1. Por qué es difícil orbitar Mercurio aunque sea fácil llegar cerca
Mercurio orbita muy cerca del Sol. Una sonda que llega desde lejos es atraída por la gravedad solar y acelera tanto al acercarse a Mercurio que su velocidad relativa es demasiado alta para entrar en una órbita circular [7]. Los motores por sí solos no pueden frenar lo suficiente, por lo que la sonda pasaría de largo sin detenerse. De hecho, la nave Mariner 10, que se acercó a Mercurio en la década de 1970, no orbitó el planeta; simplemente pasó volando y fotografió menos de la mitad de su superficie [7]. Cuando MESSENGER se acercó en enero de 2008, fue la segunda nave en llegar a Mercurio.
En planetas como Venus o Marte, las sondas pueden usar la atmósfera para frenar mediante aerofrenado. Pero la atmósfera de Mercurio es extremadamente delgada y no sirve como freno [7]. La única opción era frenar con los motores, lo que requiere llevar mucho combustible extra. La pregunta clave es: ¿cómo se redujo esa velocidad excesiva sin gastar todo el combustible?
2. Seis sobrevuelos de otros planetas para frenar la sonda poco a poco
La solución fue usar la gravedad de otros planetas. Esto se llama sobrevuelo (flyby). Al elegir cuidadosamente la trayectoria, los ingenieros pueden hacer que una nave acelere o desacelere al pasar cerca de un planeta [8]. La ruta de MESSENGER incluyó 1 sobrevuelo en la Tierra (agosto de 2005), 2 en Venus (octubre de 2006 y junio de 2007) y 3 en Mercurio (enero de 2008, octubre de 2008 y septiembre de 2009) antes de entrar en órbita en marzo de 2011 [1]. La sonda dio 15 vueltas al Sol, recorriendo unos 7900 millones de km, que es unas 53 veces la distancia entre la Tierra y el Sol (aproximadamente 150 millones de km) [1].
Es importante no contar mal los eventos. Hubo un total de 6 sobrevuelos; el momento en que entró en órbita no fue un séptimo paso de lado, sino la consecuencia de los tres sobrevuelos previos en Mercurio. Usar la gravedad de un planeta para cambiar la velocidad de una nave es una técnica común en la exploración espacial [8].
3. Por qué más de la mitad del peso de la sonda era combustible para la frenada final
A pesar de las ayudas gravitacionales, la frenada final se hizo con los motores propios. Por eso, de los aproximadamente 1100 kg que pesaba al despegue, unos 600 kg eran combustible; más de la mitad [8]. Según reportes periodísticos, MESSENGER tenía el segundo mayor porcentaje de combustible (aproximadamente 52%) entre las sondas de la NASA, solo superado por Cassini (aproximadamente 56%) [8].
La maniobra para entrar en órbita comenzó alrededor de las 8:45 p. m. hora del este de EE.UU. del 17 de marzo de 2011 (que corresponde a las 0:45 del 18 de marzo en tiempo universal). El motor principal funcionó durante unos 15 minutos [2]. En ese tiempo, la velocidad de la sonda se redujo en unos 862 m/s, lo que equivale a unos 3100 km/h [2]. Este frenado consumió el 31% del propelente (combustible) disponible al inicio de la misión [2].
Se anunció que, tras la maniobra, quedaría menos del 9,5% del propelente utilizable que tenía al inicio [2]. Esa misma noche se confirmó el éxito: MESSENGER se convirtió en la primera nave en orbitar Mercurio. Su órbita pasaba a una altitud mínima de unos 200 km y tardaba unas 12 horas en dar una vuelta completa [3].
4. Cómo protegió un gran parasol a la sonda del calor extremo de Mercurio
La superficie diurna de Mercurio supera los 450 °C en sus puntos más calientes. Además, la sonda está expuesta a la intensa radiación solar cercana, por lo que necesitaba protección. MESSENGER llevaba un parasol hecho de tela cerámica, con una altura de unos 2.5 m y una anchura de unos 2 m [4].
Este escudo fue probado en tierra antes del lanzamiento, calentándolo a unos 350 °C para verificar su resistencia [4]. Durante la operación, el parasol se orienta hacia el Sol, colocando la nave en su sombra. Aunque los valores de temperatura superficial varían según las fuentes, aquí solo mencionamos los datos de las pruebas previas al vuelo.
En verano, bajo un paraguas, se siente menos calor. El parasol de MESSENGER es una versión gigante de esa idea, pero en Mercurio debe crear una gran diferencia de temperatura dentro de la misma nave: el lado expuesto soporta temperaturas extremas (las de las pruebas fueron de 350 °C) mientras que el lado sombreado mantiene temperaturas que los instrumentos pueden tolerar.
5. Qué evidencia hay de hielo en cráteres polares de Mercurio sin luz solar
Una vez en órbita, se estudiaron las depresiones cerca del polo norte de Mercurio (fondos de cráteres) donde nunca llega la luz solar durante todo el año. En noviembre de 2012, se anunció que había evidencia de agua helada allí, basada en tres métodos distintos: detección de hidrógeno con un espectrómetro de neutrones, medición de la reflexión superficial con un altímetro láser y cálculos térmicos basados en el terreno [5].
También se encontró que algunas áreas del hielo estaban cubiertas por una capa oscura de 10 a 20 cm de espesor. Se ha propuesto que podría ser material orgánico, aunque no está confirmado [5].
El 6 de marzo de 2013 se completó el mapa global de Mercurio [7]. Tras la misión principal de un año, se extendió dos veces. En su última corrección orbital el 24 de abril de 2015, se usó el gas helio que llevaba para expulsar combustible residual, casi agotándolo. Sin medio para elevar su órbita, la nave chocó contra Mercurio el 30 de abril, terminando su operación [6].
6. Cómo comprobar con una calculadora las velocidades y las sombras
Puedes verificar la magnitud de los números con una calculadora: multiplica 862 m/s por 3600 y divide entre 1000. Obtendrás aproximadamente 3100 km/h, unas 10 veces la velocidad del tren bala (aproximadamente 300 km/h). Hacer el cálculo ayuda a entender lo grande que es esa cifra.
En un día soleado, compara la sensación en tu palma al exponerla al sol directo y luego bajo la sombra de un paraguas. Esto te da una idea cercana del concepto del parasol de la sonda. Recuerda: nunca mires directamente al Sol.
Si quieres leer las fuentes originales, las publicaciones del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins, que operó MESSENGER, están en la lista de referencias [1] [2]. Están en inglés, pero puedes verificar las fechas y los números.