Giotto (nave espacial)

Giotto fue una misión espacial robótica europea de la Agencia Espacial Europea. La nave espacial pasó volando y estudió el cometa Halley y, al hacerlo, se convirtió en la primera nave espacial en realizar observaciones de cerca de un cometa. El 13 de marzo de 1986, la nave logró acercarse al núcleo de Halley a una distancia de 596 kilómetros. Lleva el nombre del pintor del Renacimiento italiano temprano Giotto di Bondone. Había observado el cometa Halley en 1301 y se inspiró para representarlo como la estrella de Belén en su pintura Adoración de los Magos en la Capilla Scrovegni.

Misión

Giotto trayectoria

Originalmente, se planeó una sonda asociada de los Estados Unidos que acompañaría a Giotto, pero fracasó debido a los recortes presupuestarios en la NASA. Había planes para tener equipos de observación a bordo de un transbordador espacial en órbita terrestre baja en la época de Giotto&# 39;s sobrevuelo, pero a su vez fracasó con el desastre del Challenger.

El plan luego se convirtió en una armada cooperativa de cinco sondas espaciales, incluyendo a Giotto, dos del programa Vega de la Unión Soviética y dos de Japón: el Sakigake y Sondas Suisei. La idea era que las sondas japonesas y la sonda estadounidense preexistente International Cometary Explorer hicieran mediciones de larga distancia, seguidas por la Vegas rusa que ubicaría el núcleo, y la información resultante enviada de vuelta permitiría a Giotto objetivo preciso muy cerca del núcleo. Debido a que Giotto pasaría muy cerca del núcleo, la ESA estaba mayormente convencida de que no sobreviviría al encuentro debido a que la nave espacial colisionaría a muy alta velocidad con las numerosas partículas de polvo del cometa. El grupo coordinado de sondas se conoció como Halley Armada.

Diseño

Una imagen de la Giotto nave espacial durante la construcción.

La nave espacial cilíndrica tenía 1,85 m de diámetro y tenía tres plataformas internas. Se derivó del satélite de investigación GEOS construido por British Aerospace en Filton, Bristol, y se modificó con la adición de un escudo antipolvo (escudo Whipple) según lo propuesto por Fred Whipple. El escudo constaba de una lámina de aluminio delgada (1 mm) separada por un espacio y una lámina de Kevlar más gruesa (12 mm). La última nave espacial Stardust usaría un escudo Whipple similar. Giotto también tenía una antena de 1,51 m de diámetro que usaba para comunicarse con la Tierra. Una maqueta de la nave espacial reside en el hangar de Bristol Aero Collection, en Filton, Bristol, Inglaterra, Reino Unido, Europa.

Instrumentos científicos

Giotto tenía 10 instrumentos científicos.

• MAG: un magnetómetro
• HMC (Halley Multicolor Camera): un telescopio de 16 cm y una cámara
• DID (Dust Impactor Detector System): midió la masa de partículas de polvo que golpearon el instrumento
• RPA (Rème Plasma Analyser): estudió viento solar y partículas cargadas
• JPA (Johnstone Plasma Analyser): también midió viento solar y partículas cargadas
• PIA (Analizador de impactos de partículas): estudió el tamaño y la química de partículas
• OPE (Experimento de sonda óptica): examinó la emisividad del gas y el polvo detrás de la nave espacial
• EPA (Analisis de partículas energéticas): alfa-partículas analizadas, electrones y neutrones
• NMS (Espectrómetro de masas neutro): midió la composición de las partículas alrededor del cometa
• IMS (Ion Mass Spectrometer): midió la cantidad de iones del sol y el cometa
• GRE (Giotto Radio Experiment): utilizó las señales de radio de Giotto para estudiar el cometa de Halley

Cronología

Lanzamiento

La misión recibió el visto bueno de la ESA en 1980 y se lanzó en un cohete Ariane 1 (vuelo V14) el 2 de julio de 1985 desde Kourou, Guayana Francesa. La nave fue controlada desde las instalaciones ESOC de la Agencia Espacial Europea en Darmstadt (entonces Alemania Occidental) inicialmente en Órbita de Transferencia Geoestacionaria (GTO) y luego en la Fase Cercana a la Tierra (NEP) antes de la Fase de Crucero más larga hasta el encuentro. Mientras que en GTO se llevaron a cabo una serie de maniobras de giro y giro (a 90 RPM) en preparación para el encendido del Apogee Boost Motor (ABM), aunque a diferencia de las circularizaciones de órbita para la órbita geoestacionaria, el ABM para Giotto fue disparado en el perigeo.. La determinación y el control de la actitud utilizaron datos del sensor del pulso solar y de la Tierra IR en la telemetría para determinar la orientación de la nave espacial.

Encuentro Halley

El Vega 1 soviético comenzó a devolver imágenes de Halley el 4 de marzo de 1986, y las primeras de su núcleo, e hizo su sobrevuelo el 6 de marzo, seguido por Vega 2 que hizo su sobrevuelo el 9 de marzo. El acercamiento más cercano de Vega 1 a Halley fue 8 889 km.

Giotto superó con éxito a Halley el 14 de marzo de 1986 a 596 km de distancia y, sorprendentemente, sobrevivió a pesar de haber sido golpeado por algunas partículas pequeñas. Un impacto lo envió girando fuera de su eje de giro estabilizado, de modo que su antena ya no siempre apuntaba a la Tierra y su escudo contra el polvo ya no protegía sus instrumentos. Después de 32 minutos, Giotto se volvió a estabilizar y continuó recopilando datos científicos.

Otro impacto destruyó la cámara multicolor Halley, pero no antes de que tomara fotografías del núcleo en su aproximación más cercana.

Comet Halley en el enfoque más cercano de Giotto

Primer sobrevuelo de la Tierra

Giotto'se ajustó para un sobrevuelo de la Tierra y sus instrumentos científicos se apagaron el 15 de marzo de 1986 a las 02:00 UTC.

Encuentro entre Grigg y Skjellerup

Giotto recibió la orden de despertarse el 2 de julio de 1990 cuando voló cerca de la Tierra para lanzarse a su próximo encuentro con un cometa.

La sonda sobrevoló el cometa Grigg-Skjellerup el 10 de julio de 1992, al que se acercó a una distancia de unos 200 km. Posteriormente, Giotto se apagó nuevamente el 23 de julio de 1992.

Segundo sobrevuelo de la Tierra

En 1999 Giotto realizó otro sobrevuelo a la Tierra pero no fue reactivado.

Resultados científicos

Las imágenes mostraron que el núcleo de Halley es un cuerpo oscuro con forma de maní, de 15 km de largo, de 7 km a 10 km de ancho. Solo el 10% de la superficie estaba activa, con al menos tres chorros de desgasificación vistos en el lado iluminado por el sol. El análisis mostró que el cometa se formó hace 4.500 millones de años a partir de volátiles (principalmente hielo) que se habían condensado en partículas de polvo interestelar. Se había mantenido prácticamente inalterado desde su formación.

Volumen medido de material expulsado por Halley:

• 80% de agua,
• 10% de monóxido de carbono
• 2.5% una mezcla de metano y amoníaco.
• otros hidrocarburos, hierro y sodio fueron detectados en cantidades trazas.

Giotto encontró que el núcleo de Halley estaba oscuro, lo que sugería una gruesa capa de polvo.

La superficie del núcleo era áspera y porosa, con una densidad de todo el núcleo tan baja como 0,3 g/cm³. El equipo de Sagdeev estimó una densidad de 0,6 g/cm³, pero S. J. Peale advirtió que todas las estimaciones tenían barras de error demasiado grandes para ser informativas.

Se encontró que la cantidad de material expulsado fue de tres toneladas por segundo para siete chorros, y esto provocó que el cometa se tambaleara durante largos períodos de tiempo.

El polvo expulsado era en su mayoría del tamaño de partículas de humo de cigarrillo, con masas que oscilaban entre 10 g y 0,4 g. (Consulte Órdenes de magnitud (masa).) La masa de la partícula que impactó a Giotto y la hizo girar no se midió, pero a partir de sus efectos, probablemente también rompió un trozo de Giotto : se ha estimado que la masa se encuentra entre 0,1 g y 1 g.

Se observaron dos tipos de polvo: uno con carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno; el otro con calcio, hierro, magnesio, silicio y sodio.

La proporción de abundancias de los elementos ligeros del cometa excluyendo el nitrógeno (es decir, hidrógeno, carbono, oxígeno) fue la misma que la del Sol. La implicación es que los constituyentes de Halley se encuentran entre los más primitivos del Sistema Solar.

Los instrumentos del espectrómetro de masas de plasma e iones mostraron que Halley tiene una superficie rica en carbono.

Logros de la nave espacial

• Giotto hizo el acercamiento más cercano al Cometa de Halley y proporcionó los mejores datos para este cometa.
• Giotto fue la primera nave espacial para proporcionar imágenes detalladas de un núcleo cometario.
• Giotto fue la primera nave espacial para hacer un vuelo cercano de dos cometas. El cometa joven y activo Halley podría compararse con el viejo cometa 26P/Grigg-Skjellerup.
• Giotto fue la primera nave espacial para volver del espacio interplanetario y realizar un swing-by de la Tierra.
• Giotto fue la primera nave espacial a ser reactivada del modo hibernación.
• Giotto fue la primera nave espacial en utilizar la Tierra para una ayuda de gravedad.