Hace algunas semanas escuché en un programa de radio local una interesante conversación entre dos de los conductores disparada por la noticia de que un fragmento de cohete espacial impactaría pronto en la superficie de la Luna. “¿Pero eso cómo va a afectar a la Luna?”, “¿Esto es algo intencional?”, “¿Sirve para algo?”, fueron algunas de las preguntas que se expresaron al aire en aquel diálogo radial y que fomentaron mi interés en el tema. Entonces, ¿Qué nos puede aportar un abordaje científico de esta noticia? Veamos.
Pues bien, el hecho es que una pieza de cohete espacial, técnicamente llamada Rocket Booster, un importante fragmento que constituía la etapa superior de un cohete, pronto golpeará involuntariamente la cara más lejana o no visible de nuestro satélite natural.
Aunque el cohete fue previamente identificado como propiedad o desarrollo de la empresa SpaceX, más precisamente un fragmento de un cohete Falcon 9 de la empresa espacial Space X (ver imagen inferior); según las últimas estimaciones resultaría ser un booster de la misión China Chang’e 5-T1.
El satélite Observatorio Climático del Espacio Profundo (DSCOVR, por sus siglas en inglés) se lanzó en un cohete Falcon 9 a principios de 2015. La etapa superior de este cohete es lo que un principio se suponía impactaría en la luna. Crédito: NASA
Aunque el Ministerio de Asuntos Exteriores de China afirma que el cohete no es suyo; especialistas han señalado una probable confusión entre la misión Chang’e 5 de 2020 y la precursora Chang’e 5-T1, menos conocida. Ciertamente, esta saga pone de manifiesto la necesidad de mejorar el seguimiento de los objetos o chatarra aeroespacial en órbita en torno a la Tierra.
Más allá de estos problemas de identificación del objeto, las observaciones astronómicas realizadas a principios de febrero de este año, combinadas con cálculos orbitales realizados por expertos en mecánica celeste de cuerpos menores, aseguran que esta pieza de ingeniería aeroespacial golpeará la superficie lunar el próximo 4 de marzo alrededor de las 9:26 a.m. hora argentina (12:26 UT) cerca del borde del cráter denominado Hertzsprung (ver imagen inferior).
Se prevé que el impacto lunar se produzca en la cara de la Luna no visible desde la Tierra, en el cráter Hertzsprung o muy cerca de él (marcado con una «x» verde en las imágenes). Créditos: Izquierda: Lado no visible de la Luna: NASA / Goddard / Arizona State University; recuadro derecha: https://www.projectpluto.com/temp/dscovr.htm
El giro inesperado de esta historia
Cuando se trata de residuos espaciales lanzados hace varios años, encontramos muchos objetos perdidos, olvidados e incluso mal identificados. Esto se puso de manifiesto cuando observadores que siguen la chatarra espacial se dieron cuenta de que el objeto que va a impactar en el lado lejano de la Luna este 4 de marzo no es, de hecho, la etapa superior de un cohete Falcon 9 que SpaceX utilizó para lanzar la misión llamada Observatorio Climático del Espacio Profundo (DSCOVR, por sus siglas en inglés) de la NASA en 2015, sino un segmento desechado de una misión lunar china, la Change’e 5-T1.
Antes de avanzar sobre detalles ligados a la Change’e 5-T1, puede llegar a interesar saber que el DSCOVR fue enviado a una órbita heliocéntrica entre el Sol y la Tierra, en el punto de Lagrange L1, que ofrece una vista totalmente iluminada de la cara de la Tierra que mira al Sol (ver imagen inferior).
DSCOVR capta la Luna en tránsito por la Tierra. Crédito: NASA
Retomando entonces el relato de esta interesante historia, el aficionado Bill Gray, del emprendimiento Project Pluto orientado al seguimiento de cuerpos menores del sistema solar, alertó por primera vez a la comunidad astronómica sobre la posibilidad del impacto a principios de febrero de 2022, y publicó la corrección en relación a la identificación del objeto la semana pasada (ver fuentes). Desde un comienzo, Jon Giorgini, que trabaja en el Grupo de Dinámica del Sistema Solar del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (o JPL, por sus siglas en inglés), había planteado dudas sobre la identidad del objeto.
La confusión en la identificación de este cuerpo producto de la actividad aeroespacial se produjo dado a ciertos rasgos del mismo observados en un principio. Al ser registrado y apodado WE0913A por el relevamiento astronómico de la Universidad de Arizona (EEUU) Catalina Sky Survey en 2015, este cuerpo estaba en una órbita temporal alrededor de la Tierra en ese momento y pasó cerca de la Luna el 15 de febrero. En su momento, y como ya mencionamos, desde Project Pluto asumieron que el objeto podría estar relacionado con el lanzamiento de la sonda DSCOVR a cargo de SpaceX, pero esta identificación estaba lejos de ser definitiva. Aquel sobrevuelo lunar se había convertido en un dato sugerente en la identificación del objeto pues las naves espaciales suelen utilizar un sobrevuelo lunar para ajustar sus órbitas.
Sin embargo, tras las notificaciones del Grupo de Dinámica del Sistema Solar del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, desde el Project Pluto comenzaron a buscar otros candidatos para este objeto difícil de identificar. Nuevos supuestos surgieron: por un lado, el cohete del cual proviene este objeto tuvo que ser lanzado poco antes de marzo de 2015, en una órbita alta que pasara por la Luna. En este sentido, el lanzamiento candidato fue la misión china Chang’e 5-T1, lanzada el 23 de octubre de 2014. Su booster, o parte superior del cohete, nunca fue visto hasta el momento; o eso se pensaba. De este modo, el objeto que impactará en la Luna antes identificado como un cohete de la empresa SpaceX, ahora es asociado a una etapa del booster Long March 3C (COSPAR ID 2014-065B), que lanzó la misión Chang’e 5-T1 y realizó un sobrevuelo lunar cuatro días después del lanzamiento.
La etapa superior Long March 3B, en la foto, es similar a la etapa 3C que llegará a la Luna el 4 de marzo. Crédito: CALT / CASC.
La nave fue enviada en una trayectoria de retorno libre más allá de la Luna y regresó a la Tierra el 31 de octubre de 2014 sobre Siziwang Banner, Mongolia Interior. Su misión principal era probar la tecnología de la cápsula de retorno antes de la misión completa de retorno de muestras, Chang’e 5, que China llevó a cabo con éxito en diciembre de 2020.
Además de los cálculos de los expertos, otro factor ayudó a determinar la identidad del singular objeto que impactará en la Luna. Los estudiantes de la Universidad de Arizona (EEUU) tomaron el espectro del objeto para determinar sus materiales de construcción. Al observarlo con telescopios y un instrumento espectrográfico (el cual permite descomponer la luz recibida del objeto y a la vez revelar la composición material de un cuerpo), su posterior análisis facilitó la comparación con cohetes chinos y de SpaceX de tipos similares, concluyendo en que la composición de este no identificado objeto coincide con el citado cohete chino.
Detalles sobre el impacto
Desgraciadamente, para aquellos que esperaban poder observar este impacto, como el mismo se producirá en el lado o cara no visible de la Luna, el fenómeno no será apreciable para los observadores terrestres de manera directa.
Como ya comentamos, desde Project Pluto, se percataron por primera vez de este interesante encuentro a principios de 2022. Pues, siguiendo la trayectoria del citado cohete, se prestó particular atención a un sobrevuelo cercano que llevó al objeto a menos de 9.600 km de la Luna el pasado 5 de enero, evento que lo preparó orbitalmente para el impacto en marzo. Luego se redactó entonces un comunicado dirigido a la comunidad astronómica de aficionados a través de la Lista de Correo de Planetas Menores (MPML, por sus siglas en inglés) para que observasen el “cohete errante” con el fin de determinar su órbita exacta. Como resultado de estas observaciones, los cálculos orbitales ofrecen un interesante panorama, puesto que según estos datos, este rocket booster se encuentra en una órbita terrestre amplia que actualmente lo lleva más allá de la órbita de la Luna (ver imagen inferior).
Los cálculos de Bill Gray de Project Pluto basados en las observaciones, muestran la órbita reciente de esta parte superior de cohete. En el gráfico, se puede ver (en negro) la trayectoria del objeto entre el 1 de enero y el impacto del 4 de marzo. El círculo verde muestra la órbita de la Luna, la Tierra es el círculo rojo en el centro. Crédito: https://www.projectpluto.com/temp/dscovr.htm
Si bien la mayoría de los objetos del Sistema Solar orbitan en elipses, éste fragmento de cohete orbita la Tierra más o menos en una elipse alargada, pero los efectos gravitatorios de la Luna lo perturban de manera que ha habido cambios graduales (y a veces repentinos) desde que se lanzó. De hecho, yendo a los detalles, después de un sobrevuelo cercano a la Tierra el 1 de enero, el objeto comenzó a acercarse de nuevo a la parte de su órbita más alejada de la Tierra, o su apogeo. En el camino, pasó a unos 9600 km de la Luna el 5 de enero; siendo esa la «curvita» que se puede ver en ese punto del gráfico superior. Luego siguió avanzando hasta el apogeo, y luego regresó a donde se pudo obtener más observaciones entre el 15 y el 21 de enero. Después de eso, el booster giró alrededor de la Tierra y muy rápidamente estuvo demasiado cerca del Sol en el cielo para que alguien pudiera observarlo. Por otro lado, los días 7 y 8 de febrero, volvió a girar para realizar otro sobrevuelo cercano sobre el lado nocturno de la Tierra. En esta etapa se realizaron más observaciones, lo que me permitirá calcular una órbita mejorada del fragmento de cohete, y a la vez decir dónde y cuándo impactará con mayor confianza y precisión. Después de eso, desde mediados de febrero volvió a estar demasiado cerca del Sol para observarlo desde la Tierra. Salió en un bucle considerablemente más lejano, bastante distanciado de la Luna, y luego entrará para chocar con la cara oculta de nuestro satélite natural el 4 de marzo (ver imagen superior y animación inferior).
La animación muestra el movimiento del objeto durante el año 2022. Esta muestra la trayectoria del fragmento de cohete (en verde), vista por encima del sistema Tierra-Luna. La luna es la estela blanca que (mayormente) se repite en una elipse bonita y regular (hay algunos cambios porque el Sol “tira” de ella suavemente). El booster u objeto a impactar es el objeto verde que deja estelas verdes; su trayectoria a veces cambia bastante, porque se acerca lo suficiente a la Luna, perturbándolo gravitatoriamente. Ambas animaciones fueron realizadas por Tony Dunn utilizando su excelente software Orbit Simulator. Crédito: https://www.projectpluto.com/temp/dscovrDec_b.gif
Hay que tener en cuenta que los objetos relativamente ligeros, como los cohetes propulsores vacíos, están más a merced del empuje del viento solar que los asteroides sólidos. Además, el booster parece estar dando vueltas. Pero en este momento, el impacto en la superficie lunar es seguro, aunque el momento puede variar en un minuto más o menos, así como la ubicación exacta (en unos pocos kilómetros).
Asimismo, aunque no veremos el impacto del fragmento en tiempo real, ya que se produce en el lado oculto de la Luna, es muy posible que el Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA o el Chandrayaan 2 de la India, que actualmente orbitan y toman imágenes de la Luna, puedan ver el cráter resultante del impacto, aportando datos de interés geológico sobre la naturaleza de nuestro satélite natural.
Breve reconto de impactos similares
Aunque muchos dispositivos desarrollados por la industria aeroespacial han chocado con la Luna a lo largo de los años, ésta es la primera vez que sabemos que un artefacto espacial lanzado por el ser humano en una misión no lunar va a chocar involuntariamente con la Luna.
El primer objeto que alcanzó la superficie lunar fue el Luna 2 de la Unión Soviética el 13 de septiembre de 1959. Los propulsores desechados en la era de las misiones Apolo también chocan a menudo contra la Luna, y el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA ha documentado las cicatrices resultantes (ver imagen inferior).
Imagen tomada por el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO, por sus siglas en inglés) del lugar de impacto del cohete Saturno-V de la tercera etapa del Apolo 16. Crédito: NASA / LRO
A veces, los cohetes desechados acaban convirtiéndose en «cuasi-lunas». Un análisis espectroscópico del objeto J002E3, una cuasi-luna avistada en 2002, mostró la marca de la pintura de dióxido de titanio, lo que ayudó a los astrónomos a determinar que se trataba del propulsor de la tercera etapa del Apolo 12 Saturno V. Los observadores también recuperaron recientemente otra cuasi-luna, que resultó ser el cohete acelerador Surveyor 2.
Y a veces, las misiones incluso han enviado cohetes hacia la Luna intencionadamente, en aras de generar conocimiento científico. Este es el caso que involucra al Satélite de Observación de Cráteres Lunares (LCROSS, por su siglas en inglés), el cual observó el choque o impacto de su etapa superior de cohete Centaur, sobre el cráter Cabeus en 2009, proporcionando datos que ayudaron a los científicos a deducir la presencia de hielo de agua en la Luna.
La misión LCROSS es un punto de referencia útil porque su velocidad de impacto fue aproximadamente la misma que la calculada para el booster en cuestión que pronto impactará, unos 2,5 kilómetros por segundo. Pero mientras que la etapa superior del Centaur del LCROSS tenía una masa de 2300 kg, el booster que envió a la nave china que pronto impactará en la Luna tiene cerca de2800 kg de masa.
Sin embargo, es muy posible que se hayan producido impactos involuntarios en el pasado, ya que los propulsores que salen de la Tierra suelen permanecer en el espacio en lugar de volver a entrar en la atmósfera. De hecho, según consta en publicaciones realizadas por científicos del Centro de Astrofísica, Harvard y Smithsonian (Estados Unidos), hay al menos 50 objetos que se quedaron en órbita en torno a la Tierra en los años 60, 70 y 80 que simplemente fueron abandonados allí. Muchos de ellos aún no han sido observados y probablemente, al menos algunos chocaron con la Luna accidentalmente y no nos dimos cuenta.
Con el lanzamiento de una flota de misiones lunares este año, la Luna está a punto de convertirse en un lugar muy concurrido. De hecho, la empresa aeroespacial SpaceX lanzará a mitad de este 2022 el primer vuelo de servicios comerciales de carga lunar para la empresa Intuitive Machines y su módulo de aterrizaje Nova-C.
En resumen y para cerrar…
A pesar de la dificultad en la identificación del objeto, la trayectoria, o sea, su órbita, la hora de impacto en la Luna (09:26 hora de Argentina del 4 de marzo) y la ubicación del lugar de impacto (cerca del cráter Hertzsprung en el lado lejano o no visible de la Luna) siguen siendo los mismos. Los observadores y orbitadores terrestres no podrán registrar este fenómeno, pero el Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA o el orbitador Chandrayaan 2 de la India, ambos en órbitas lunares bajas, podrían ver los resultados del impacto después de que la etapa de 2.800 kilogramos golpee la Luna.
Con todo esto, no hay que olvidar que la basura espacial -tanto su producción como su seguimiento- es un problema creciente tanto en la órbita terrestre baja como en la alta.
Fuentes
https://en.wikipedia.org/wiki/Booster_(rocketry)
https://www.projectpluto.com/temp/dscovr.htm
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/earth-minimoon-1960s-rocket-booster/
https://phys.org/news/2022-01-astronomers-spacex-space-junk-moon.html
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/spaceflight-2022-missions-to-watch-in-the-coming-year/
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=IM-1-NOVA
https://www.projectpluto.com/temp/correct.htm#confusion
https://www.fmprc.gov.cn/mfa_eng/xwfw_665399/s2510_665401/2511_665403/202202/t20220221_10644075.html
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/distant-space-debris-threat-satellite/
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/4m.htm
https://catalina.lpl.arizona.edu/
por Armando Mudrik, integrante de Plaza Cielo Tierra.
