CHANG'E 4

China ha lanzado hoy viernes una nave robótica al lado no visible de la Luna: la sonda Chang’e 4. Es algo hasta el momento inédito. Su principal función será la de recorrer el paisaje lunar y transmitir datos con los que allanar el camino a una futura expedición que tendría como fin traer muestras de la superficie lunar a la Tierra, esclareciendo así algunos de los principales interrogantes sobre la cara oculta de nuestro satélite.

Está previsto que la sonda alunice a principios de enero después de un vuelo de 27 días, descendiendo con los propulsores en el cráter Von Kármán. Este cráter, de 186 kilómetros de ancho, forma parte de la cuenca del polo sur Aitken, que alcanza los 12 km de profundidad. Si el impacto que produjo la cuenca Aitken atravesó la corteza hasta la capa del manto de la Luna, los instrumentos de Chang'e-4 podrían recabar importantes datos sobre la historia y la geología del satélite.

La cara oculta

Debido a que la Luna tarda tanto en girar en su propio eje como en completar una órbita a la Tierra, una cara del satélite siempre nos está oculta. Por lo tanto, en el caso en que se quieran realizar expediciones a esta parte de la Luna, su cuerpo bloquea las señales directas de comunicación. Esta es la razón que había marcado la falta de investigación en dicha cara. Para solucionar el problema, el 21 de mayo China lanzó un satélite llamado Queqiao que hará de nodo de comunicaciones entre la sonda Chang’e 4 y el control de la misión.

Llevar a cabo investigaciones en este lado no solo conlleva problemas: la cara no visible de la Luna, al estar oculta de la Tierra, se libra de la interferencia de la ionosfera de nuestro planeta, de la radiación emitida por las auroras y de las frecuencias de radio humanas. Además, durante las noches lunares no hay emisión de radio solar. Por todo esto se le considera el mejor lugar para realizar observaciones astronómicas radioeléctricas de baja frecuencia.

Objetivos

Considero importante subrayar la importancia del proceso de vuelo de 27 días, desde el lanzamiento hasta el alunizaje.

Para el lanzamiento es necesario superar la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre la nave; es decir, como mínimo alcanzar la velocidad de escape de la Tierra, que tiene el valor de 11,2 km/s y se obtiene a partir de la ecuación general:

Posteriormente, para poder controlar la posición deseada del alunizaje hace falta entrar en órbita con la Luna. Para ello, la velocidad del cohete debe ser inferior a la velocidad de escape de la Luna, que es de 2,4 km/s. Así, la fuerza gravitatoria mantendrá la sonda en una órbita que describirá un movimiento circular y uniforme; por lo que la velocidad respetará la siguiente fórmula: v² = GM/r , y la energía mecánica será menor que cero: E_m < 0 , ya que viene dada por la suma de las energías potencial gravitatoria y cinética, de entre las cuales la potencial, que es negativa, tendrá un valor mayor que la cinética:

Conseguido esto, debe orbitar hasta conseguir la posición adecuada y descender con los propulsores.

Por otra parte, los objetivos marcados por la investigación científica consisten en completar un estudio radioastronómico de baja frecuencia sobre la superficie de la Luna, una investigación de estructura superficial en el área de actuación de la sonda, y estudios topográficos y de composición mineralógica de la misma área. También se realizará un experimento biológico en el cual se registrará cómo viven y se desarrollan unos huevos de gusano de seda, semillas de tomate y de plantas de Arabidopsis en la superficie lunar.

Espero que os haya gustado y hayáis aprendido algo nuevo. Me pregunté al leer la noticia sobre la manera mediante la cual se lograba hacer una expedición como esta.

¿Por qué hay un menos en la ecuación de la energía potencial gravitatoria? ¿Existe realmente la energía negativa?

Es posible que a lo largo de los años, hayamos creído que la energía es lo mismo que el movimiento, y aunque cierta parte sí lo es (energía cinética) la parte restante, sería la energía potencial.

Si lanzáramos un balón desde la azotea de un edificio ''veríamos'' que este ya tiene una energía potencial determinada antes de lanzarlo, e irá disminuyendo según desciende hasta llegar al suelo, donde la energía potencial sería 0, justo al contrario que la energía cinética. Si hubiera un agujero en el suelo y lanzáramos el balón, este, al llegar al suelo ya habría llegado a 0, pero como no hay nada que le impida continuar bajando (hay un agujero), la energía potencial pasaría a ser negativa, y la cinética sería mayor de la que habíamos calculado antes de soltar el balón.

Cuando observamos la fórmula de la energía potencial gravitatoria






la distancia se encuentra en el denominador, lo que nos indica que si el signo negativo no estuviera, mientras más nos alejamos de la Tierra (por ejemplo), menor sería la energía potencial, lo cual no tiene sentido, ya que a más distancia, más energía, y viceversa (como hemos visto antes). Por tanto, al incluir el signo, mientras mayor sea la distancia ''menos negativa'' será la energía, es decir, más positiva.

Si nos encontráramos en el espacio y consiguiéramos un valor de energía negativo, este valor, también nos estaría indicando la cantidad de energía que necesitaríamos para que la gravedad de la Tierra dejara de afectarle.

Aquí adjunto un vídeo que explica gráficamente lo anterior: pincha aquí