Giotto. Otros nombres: 1985-056A
Lanzamiento: 2 de julio de 1.985 a las 11:23:13 GMT.
Masa: 582.7 kg.

INTRODUCCIÓN:

La misión Giotto fue la primera misión de la Agencia Espacial Europea, destinada a un cuerpo del sistema solar distinto de la Tierra. Y resultó un tremendo éxito, tanto científica como técnicamente.

En un principio el proyecto Giotto, era una empresa conjunta de la Agencia europea con la NASA, pero la NASA tuvo que echarse atrás por recortes presupuestarios, en una década muy pobre en cuanto a exploración espacial, en la que sólo se vivía de los éxitos de sondas lanzadas en la década de los 70. Los norteamericanos desaprovecharon una ocasión histórica para mandar una verdadera misión hacia el cometa Halley en 1986. La ESA sin ninguna experiencia en misiones planetarias asumió la empresa de visitar el cometa, oportunidad que no volverá a presentarse hasta 2.061 fecha en la que se prevé su retorno al perihelio.

La visita de un cometa tan famoso como el Halley, suscitó una gran atención internacional, que se objetivó en el envío junto a Giotto de otras cinco sondas, 2 japonesas: Suisei y Sakigake, 2 soviéticas: Vega 1 y 2 y un satélite reconvertido en sonda norteamericano que es lo único que el presupuesto permitió realizar a la NASA, y le fue dado el nuevo nombre de ICE (International Cometary Explorer). Entre todas las sondas se realizó una labor de equipo compartiendo información y facilitando que Giotto cumpliera con creces su misión. En este caso se demostró crucial la cooperación internacional que culminó con un éxito histórico.

Las sondas japonesas y la americana tuvieron un encuentro lejano, y realizaron mediciones a larga distancia. Las Vegas localizaron el núcleo del cometa suministrando datos para afinar la trayectoria de Giotto y pudiera "ensartar" el núcleo del cometa con enorme precisión.

La luz verde para preparar el encuentro la dio la ESA en 1980, cuando el cometa no se había localizado y no se sabía cual iba a ser su órbita definitiva, ya que los cometas que cruzan las órbitas de los planetas gigantes son sensibles a su influencia gravitatoria y siempre hay que recalcular las órbitas en cada encuentro. En esta tarea participó el Telescopio Hale de Palomar que fue el que "recuperó" el cometa en 1982 y subsiguientes mediciones de éste y otros telescopios afinaron la órbita que seguiría Halley en su paso de 1985-86.

FECHAS PRINCIPALES:

- Lanzamiento: 2 de julio de 1.985
- Encuentro con el cometa Halley: 13 de marzo de 1.986
- Comienzo periodo de hibernación: 2 de abril de 1.986
- Fin periodo hibernación: febrero 1.990
- Sobrevuelo de la Tierra: 2 de julio de 1.990
- Comienzo 2º periodo hibernación: 4 de julio de 1.990
- Fin del 2º periodo de hibernación: 9 de julio de 1.992
- Encuentro con el cometa Grigg-Skjellerup: 10 de julio de 1.992
- Desconexión de la sonda: 23 de julio de 1.992
- Sobrevuelo de la Tierra: 1 de julio de 1.999

DISEÑO DE LA NAVE:

La nave Giotto está basada en los satélites de investigación GEOS, la modificación más importante es el añadido de un escudo de protección de klevar y aluminio contra los múltiples impactos de granos de polvo a alta velocidad (68 km/seg).

La sonda Giotto tenía estructura cilíndrica de 1.85 metros de diámetro y 1.1 metros de altura con un peso de 960 kg, con tres plataformas interiores: una superior de 30 cm, una principal de 40 cm y una plataforma inferior de experimentos. Estas plataformas están unidas por un cilindro interior en el que se fijan varios subsistemas y experimentos científicos. En la parte superior del cilindro se montaba una antena de alta ganancia de 1.5 metros de diámetro. El cohete impulsor principal se alojaba en el interior del cilindro y se le daba salida a una tobera en la parte inferior.

El suministro eléctrico corría a cargo de células solares de silicio que suministraban 190 vatios y cuatro baterías de cadmio-plata que servían de acumuladores eléctricos en el caso que la nave estuviera privada de luz solar.

INSTRUMENTACIÓN CIENTÍFICA:

- Cámara de ángulo estrecho, en color para obtener imágenes del núcleo.

- 3 espectrómetros de masas para medir gas y la composición del polvo.

- Detector de impactos para medir la masa de las partículas estrelladas contra el escudo.

- 2 experimentos de plasma para estudiar el viento solar y otras partículas cargadas.

- Analizador de partículas energéticas para estudiar electrones, protones y partículas alfa (núcleos de helio).

- Magnetómetro para detectar cambios en el campo magnético.

- Sonda óptica para estudiar el brillo de la coma.

- Experimento de radio para investigar el entorno de electrones al comparar señales enviadas a frecuencias diferentes por la nave.

OBJETIVOS DE LA MISIÓN:

- Obtención de imágenes cercanas del núcleo del cometa.
- Determinar la composición isotópica de los hielos del cometa.
- Estudio de los procesos físicos y químicos que ocurren en la coma.
- Determinar la composición química e isotópica de los granos de polvo.
- Medición de la producción de gas.
- Medición de la cantidad de polvo desprendido así como el tamaño de los granos.
- Estudio del gas y polvo en las proximidades del núcleo cometario.
- Estudio de la interacción de las partículas cargadas del viento solar con la coma.

LANZAMIENTO:

Giotto fue lanzado el 2 de julio de 1985 abordo de un primitivo Ariane 1. El nombre de Giotto fue tomado del famoso pintor del trescento italiano Giotto de Bondone que en su cuadro "La Adoración de los Magos", se inspiró en el paso del Halley de 1.301 para pintar su Estrella de Belén.

SOBREVUELO DEL NÚCLEO DEL HALLEY:

El proyecto Giotto se planteó como un encuentro de alto riesgo en el que prácticamente se daba por seguro la destrucción o avería seria de la sonda por los impactos de granos de polvo a alta velocidad, producto de la actividad de un cometa cercano al Sol. Se consideró incluso la posibilidad que la propia sonda impactase contra el propio núcleo del cometa. Giotto era casi una misión kamikaze.

El 12 de marzo de 1986 a las 21 horas TU, a 150 millones de kms. de la Tierra, los instrumentos de la nave detectaron por primera vez iones de hidrógeno a 7.8 millones de km del cometa. Veintidos horas después la sonda cruzó el frente de choque que forma el viento solar con la coma polvorienta. En ese momento se conectó la cámara para rastrear la zona más brillante: el núcleo del cometa y comenzó a enviar espectaculares imágenes a la Tierra.

Se registraron nada menos que 12.000 impactos de polvo en los 122 minutos previos a la máxima aproximación. La sonda literalmente acribillada perdió la operatividad de su cámara a una distancia de 1372 km del núcleo. Después al cruzar un chorro cometario la tasa de impactos se multiplicó notablemente.

7.6 segundos antes de la máxima aproximación un impacto a altísima velocidad de una partícula de 1 gramo la hizo girar incontroladamente y el contacto con la sonda fue perdido temporalmente. Pero Giotto sobrevivió y tras pasar a unos aterradores 596 km del núcleo cometario se recuperó contacto con el centro de Darmstadt.

La robusta Giotto consiguió orientarse para volver a conectar con Tierra después de disparar los impulsores de abordo. En su alejamiento del cometa continuó enviando datos científicos durante 24 horas.

Puede sorprender en una lectura rápida que el impacto de una partícula de apenas 1 gr provocase un giro incontrolado a una nave de varios cientos de kilos de peso. Pero la energía cinética equivalente de un impacto de una partícula de sólo 0.1 gr equivale aproximadamente al impacto de un cuerpo de 50 kg viajando a 360 Km/h.

RESULTADOS CIENTÍFICOS DEL ENCUENTRO CON HALLEY:

El modelo de 'bola de nieve sucia' de Whipple se matizó un poco. En realidad era más bien "una bola de nieve muy sucia" ya que el polvo predomina a los hielos. El núcleo es alargado como un cacahuete con unas medidas de 15 X 10 X 7 km. Al menos tres chorros (jets) estaban arrojando material del lado iluminado, pero únicamente presentaba actividad alrededor del 10% de la superficie.

Otros resultados importantes fueron:

- Determinación de que el 80% del volumen del material desprendido por el cometa es agua, algo de monóxido de carbono 10% y un 2.5% de metano y amoníaco, así como trazas de otros hidrocarburos, hierro y sodio.

- Descubrimiento de que la superficie cometaria es muy oscura alrededor del 4% de reflectividad lo que sugiere una gruesa cubierta de polvo.

- Descubrimiento de que la forma del cometa es muy irregular y surcada por colinas y depresiones.

- Determinación de la densidad del cometa 0.3 gr/cm^3, muy inferior a la del agua lo que implica poca consistencia, gran fragilidad y porosidad.

- Identificación de varios chorros lanzando varias toneladas de materia por segundo. Estos jets son responsables de desviaciones en la trayectoria del cometa y del movimiento de rotación que no obstante pueden permanecer bastante estables durante siglos.

- La mayoría de polvo son motas muy pequeñas del tamaño de las constituyentes del humo.

- Las partículas mayores fueron de 40 mg y la que produjo una pérdida de alineamiento de la sonda y la subsiguiente pérdida de contacto con Tierra se estimó entre 0.1 y 1 gr.

- Se hallaron dos tipos de partículas: una dominante constituida por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno; y otra minoritaria por elementos que forman minerales como Silicio, Sodio, Magnesio, Hierro y Calcio.

- Se determinó que la abundancia de los elementos hallados salvo el nitrógeno era la misma que la del Sol, con lo que se deduce que fueron formados a partir de la misma nube protoestelar. Aunque el material del cometa apenas ha sufrido modificaciones desde la formación del Sistema Solar.

- Los espectrómetros indicaron que la superficie del cometa está cubierta por una capa rica en carbono si bien no pudo determinarse la composición exacta de estos compuestos carbonáceos y si pudieran calificarse de precursores de la vida.

SEGUNDA PARTE DE LA MISIÓN. PERIODO POSTERIOR AL HALLEY:

Después de que un impacto a escasa distancia del cometa la hiciera girar incontroladamente y se perdiera el contacto, la nave restableció contacto 32 minutos después, algunos de los instrumentos científicos entre ellos la cámara resultaron dañados o afectados. Como quiera que quedaba un remanente de 60 kg de combustible se optó por no dar la misión por finalizada y tal vez preparar un futuro encuentro con otro cometa.

Tras efectuar una serie de correcciones de trayectoria, para dirigir la sonda hacia la Tierra, a partir del 2 de abril de 1986 se mantuvo la nave en "hibernación" durante casi 4 años. En febrero de 1990 se envió una señal para despertar a la sonda durmiente. Afortunadamente la antena de baja ganancia omnidireccional captó la señal.

Aparte del daño sufrido en su encuentro cercano con Halley, otros 4 años de exposición al duro ambiente espacial podían haber deteriorado más si cabe su operatividad.

Giotto respondió con una débil señal a la estación de la red de Espacio Profundo (DSN) situada en las cercanías de Madrid. A partir de ese momento pudo comprobarse la salud de la sonda y de su instrumentos científicos. Sólo tres de ellos estaban completamente inservibles. Se decidió entonces que era interesante redirigir la sonda hacia un segundo cometa.

De entre cinco posibles candidatos se escogió el cometa Grigg-Skjellerup ya que era posible alcanzarlo en sólo dos años tras realizar una asistencia gravitatoria con la propia Tierra.

Giotto tomó una trayectoria que la llevaría el 2 de julio de 1.990 a 22.730 kms. de nuestro planeta, resultando la primera sonda en realizar esta maniobra con la Tierra, y que en los años siguientes resultó una tarea habitual por parte de futuras sondas.

Durante el sobrevuelo se realizaron observaciones del campo magnético terrestre y su entorno de partículas energéticas.



De nuevo la sonda permaneció otros dos años hibernada para ser conectada el 9 de julio de 1.992 a 215 millones de kms. de la Tierra, la víspera de su encuentro con este segundo cometa.

ENCUENTRO CON GRIGG-SKJELLERUP:

La trayectoria seguida en lugar de una trayectoria perpendicular como en el Halley fue mucho más oblicua y en la velocidad relativa fue muy inferior: 14 km/seg por 68 km/seg en el caso de Halley.

Al hallarse más lejos del Sol y ser un cometa menos activo, este cometa produce 200 veces menos polvo que el que se encontró Giotto con Halley, por lo que se esperaba que el daño fuera mínimo, ya que la energía cinética depende de la masa de las partículas y del cuadrado de su velocidad. Los pronósticos se cumplieron pues solo se detectaron tres partículas de importancia de en torno a 30 mg.

Se consiguió hacer funcionar 8 instrumentos científicos con resultados muy interesantes. Una vez dentro de la nube de plasma (gas ionizado) las condiciones resultaron muy diferentes a las de Halley.

Grigg-Skjellerup no mostró iones hasta 440.000 km del núcleo, se observaron dos picos de brillo uno coincidiendo con el núcleo y el otro algo después de la mayor aproximación es un misterio.

Los científicos se sorprendieron cuando se detectó una abrupta onda de choque entre el viento solar a alta velocidad con el plasma que rodeaba el cometa. El campo magnético se demostró algo superior al del Halley, asimismo se observaron extraños cambios de polaridad a sólo 1.000 km del cometa generados por partículas cargadas producidas a su vez por la ruptura de moléculas de agua cerca del cometa.

FIN DE LA MISIÓN:

Los instrumentos científicos fueron desconectados de nuevo el 11 de julio de 1992 y la propia sonda el 23 de julio de 1992. No existían planes para hacer revivir la nave de nuevo.

WEBS DE INTERÉS:

- Web Giotto - ESA
- Web Giotto - NSSDC