Rosetta y Philae

Descripción de la imagen: Vista de la superficie perturbada del Cometa Churyumov–Gerasimenko tomada por la cámara de Rosetta desde una altitud de unos pocos kilómetros. Se entiende que en esta superficie caótica, el tren de aterrizaje tenía que desplegarse correctamente, el propulsor tenía que presionar perfectamente a Philae contra el suelo y los arpones tenían que funcionar de manera sincrónica para fijar el robot al suelo. Fuente de la imagen: Agencia Espacial Europea - ESA.

El Robot Philae

Philae, el robot transportado por la sonda Rosetta, aterrizó en el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko el 12 de noviembre de 2014. Liberado a las 9:35 AM, hora de París, a una distancia de 22.5 km del centro del cometa, el robot sin propulsión tocó la superficie arenosa del cometa 7 horas más tarde a una velocidad de aproximadamente 1 m/s. El sitio donde aterrizó Philae se llama Agilkia. Este es el primer aterrizaje cometario jamás intentado por el hombre.

Para llegar a la Tierra, la señal que confirmaba este aterrizaje histórico tardó unos 40 minutos y llegó a las 16:03 UTC. La confirmación fue retransmitida por el orbitador Rosetta y captada simultáneamente por la estación terrestre de la ESA en Malargüe, Argentina, y la estación de la NASA en Madrid, España. Los primeros datos de los instrumentos del aterrizador fueron transmitidos al Centro de Navegación de la agencia espacial en Toulouse, Francia.

Aterrizar en un cometa tan pequeño es una verdadera hazaña dada la gravedad extremadamente baja del objeto. El robot aterrizador Philae de 100 kg pesa solo unos pocos gramos en la superficie de "Tchouri". Durante diez años, desde el 2 de marzo de 2004, Rosetta y Philae viajaron juntos para alcanzar su destino. Desde el 6 de agosto de 2014, Rosetta ha estado orbitando el cometa, analizando su superficie para elegir un sitio de aterrizaje para Philae.

El Sitio de Aterrizaje

El sitio de aterrizaje está ubicado en la cabeza del objeto de dos lóbulos y fue elegido según las imágenes y los datos recopilados a distancias de 30-100 km del cometa, solo seis semanas después de la llegada. Al final de un viaje muy largo de 6.4 mil millones de km, el 12 de noviembre de 2014, Rosetta y Philae se separaron.

El objetivo principal de la misión era alcanzar el cometa periódico Churyumov–Gerasimenko (un paso cada 6.59 años), luego posar el robot aterrizador Philae de 100 kg en su superficie. La sonda Rosetta de la ESA pasó mucho tiempo (la segunda mitad del mes de octubre de 2014) en órbita alrededor del cometa, a menos de 10 km de su superficie. Imágenes magníficas e inéditas, tomadas por la cámara de navegación de Rosetta, nos llegaron durante este período. Nos muestran este mundo inquietante y misterioso que ha encarcelado a Philae para siempre.

El Cometa Rosetta

El cometa es extremadamente oscuro, mucho más oscuro que en la imagen, más negro que el carbón, pero la cámara ha acentuado la luz y las sombras de este antiguo vestigio de nuestro sistema solar. Estas primeras imágenes revelaron un mundo lleno de rocas, acantilados, fosas y precipicios impresionantes.

Rosetta alcanzará su distancia más cercana al Sol el 13 de agosto de 2015, a unos 185 millones de km entre las órbitas de la Tierra y Marte. Rosetta seguirá al cometa y monitoreará a Philae durante todo el año 2015, alejándose del Sol, luego Rosetta y Philae se dormirán en el espacio helado del sistema solar.

N.B.: La Piedra de Rosetta, descubierta en 1799, es una estela grabada del antiguo Egipto en la que se inscribe el mismo texto en tres versiones, lo que permitió el desciframiento de los jeroglíficos a principios del siglo XIX. En la parte superior de la piedra, el texto está en jeroglíficos egipcios, en el centro, el mismo texto en escritura demótica y en la parte inferior en griego antiguo.
La Piedra de Rosetta mide 112.3 cm de alto, 75.7 cm de ancho, 28.4 cm de grosor y pesa ≈760 kg.

N.B.: Philae era una ciudad antigua egipcia a orillas del Nilo que albergaba uno de los templos mejor conservados de Isis. Desde la puesta en servicio de la Alta Presa de Asuán en 1970, Philae es solo una roca que emerge del lago. Todas las construcciones colocadas en el suelo granítico de Philae, piedra por piedra, han sido transportadas a otro islote de granito llamado Agilkia.

¿Cuál es el Peso de Philae en el Cometa Churyumov–Gerasimenko?

Philae, a pesar del mal funcionamiento del sistema de anclaje, permaneció en la superficie del cometa. El robot Philae aterrizó bien en el cometa Churyumov–Gerasimenko en el lugar previsto por los científicos, pero el arponeo que debía fijar a Philae al suelo salió mal. Los arpones debían ser disparados por un sistema explosivo. Pero Philae, bajo el empuje de los amortiguadores, rebotó. Este mal funcionamiento, que podría haber eyectado al robot del cometa para siempre, no fue catastrófico; Philae aterrizó en un suelo blando. Según el astrofísico Francis Rocard, si el suelo hubiera sido duro, Philae habría sufrido un fuerte rebote. De hecho, el sistema solo se hundió 4 cm, mientras que la amplitud máxima del amortiguador es de 20 cm.

Luego, según Stephan Ulamec (gerente del aterrizador), Philae dio "un enorme salto" de aproximadamente un kilómetro. Debido a la baja gravedad, este salto ocurrió a cámara lenta y duró casi dos horas. Afortunadamente, el aterrizaje terminó bien, pero Philae terminó en una posición incómoda a la sombra y con una pata en el vacío, lo que planteará un problema para recargar sus baterías.

Cálculo del Peso de Philae en el Cometa

Para calcular el peso de Philae en Churyumov–Gerasimenko, es decir, la fuerza de la gravedad en el cometa, se deben usar varios parámetros: la constante gravitacional G, la aceleración de la gravedad g, la masa del cometa M, la masa de Philae m y el radio del cometa R, o mejor dicho, R min y R max, ya que no es un objeto esférico.

• G = 6,67384 10−11 N·m2·kg-2
• g = G (M/R2) en m/s2
• M = 1×1013 kg
• m = 100 kg
• R min y max = ≈0,65 km y ≈2,05 km (dimensiones de los lóbulos del cometa) (4,1×3,2×1,3 km) + (2,5×2,5×2,0 km).

Solo queda calcular la fuerza gravitacional ejercida por el cometa sobre Philae, donde F=G ((Mm)/R2) newtons o m·kg·s-2. La fuerza gravitacional es de ≈0,01588 N en el punto más alejado del centro del cometa y 0,1579 N en el punto más cercano. El peso de Philae es, por lo tanto, de ≈1,5 g en el punto más alejado del centro del cometa y ≈15,7 g en el punto más cercano. Los científicos deben ser muy delicados al pilotar los instrumentos de Philae. Un pequeño empujón incontrolado sería suficiente para satelizar el robot y perderlo para siempre.

N.B.: No se debe confundir la masa y el peso, aunque en la Tierra la masa y el peso a menudo se confunden. El peso de un cuerpo es la fuerza ejercida por el campo gravitacional ambiente. Por lo tanto, varía según el lugar. La masa corresponde a una cantidad de materia (número de átomos); no cambia según el lugar; es la misma en todo el Universo. El peso se mide en newtons (N), la masa en kilogramos (kg). La masa y el peso son magnitudes diferentes pero relacionadas entre sí por la relación: peso = masa × g (g representa la aceleración o intensidad de la gravedad). La aceleración es, por lo tanto, el cambio de velocidad en metros por segundo cada segundo o metros por segundo al cuadrado (m/s2). Ejemplo: si un automóvil pasa de 0 a 100 km/h en 5 s, experimenta una aceleración de (100 km/h)/(5 s) = 20 (km/h)/s = 5.6 m/s2 ≈0.56 g.