dimecres, 9 de desembre de 2015

La recuperació de l'Akatsuki: cinc anys de paciència per inserir un satèl·lit artificial a Venus

El 6 de desembre del 2010, va fallar la maniobra que havia d'inserir en l'òrbita de Venus la sonda japonesa あかつき, llençada el març anterior des del cosmòdrom de Tanegashima. L'Agència Espacial Nipona va decidir hivernar la sonda, deixar-la en òrbita heliocèntrica, i esperar cinc anys a un nou acostament de la sonda a Venus. S'hi feren ajustaments el novembre del 2011 i el juliol i setembre d'enguany. Finalment, la recuperació ha estat reixida, i l'Akatsuki entrà en l'òrbita de Venus aquest dilluns 7 de setembre. Una vegada adoptada l'òrbita definitiva, comença dos anys d'experiments científics que ajudaran a entendre millor el clima del nostre planeta germà.

Representació artística de l'Akatsuki, en el seu pas d'una òrbita heliocèntrica a una de citereocèntrica

La missió Akatsuki

Després del desencís de la Nozomi, que no va arribar a inserir-se en l'òrbita de Mart, l'Agència Espacial Japonesa tingué com a primer gran projecte de sonda interplanetària un mòdul orbital venusià. El pressupost de la missió era de 14,6 milers de milions de iens, sense comptar els 9,8 mil milions de iens que costaria el llençament.

El cos principal feia 1,45 x 1,04 x 1,44 m. Comptaria amb dos panells solars de 1,4 m2 cadascun, capaços d'oferir, quan la sonda fos en l'òrbita de Venus, uns 700 W de potència. La maniobrabilitat l'oferira un motor de 500 N d'hidrazina-N2O4, així com vuit motors de 23 N d'hidrazina i quatre motors de 3 N d'hidrazina. El sistema de comunicacióm constava d'un transponedor de 8 GHz, connectat a una antena plana de 1,6 m i a quatre antenes addicionals. La massa total de la nau en el llençament seria de 517,6 kg, dels quals 196,3 kg corresponien a propel·lents.

L'instrumental científic suposava una massa total de 34 kg, i constava de sis elements:
- la càmera de llum visible (552-777 nm).
- la càmara d'ultraviolat (UVI).
- la càmara d'infraroig d'ona llarga (LIR).
- una càmera de microones de 1000 nm (IR1).
- una càmera de microones de 2000 nm (IR2).
- un experiment de radioones.

El mes d'octubre del 2009, "The Planetary Society" i JAXA iniciaren una campanya de quatre mesos durant la qual hom podia enviar el seu nom i un missatge que fos carregat en l'Akatskuki. Els missatges serien impressos en plaques d'alumini, col·locades a bord de l'astronau. En total, participaren 260.214 persones, missatges incorporats en 90 plaques d'alumini. Tres d'aquestes plaques eren dedicades a Hatsune Miku, un dels "vocaloids" de Crypton Future Media.

Primer intent i maniobres de recuperació

La construcció de l'Akatsuki tingué lloc al Campus de Sagamihara. El 17 de març del 2010, la nau era transportada des de Sagamihara al Centre Espacial de Tanegashima, on arribà el 19 de març. El 4 de maig fou encapsulada en el carenat del cohet H-IIA, on també era encabit l'IKAROS. El 9 de maig el carenat era col·locat damunt del cohet H-IIA.

La data prevista de llançament era el 18 de maig. L'oratge obligà a endarrerir el llençament al dia 20, i efectivament tingué lloc llavors a les 21:58:22UTC.

Pel que fa a IKAROS, el 21 de maig era inserit en òrbita heliocèntrica. Es tractava de la primera nau propulsada principalment per vela solar, i començà el seu programa científic d'estudi del vent solar, de la pols còsmica i de l'explosions de raigs gamma, en l'entorn privilegiat del medi interplanetari.

L'Akatsuki, per la seva banda, entrava també en òrbita heliocèntrica, amb la vista posada amb una aproximació a Venus que tindria lloc el 6 de desembre del 2010.

El dia 6 de desembre, a les 23:49UTC, començà la ignició del motor de maniobra orbital. El motor havia d'estar actiu durant 12 minuts per tal que l'Akatsuki s'inserís en una òrbita venusina. El sistema de maniobra patí una errada, i el 8 de desembre, la JAXA confirmà que la inserció orbital no s'havia produït. El motor, per comptes de 12 minuts, hauria estat en marxa durant 3 minuts, en aturar-se degut a dipòsits salins acumulats damunt de la vàlvula que comunicava el tanc de pressurització d'heli i el tanc de combustible. Els sistemes de seguretat havien aturat el motor, salvant la nau.

La prioritat era aprofitar la finestra següent, encara que aquesta no tindria lloc sinó després de cinc anys. De moment, activaren els mecanismes d'hibernació. El 7 i el 14 de setembre del 2011, hom comprovà l'estat dels motors, identificant-ne quins havien quedat malmesos. L'octubre del 2011, hom alliberà 65 kg de NOx, que ja no eren aprofitables, amb la qual cosa es reduïa la massa de la nau. Es feren maniobres l'1 de novembre del 2011, i els dies 10 i 21 del mateix mes. Va caldre repensar la missió ja que la nova òrbita d'inserció no podia ser la mateixa. L'octubre del 2013, la nau inicià una lenta aproximació a Venus. Es feren quatre maniobres de correcció entre el 17 de juliol del 2015 i l'11 de setembre.

El 7 de desembre, s'activaren quatre motors durant 20 minuts, i l'Akatsuki entrà en l'òrbita de Venus. El març del 2016 adoptarà l'òrbita definitiva, amb un període 9 dies. L'òrabit actual té un periapsis de 400 km i un apopapsis de 440.000 km.

Els objectius científics

El març del 2016 començarà la part científica de la missió. Caldrà veure llavors fins quin punt han patit els instruments aquests cinc anys d'òrbita heliocèntrica (amb un periheli de 0,6 UA).

El satèl·lit prendrà dades de:
- les tempestes elèctriques (a través de la càmara LAC).
- els núvols alts (a través de la càmara LIR).
- la distribució del SO2 i altres gasos atmosfèrics (a través de la càmara d'ultraviolat).
- la radiació calorífica del sòl venusià i, en especial, dels volcans (a través de l'IR1).
- la radiació calorífica emesa per les capes baixes de la densa atmosfera venusina (a través de l'IR2).