ha pasado ya que se diseñó hace 15 años en unas circunstancias distintas, y en esos 15 años la aparición de SpaceX y los cohetes recuperables, ha dejado obsoleto prácticamente al SLS, quien no deja de ser un sucesor caro del Saturno 5 y, además, no recuperable.
¿Qué hay más interés en explorar la Luna o Marte?
El interés por explorar Marte es puramente científico, hoy por hoy, excepto el hecho de que para Musk se ha convertido en una obsesión convertir a la humanidad en una especie multiplanetaria. Pero desde el punto de vista práctico, el interés comercial, que es el que cuenta en este momento, es la Luna, y más concretamente las regiones polares, sobre todo el Polo Sur, para ver si es factible la explotación del agua que puede haber allí, probablemente el recurso más valioso que encierra la Luna a corto plazo.