Los científicos ahora saben exactamente cómo realizó Huygens su trayectoria hacia la superficie de Titán. La reconstrucción de la trayectoria es la culminación de dos años de esfuerzo y es particularmente valiosa para una interpretación correcta de las observaciones de las seis investigaciones científicas realizadas a bordo.
Descenso y aterrizaje de Huygens (imagen de alta resolución).
Esta es la culminación de ocho años de trabajo preliminar y de dos años de análisis de datos del Grupo de Trabajo de la Trayectoria de Descenso de Huygens (Huygens Descent Trajectory Working Group).
En cualquier misión espacial, son los datos científicos los que atraen la mayor atención. Con todo, sin una reconstrucción exacta de la trayectoria realizada por Huygens para alcanzar la superficie de Titán, los científicos tendrían problemas para poner estos datos en su contexto.
Huygens tenía un reloj interno que dejaba impresa la hora en cada medida que realizaba la sonda. “Es crucial poder correlacionar cualquier medida de los datos con la altitud y velocidad que la sonda tenía en el momento de la medida. Ésta es la meta última del esfuerzo de reconstrucción de la trayectoria,” dice a Bobby Kazeminejad, co-presidente del Grupo de Trabajo de la Trayectoria de Descenso de Huygens, que ahora está trabajando en el Centro de Operaciones Espaciales de Alemania (German Space Operations Centre – DLR).
Punto de entrada de Huygens en la atmósfera y punto de aterrizaje en Titán (imagen de alta resolución).
La reconstrucción de la trayectoria se dividió en tres fases. La primera fase consistió en la entrada supersónica de la sonda desde una altitud de unos 1.250 kilómetros sobre la atmósfera superior de Titán hasta unos 100 kilómetros de altitud. Durante este tiempo, el protector de calor deceleró a la sonda desde 22 hasta 1,5 veces la velocidad del sonido [en la atmósfera terrestre].
La segunda fase era la fase de descenso con paracaídas, que se superpuso a la primera fase, desde una altitud de 145 kilómetros y duró hasta que Huygens aterrizó en la superficie de Titán. Tan pronto como el paracaídas se abrió, la influencia del viento tendría que ser tenida en cuenta. El equipo descomponía el movimiento de la sonda en dos componentes: vertical y horizontal. El movimiento vertical estaba dominado por la gravedad de Titán, tirando de la sonda hacia abajo contra la resistencia del paracaídas. El movimiento horizontal estaba determinado por el viento que soplaba en oblicuo.
Mosaico de superficie generado por el DISR (imagen de alta resolución).
El equipo de la Huygens combinó las medidas tomadas por diversos instrumentos a bordo de la Huygens: HASI (Huygens Atmosphere Structure Instrument), SSP (Surface Science Package), GCMS (Gas Chromatograph and Mass Spectrometer), DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer) y DWE (Doppler Wind Experiment); para determinar la trayectoria de descenso.
La fase final combinaba dos reconstrucciones, superponiendo los últimos 145 y 100 km respectivamente.
Los resultados completos de este esfuerzo realizado por Kazeminejad y sus colegas se publicó en una edición especial de “Planetary and Space Science”, dedicada a la misión Huygens. En la misma edición David Atkinson, presidente del Grupo de Trabajo de la Trayectoria de Descenso de Huygens, de la Universidad de Idaho, explica la organización y la estructura del equipo.
Trayectoria de Huygens desde 40 kilómetros de altitud (imagen de alta resolución).
Además Erich Karkoschka, de la Universidad del Arizona, y sus colegas informaron que DISR indicaba que la sonda se desvió dos grados de norte a este, mientras caía de los 145 a los 50 kilómetros de altitud. Entre las altitudes de 30 y 20 kilómetros, giró cinco grados hacia el sur antes de reanudar su movimiento en dirección este. A 6,5 km de altitud, invirtió la dirección, hacia el noroeste y por último a 0,7 km volvió a la dirección noroeste.
Además de producir el desvío de la Huygens, el viento también hizo inclinarse a la sonda. Analizando la fuerza de la señal de acoplamiento de radio entre Huygens y Cassini, el equipo liderado por Yvonne Dzierma, de la Universidad de Bonn, pueden estimar el giro, inclinación y movimiento de la sonda durante el descenso.
Ralph Lorenz, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, en Maryland, y sus colegas informaron que el SSP detectó movimientos similares, y revelaron una capa de turbulencia atmosférica entre los 20 y los 30 kilómetros. Comparando los movimientos en esta capa con ésos registrados en los globos terrestres, Lorenz y sus colegas sugieren que la turbulencia podía estar asociada a las nubes.
Trayectoria de Huygens desde 2 kilómetros de altitud (imagen de alta resolución).
Otro informe de Lorenz indica que la estructura de densidad y temperatura de la atmósfera se puede comprobar usando los datos de los sensores de Huygens.
Finalmente Paul Withers, de la Universidad de Boston, explica que es posible determinar la masa molecular media de la atmósfera usando las medidas de presión y temperatura. Tradicionalmente, la masa molecular media de una atmósfera se determina usando un espectrómetro de masas, tal como GCMS. La nueva técnica Withers proporcionará una potente verificación cruzada para esta y futuras misiones.
El éxito de este esfuerzo es particularmente significativo porque la combinación de la atmósfera densa y fría de Titán, junto con los desafíos operacionales planteados por la enorme distancia entre el satélite y la Tierra, hace que la reconstrucción de la trayectoria de Huygens sea única. “Comprendimos que no podríamos aplicar las técnicas estándar en Titán; tuvimos que pensar en nuevos métodos e ideas y salir improvisando,” dicen Kazeminejad.
El test final era si la metodología definida por la reconstrucción y su puesta en práctica podrían realmente proporcionar la localización exacta del lugar de aterrizaje. Esto fue comprobado usando otras estimaciones, tales como las imágenes de DISR y las medidas del radar del orbitador Cassini.
Todos los métodos mostraron un gran acuerdo en cuanto a donde aterrizó Huygens. Esto aumenta la confianza del proyecto en que saben exactamente como se comportó la sonda. “Todo converge hacia la misma localización,” dicen Kazeminejad, “han merecido la pena todos los años de trabajo.”
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Noticia original: ESA