NEA Scout, la primera misión de la NASA al espacio profundo con vela solar

Lanzada con el vuelo de prueba no tripulado Artemisa I, el Near-Earth Asteroid Scout de la NASA, del tamaño de una caja de zapatos, perseguirá lo que se convertirá en el asteroide más pequeño jamás visitado por una nave espacial. Llegará allí desplegando una vela solar que aprovecha la radiación solar para la propulsión, lo que la convierte en la primera misión de este tipo en el espacio profundo de la agencia.

El objetivo es 2020 GE, un asteroide cercano a la Tierra (NEA) que tiene menos de 18 metros de tamaño. Los asteroides de menos de 100 metros de ancho nunca antes se habían explorado de cerca. La nave espacial utilizará su cámara científica para observar más de cerca, midiendo el tamaño, la forma, la rotación y las propiedades de la superficie del objeto mientras busca polvo y escombros que puedan rodear a 2020 GE.

Debido a que la cámara tiene una resolución de menos de 4 pulgadas (10 centímetros) por píxel, el equipo científico de la misión podrá determinar si 2020 GE es sólido, como una roca, o si está compuesto de rocas más pequeñas y polvo agrupado como algunos de sus primos asteroides mayores, como el asteroide Bennu.

“Gracias a los descubrimientos de NEA por parte de los observatorios terrestres, se identificaron varios objetivos para NEA Scout, todos dentro del rango de tamaño de 5 a 30 metros”, explicó en un comunicado Julie Castillo-Rogez, principal investigadora científica de la misión en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. "2020 GE representa a una clase de asteroide de la que actualmente sabemos muy poco".

El asteroide 2020 GE fue observado por primera vez el 12 de Marzo de 2020 por el Catalina Sky Survey de la Universidad de Arizona como parte de su búsqueda de objetos cercanos a la Tierra para la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA.

NEA Scout es una misión de demostración de ciencia y tecnología que mejorará la comprensión de la agencia de los pequeños NEA. Usando un factor de forma de CubeSat de seis unidades, se montará como una de las 10 cargas útiles secundarias a bordo del poderoso cohete SLS, que se lanzará no antes de Marzo de 2022 desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Después, NEA Scout se desplegará desde un dispensador conectado al anillo adaptador que conecta el cohete y la nave espacial Orión.

La misión actuará como un explorador ágil para futuras misiones humanas y robóticas que pueden utilizar recursos de los asteroides, y espera obtener importantes conocimientos para la defensa planetaria sobre esta clase de NEA.

“Aunque los grandes asteroides son los que más preocupan desde la perspectiva de la defensa planetaria, los objetos como 2020 GE son mucho más comunes y pueden representar un peligro para nuestro planeta, a pesar de su tamaño más pequeño”, dijo Castillo-Rogez.

El suceso de Chelyabinsk fue causado por un pequeño asteroide de unos 20 metros de diámetro; explotó sobre la ciudad rusa el 15 de Febrero de 2013, creando una onda expansiva que rompió ventanas por toda la ciudad e hirió a más de 1.600 personas. Y ese objeto era la misma clase de NEA que 2020 GE.

Baja Masa, Alto Rendimiento

Aprender más sobre el asteroide 2020 GE es solo una parte del trabajo de NEA Scout. También probará la tecnología de vela solar para encuentros en el espacio profundo. Cuando se libere de su dispensador después del lanzamiento, la nave espacial utilizará brazos de aleación de acero inoxidable para desplegar una vela solar que se expandirá, pasando de ser un pequeño paquete a una vela del tamaño de una cancha de squash, de unos 86 metros cuadrados.

Hecha de aluminio recubierto de plástico más delgado que un cabello humano, esta vela liviana con forma de espejo generará impulso al reflejar los fotones solares, partículas cuánticas de luz que irradian del Sol. La vela proporcionará la mayor parte de la propulsión del NEA Scout, pero los pequeños propulsores de gas frío con un suministro limitado de propulsor también ayudarán con las maniobras y la orientación.

“La génesis de este proyecto fue una pregunta: ¿Realmente podemos usar una pequeña nave espacial para realizar misiones en el espacio profundo y producir ciencia útil a bajo coste?” dijo Les Johnson, principal investigador de tecnología de la misión “Este es un gran desafío. Para las misiones de caracterización de asteroides, simplemente no hay suficiente espacio en un CubeSat para grandes sistemas de propulsión y el combustible que requieren”.

La luz del Sol actúa como una fuerza constante, por lo que una diminuta nave espacial equipada con una gran vela solar puede viajar muchos kilómetros por segundo. Las velas solares son un sistema de propulsión de alto rendimiento para naves espaciales de baja masa y volumen, según Johnson. NEA Scout maniobrará inclinando su vela para cambiar el ángulo de la luz solar, alterando la cantidad de empuje y la dirección de viaje, de forma similar a cómo un barco usa el viento para navegar.

En Septiembre de 2023, el asteroide 2020 GE se acercará mucho a la Tierra y, con la asistencia gravitacional de la Luna, NEA Scout habrá reunido la velocidad suficiente para alcanzarlo. Los navegantes de la misión afinarán la trayectoria de NEA Scout antes de que la nave espacial se acerque a poco más de 1,5 kilómetros del asteroide.

“NEA Scout logrará probablemente el sobrevuelo más lento de un asteroide jamás visto, a una velocidad relativa de menos de 30 metros por segundo”, dijo Castillo-Rogez. “Esto nos dará algunas horas para recopilar información científica invaluable y nos permitirá ver de cerca cómo se ven los asteroides de esta clase”.

NEA Scout prepara el escenario para futuras velas solares: el Sistema de Vela Solar Compuesto Avanzado de la NASA demostrará brazos novedosos y livianos para desplegar una vela solar desde un CubeSat después de su lanzamiento en 2022. Después de eso, Solar Cruiser, una demostración de tecnología de vela solar de casi 1,700 metros cuadrados, utilizará la luz solar para viajar hacia el Sol en 2025, lo que permitirá que futuras misiones monitoreen mejor el clima espacial.