A diferencia de lo que muestran las películas y series de ciencia ficción, las naves interplanetarias no viajan en línea recta hacia su destino. En cambio, recorren trayectorias sinuosas y complejas, planificadas minuciosamente por ingenieros muchos años antes de su lanzamiento.

Cuando la nave Europa Clipper partió de la Tierra el 14 de octubre pasado, comenzó una nueva cuenta regresiva. Casi seis años le tomará a esta misión de la NASA llegar a su lejano objetivo: el 11 de abril de 2030 alcanzará Europa, una de las 95 lunas de Júpiter. Este mundo helado alberga un vasto océano subterráneo que podría tener condiciones aptas para la vida.

El viaje no será lineal ni estará exento de riesgos. De hecho, Europa Clipper –la nave más grande y pesada diseñada por la NASA para una misión interplanetaria– no fue lanzada directamente hacia el gigante gaseoso, sino con rumbo a Marte.

«El sistema de lanzamiento usado, el cohete Falcon Heavy de la compañía SpaceX, no tiene la potencia necesaria para poner a la sonda en una trayectoria directa hacia Júpiter», cuenta a SINC el ingeniero aeroespacial colombiano Ricardo L. Restrepo, encargado del diseño de trayectorias de la misión Europa Clipper. «Por eso, es necesario utilizar la gravedad de otros planetas para darle un par de ‘empujes’ extras».

Un truco de la física para llegar al espacio

Esta estrategia, conocida como asistencia gravitacional o gravitatoria, es una maniobra de navegación espacial en la que una nave pasa lo suficientemente cerca de un planeta para aprovechar su gravedad y ganar impulso. Como una honda gigante, esta técnica modifica la trayectoria y velocidad de la nave, permitiendo ahorrar combustible.

El concepto fue planteado en 1938 por el matemático ruso Yuri Kondratyuk y desarrollado posteriormente por ingenieros como el italiano Gaetano Crocco, el austriaco Guido von Pirquet y el estadounidense Michael Minovitch.

Según recuerda el ingeniero espacial Rodolfo Batista Negri, la primera nave que empleó esta técnica fue la sonda soviética Luna 3 en 1959. En los años 70, la misión estadounidense Mariner 10 utilizó la gravedad de Venus para llegar a Mercurio, mientras que la nave Pioneer 10 aprovechó Júpiter para acelerar hacia el espacio profundo. Sin estos impulsos gravitacionales, las sondas Voyager 1 y 2 no habrían podido escapar de la gravedad del Sol y abandonar el sistema solar.

Desde entonces, la asistencia gravitacional se ha convertido en un procedimiento estándar en las «autopistas interplanetarias». Bill O’Neil, director de la misión Galileo, comparó estas maniobras con «un juego de billar planetario con múltiples bandas».

«La trayectoria de Europa Clipper incluye una asistencia gravitacional con Marte», explica Restrepo, investigador del Jet Propulsion Laboratory de la NASA. «Después de sobrevolar el planeta rojo, la nave regresará a las cercanías de la Tierra con más energía que al ser lanzada, utilizando nuestro planeta para un gran empuje final».

Rumbo a lo desconocido

Viajar en línea recta hacia un destino en el espacio requeriría cohetes enormes y cantidades desmesuradas de combustible. Por ejemplo, para recorrer los 800 millones de kilómetros que separan a Júpiter de la Tierra se necesitarían al menos 60.000 kg de combustible, además de más cantidad para frenar la nave.

Por eso, las asistencias gravitacionales son esenciales. La ruta a seguir depende del tamaño de la nave, su carga, el combustible disponible y los objetivos científicos. Antes y durante cada misión, un equipo de físicos e ingenieros ajusta la trayectoria teniendo en cuenta el movimiento constante de planetas, lunas y asteroides, así como sus fuerzas gravitacionales.

Próximos pasos

Las asistencias gravitatorias no solo se utilizan para acelerar, sino también para frenar o cambiar de dirección. Por ejemplo, la sonda europea y japonesa BepiColombo, lanzada en 2018, ha realizado múltiples sobrevuelos: primero sobre la Tierra en 2020, luego sobre Venus ese mismo año, y posteriormente cinco encuentros con Mercurio entre 2021 y 2025, para insertarse en órbita del planeta el 5 de diciembre de 2025.

En el caso de Europa Clipper, el trabajo no termina al llegar a Júpiter en 2030. Restrepo detalla: «Usaremos la asistencia gravitacional de las lunas galileanas de Júpiter para reducir la órbita inicial alrededor del planeta. Aunque nuestro objetivo es estudiar Europa, no la orbitaremos directamente, ya que su intenso campo de radiación podría dañar la electrónica de la nave».

Europa Clipper permanecerá en una órbita elíptica alrededor de Júpiter. Durante tres años, realizará 49 sobrevuelos programados sobre Europa para recoger datos. Finalmente, en septiembre de 2034, la nave cambiará de curso y se estrellará contra Ganímedes.

Equilibristas espaciales

A pesar de que las rutas están cuidadosamente planificadas, las naves espaciales son controladas y guiadas mediante señales de radio enviadas desde la Tierra. La NASA utiliza las antenas de la Red de Espacio Profundo, ubicadas en Madrid (España), Canberra (Australia) y Pasadena (Estados Unidos). Por su parte, la Agencia Espacial Europea (ESA) opera desde su centro en Darmstadt, Alemania, con antenas en Malargüe (Argentina), Cebreros (España) y New Norcia (Australia).

Un ejemplo reciente es la nave Hera, que fue lanzada en octubre de este año y realizará un sobrevuelo de Marte en 2025 para tomar impulso rumbo al sistema binario de asteroides Didymos, al que llegará en diciembre de 2026. Según Pablo Muñoz, ingeniero de la ESA, «este encuentro con Marte permitió ahorrar combustible y adelantó varios meses la llegada a los asteroides».

Otra misión destacada es la nave JUICE de la ESA, que partió en abril de 2023 y llegará a Júpiter en 2031. Su ruta incluye sobrevuelos de la Tierra, la Luna y Venus, en un plan trazado durante dos décadas para estudiar las lunas heladas de Júpiter hasta 2035.

«En la exploración espacial, uno tiene la sensación de estar caminando por el borde de una montaña», reflexiona Giuseppe Sarri, exdirector del proyecto JUICE. «Un paso a la izquierda es una gloria absoluta. Un paso a la derecha es un desastre absoluto. La diferencia entre una y otro no es tan grande. No siempre se sabe cómo irá todo. Y eso es lo que hace que las cosas sean interesantes, emocionantes y satisfactorias».

Autor: Federico Kukso

Fuente: SINC