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REPORTAJES DE CÍRCULO ASTRONÓMICO


SUPERAUTOPISTA INTERPLANETARIA


TÚNELES GRAVITACIONALES INTERPLANETARIOS
Misión Génesis de la NASA los usó para ahorrar combustible

Basado en una entrevista de Jacinta Behne, NASA a Martin Lo/ Traducción y comentarios de Jorge Ianiszewski R.

Túneles gravitacionales unen los Puntos de Lagrange de los planetas con el Sol (interpretación artística/JPL-NASA) (Julio 2002) Aplicando las matemáticas y la computación más avanzadas, Martin Lo, un matemático norteamericano de la NASA, de origen chino-mexicano, ha diseñado para la misión "Genesis" de NASA, destinada a recoger en el espacio partículas del viento solar, el flujo continuo de partículas provenientes del Sol y traerlas de vuelta a la Tierra para su análisis. Lo, ocupando una herramienta de su diseño, llamada la LTool, que significa Libration Point Mission Design Tool, calculó una trayectoria con bajo consumo de combustible que ocupa para ello el descubrimiento de que todo el Sistema Solar está unido por un sistema de "túneles gravitacionales", bautizado como "Autopista Interplanetaria". Se trata de pasos entre los planetas que unen sus Puntos de Lagrange. Estos senderos, permiten el flujo natural de material desde los límites externos del Sistema Solar, más allá de Neptuno, en el llamado Disco de Kuiper (el gigantesco reservorio de cometas y planetesimales) hasta el mismo Sol, utilizando la mínima energía.

Imagen arriba: Túneles gravitacionales unen los Puntos de Lagrange de los planetas con el Sol (interpretación artística/JPL-NASA).

El primer diseño de una misión en utilizar los puntos de Lagrange de baja energía fue realizada por el estadounidense Robert Farquhar para la International Sun-Earth Explorer 3 (ISEE-3) de la NASA en 1978. Posteriormente, en 1985, y utilizando un paso de baja energía entre la Luna y la Tierra sus controladores del Centro Goddard de Vuelos Espaciales la enviaron a estudiar el cometa Giacobini-Zinner, siendo así además la primera sonda en estudiar uno de estos objetos. Como si no fuera suficiente, esta nave se acercó también a estudiar el cometa Halley, en 1986.

Actualmente Lo y otros científicos piensan que es a través de esta "autopista" que han circulado desde los tiempos del origen del sistema solar hasta ahora, los cometas y asteroides que han traído a la Tierra los elementos necesarios para la vida e influido en su desarrollo, al alterar e interrumpir los procesos evolutivos en curso.

En una entrevista con Jacinta Behne, también de la NASA, Lo afirma:

"Para la misión Génesis, necesitamos una órbita que esté siempre mirando al Sol, de modo de recolectar las partículas que salen del Sol, vía viento solar. Esto se puede hacer utilizando una "órbita de halo" alrededor del Punto de Lagrange L1. Este es un punto entre el Sol y la Tierra donde las fuerzas gravitacionales se equilibran con todas las demás fuerzas (del sistema). Pero este equilibrio es muy frágil e inestable. Tiene las semillas del caos, de las que podemos obtener un gran provecho".

"El caos es muy malo si no se le puede controlar o comprender. Pero, como cualquier tecnología poderosa, comprendido adecuadamente, el "caos" puede ser muy útil. Nos puede aportar controles altamente eficientes y órbitas extremadamente útiles, que no pueden ser calculadas con métodos convencionales de diseño de órbitas. De hecho (con Génesis) usaremos una conexión entre los puntos L1 y L2 predichos por la teoría del caos, que necesita muy poca energía para traer la Génesis de regreso a Utah".

"¿Sería mucho pedir? Lo crean a no, teóricamente, si ejecutamos toda la misión sin cometer ningún error, una vez que la Génesis es lanzada, la nave ir automáticamente a la órbita de halo alrededor de L1, recogerá las partículas del viento solar y ­ ¡las traerá a Utah justo a tiempo, sin disparar un sólo cohete!"

"Pero si no maneja el caos apropiadamente, bastar con que alguien respire sobre la nave, para que ésta se vaya y escape de la Tierra".

"La teoría del caos fue inventada por Poincare al comienzo del siglo 20. En realidad es parte de algo mayor llamado Teoría de Sistemas Dinámicos".

"El trabajo que realizo es bueno para la misión y además ayuda a explicar muchos fenómenos interesantes en el Sistema Solar, por ejemplo, cómo los cometas pueden ser capturados temporalmente en el sistema de Júpiter. El cometa Shoemaker-Levy 9, que se estrelló con el planeta, siguió esta dinámica".

Es extraordinario. ¨¿Qué es la órbita de la Génesis? Es una órbita de choque que puede ser utilizada para sacar y traer cosas hasta la Tierra. Algunos asteroides cercanos a la Tierra, podrían utilizar el mismo camino que la nave Génesis. De hecho, algunas personas piensan que el asteroide asesino que provocó la extinción de los dinosaurios siguió un camino similar a la trayectorias de la nave Génesis. Por otro lado, nuestro conocimiento de ésto podría ser utilizado en forma constructiva. Por ejemplo, se podría utilizar una fuerza pequeña para desviarlos hacia regiones caóticas. O aun más fantástico, se les podría capturar permanentemente para objetivos mineros".

Jacinta exclama: "Esto parece ciencia ficción".

"Así es, responde Lo. De hecho es aun m s fantástico de lo que puede imaginar. Las órbitas de halo, alrededor de L1 y L2, son de hecho, 'puertas' a una red de túneles din micos que conectan todo el Sistema Solar. Saltando dentro del 'agujero' de la órbita de halo, se ingresa a este vasto y antiguo laberinto de túneles y pasos que conectan el Cinturón de Kuiper, más allá de Plutón, con todos los planetas hasta el Sol. En lugar del cuadro descrito por Copérnico y Kepler, de planetas en órbitas casi circulares alrededor del Sol, aislados unos de otros, el Sistema Solar est vivo, respirando y comunicándose, enviando objetos como cometas y asteroides de lado a lado a través del sistema planetario. He bautizado a este sistema de túneles, la "Superautopista Interplanetaria".

Lo sostiene que las puertas y túneles, de la Superautopista Interplanetaria pueden parecerse a los "agujeros de gusano" de los cuantos de ciencia y ficción, pero que no tienen ninguna relación con ellos. "Mis puertas y túneles son órbitas reales, generadas por la gravedad newtoniana, que han sido usados por cometas y asteroides desde haca miles de millones de años. Y que hemos comenzado a utilizar para misiones espaciales". Los "agujeros de gusano" de gusano por su parte, es ciencia y ficción basada en la apoyada Teoría General de la Relatividad de Einstein. "A veces la realidad rivaliza con la ciencia y ficción".

EL CAMINO DE LA VIDA

"Esto, afirma Lo, tiene mucha importancia. Por un lado la Superautopista Interplanetaria ha jugado un rol mayor en el desarrollo de la vida en la Tierra. Los científicos están seguros que los elementos químicos básicos de la vida llegaron a la Tierra vía cometas y asteroides. Como decía, estos objetos llegaron a la Tierra desde el Cinturón de Kuiper, el Cinturón de Asteroides, e incluso de Marte siguiendo los caminos de estos túneles tubulares de la CP. Estos objetos modelaron y cambiaron la forma en la que se desarrolló la vida en la Tierra, a través de impresionantes choques que provocaron la extinción de especies (como los dinosaurios) y permitieron el crecimiento de los mamíferos, que finalmente condujo al desarrollo de los humanos".

Trayectoria de la sonda Génesis, que utiliza los puntos L1 y L2 de la Tierra y la gravedad de la Luna para su trayectoria de recolección y regreso a la Tierra.
Imagen: Trayectoria de la sonda Génesis, que utiliza los puntos L1 y L2 de la Tierra y la gravedad de la Luna para su trayectoria de recolección y regreso a la Tierra. Crédito: Génesis
(Vea donde está la Génesis ahora haciendo click en la imagen)

    DATOS RELEVANTES:
  • La Génesis fue lanzada el 8 de agosto, 2001
  • Llegó al Punto L1 de Lagrange el 16 de noviembre, 2001
  • Comenzó su etapa de recolección de partículas solares, el 29 de noviembre, 2001
  • Regresará a la Tierra sobre Utah, EEUU, en septiembre del 2004.

La misión Génesis, tiene así un nombre perfecto. No sólo tiene el objetivo de estudiar al Sol y el origen del Sistema Solar, también su trayectoria ha sido el medio por el cual los objetos que trajeron las bases de la vida y finalmente la modelaron.

Es así como Lo, un matemático teórico, especialista en un área avanzada de las matemáticas, donde no se usan los números, está realizando un gigantesco aporte a la ingeniería y la ciencia:

"La interacción de lo abstracto y lo práctico es la parte más estimulante de mi trabajo. Encuentro la belleza en el diseño de la naturaleza que son explicadas por ideas muy abstractas y que luego pueden ser transformadas en útiles herramientas de ingeniería, que resuelven problemas en el mundo real".

En el Jet Propulsion Laboratory - JPL, Martin Lo escribe y estudia proposiciones para varias otras misiones. Trabajó además en la Magallanes que exploró Venus, el TOPEX y la fenecida Mars Observer. "Actualmente, afirma, trabajo en la misión Descubridor de Planetas Terrestres". Se trata de un conjunto de cinco telescopios espaciales que deben volar en una precisa formación para crear un super telescopio con el diámetro de una cancha de fútbol. "Una de las opciones es hacer volar esta formación en la órbita de halo del L2".

Lo trabaja además con el grupo de la NASA, que busca la mejor forma de darle servicio humano a la misión mencionada, para realiza reparaciones y mejoras, como se ha hecho con el Telescopio Espacial Hubble. Enviar astronautas a la órbita de halo de la Tierra es casi tan difícil como enviarlos a Marte. Les tomaría 3 meses de viaje en un ambiente hostil de radioactividad (viento solar). Se me ocurrió una idea de poner a los astronautas en una estación de servicio en una órbita de halo alrededor del L1 de la Luna".

"Les tomaría 3 días llegar allí. Es más fácil, económico y seguro poner allí a la gente. Luego uno puede traer fácilmente cualquier nave ubicada en una órbita de halo en el L1 de la Tierra a la Luna, utilizando la Superautopista Interplanetaria cercana a nuestro planeta. Para ello se requiere muy poca energía. Una vez que los astronautas han trabajado en la nave en la estación de servicio del L1 lunar, la pueden despachar de regreso a su órbita de halo en el L2 de la Tierra".

Lo trabaja actualmente en el desarrollo de una nueva tecnología basada en este descubrimiento matemático, la LTool, que significa Libration Point Mission Design Tool. "He creado una herramienta de software utilizando la teoría de los sistemas dinámicos. Es relativamente reciente en el mundo del diseño de misiones". Esta herramienta dará acceso a calcular órbitas complejas, que ocupen la Superautopista Interplanetaria, en corto tiempo.

Lo destaca que los primeros en aplicar estas ideas al diseño de misiones espaciales fueron sus colegas de la Universidad de Barcelona, en España, lidereados por Carlos Simó, desgraciadamente su diseño para la misión SOHO de la ESA/NASA no fue utilizada.

Más sobre la Génesis, en inglés.

Sobre Lagrange.

Calcule órbitas y el punto L1, del excelente curso de astronomía "From Stargazers to Starships" del Dr. David P. Stern, traducido por J. Méndez.

Más sobre sus aplicaciones.


 

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