Lucy

Desde 2021, la misión Lucy recorre el Sistema Solar interior para estudiar, por primera vez, la diversidad de los asteroides troyanos de Júpiter y reconstruir los procesos tempranos de formación planetaria

Lucy es la primera misión destinada a estudiar directamente los asteroides troyanos de Júpiter, una población que conserva materiales formados en las primeras etapas del Sistema Solar. Su objetivo es estudiar sus propiedades físicas para comprender los procesos que intervinieron en la formación de los planetas gigantes. Integrada en el programa Discovery, aprovecha varias asistencias gravitatorias de la Tierra para seguir una trayectoria que incluirá sobrevuelos de asteroides del cinturón principal y de los dos enjambres troyanos. Durante este recorrido obtendrá datos comparativos sobre su geología y estructura para reconstruir su evolución y contextualizarla en la historia del Sistema Solar

Objetivos de la misión Lucy

Los objetivos científicos de Lucy se orientan a caracterizar de forma comparativa a los asteroides troyanos asociados a los puntos de Lagrange L4 y L5 de Júpiter, junto con varios objetos del cinturón principal. La misión estudia su morfología, la distribución de cráteres y la estructura superficial para reconstruir la evolución por impactos. También analiza el albedo, el color y las propiedades del regolito para identificar variaciones ligadas al origen y a la exposición al entorno espacial. Mediante espectroscopia infrarroja, Lucy evaluará la presencia de minerales, hielos y compuestos carbonosos que puedan aportar información sobre las condiciones físicas y químicas del Sistema Solar primitivo.

Además, la misión determinará las masas y densidades de los cuerpos mediante mediciones radiométricas, y buscará satélites o anillos asociados a estos asteroides. La comparación entre objetos con tamaños y clases espectrales distintos permitirá investigar si los troyanos se formaron en lugares alejados del disco protoplanetario y quedaron atrapados posteriormente en sus órbitas actuales debido a la migración de los planetas gigantes.

Características de la misión Lucy

La misión Lucy se concibe como un recorrido prolongado por el Sistema Solar interior y las regiones próximas a la órbita de Júpiter para examinar distintos asteroides del cinturón principal y los enjambres troyanos. Su diseño combina varias maniobras de asistencia gravitatoria con una trayectoria optimizada mediante mecánica celeste que permite sobrevolar objetivos situados en órbitas muy distintas sin necesidad de grandes consumos de combustible. A lo largo de su misión primaria, la nave caracterizará cuerpos con tamaños, formas y composiciones variadas para obtener una visión comparativa de los procesos que actuaron durante la etapa temprana de formación planetaria. El perfil científico incluye la obtención de imágenes de alta resolución, mapas espectrales en el visible y el infrarrojo, mediciones térmicas para inferir las propiedades del regolito y determinaciones de masa mediante experimentos de radio. Esta estrategia permitirá analizar la diversidad física y química de los troyanos, cuya heterogeneidad sugiere orígenes distantes dentro del disco protoplanetario.

La arquitectura técnica de la misión se basa en una nave de 1.550 kg equipada con dos paneles solares circulares de 7,3 m de diámetro que garantizan el suministro eléctrico incluso más allá de la órbita de Júpiter. La plataforma incorpora una antena de alta ganancia de dos metros para comunicaciones y experimentos radiométricos, un sistema de guiado que incluye cámaras de navegación para el seguimiento de los objetivos durante los “flybys”, y un subsistema de propulsión orientado a maniobras de corrección orbital y control de actitud. La trayectoria mantiene a la nave en órbitas seguras respecto a la Tierra y a los propios troyanos, y al finalizar la misión científica continuará en una órbita estable que la llevará periódicamente a cruzar las regiones donde se encuentran estos cuerpos. En el contexto del programa Discovery de la NASA, Lucy representa un concepto de misión centrado en obtener un conjunto amplio de datos comparables que sirvan para reconstruir la distribución inicial de materiales en el Sistema Solar exterior.

Instrumentación científica

Lucy integra tres instrumentos principales basados en tecnologías previamente probadas en otras misiones planetarias. L’Ralph combina una cámara multiespectral y un espectrómetro infrarrojo para estudiar la composición superficial y las variaciones de albedo. L’LORRI es la cámara pancromática de alta resolución destinada a obtener imágenes detalladas de la morfología y distribución de cráteres. L’TES es un espectrómetro de emisión térmica que mide la temperatura superficial y la inercia térmica de los asteroides. A estas capacidades se suman el experimento radiométrico Lucy Radio, que emplea la antena de alta ganancia para determinar masas, y las cámaras de navegación T2CAM, utilizadas para el seguimiento de los asteroides y la obtención de imágenes de contexto.

Antecedentes de la misión Lucy

La misión Lucy fue seleccionada en 2017 dentro del programa Discovery de la NASA, una línea de misiones planetarias de coste moderado orientada a objetivos científicos bien definidos. Su propuesta se basaba en la oportunidad de estudiar por primera vez de manera directa a los asteroides troyanos asociados a la órbita de Júpiter, una población que hasta ahora solo se conocía mediante observaciones telescópicas. La justificación científica se apoyaba en modelos de formación planetaria que indican que estos cuerpos podrían conservar material procedente de distintas regiones del Sistema Solar exterior, atrapado alrededor de los puntos de Lagrange durante las primeras etapas de migración de los planetas gigantes. Este enfoque situó a los troyanos como un laboratorio natural para investigar la distribución inicial de materiales, las condiciones físicas del disco protoplanetario y la evolución dinámica de los cuerpos menores.

Tras su aprobación, el diseño preliminar se desarrolló en colaboración entre el Goddard Space Flight Center y el Southwest Research Institute, con la construcción de la nave a cargo de Lockheed Martin. El proyecto definió desde el inicio una trayectoria basada en múltiples asistencias gravitatorias con la Tierra para alcanzar los dos enjambres troyanos sin requerir grandes cantidades de propelente. El plan incluía también sobrevuelos previos a asteroides del cinturón principal para calibrar los instrumentos y validar los procedimientos de navegación durante encuentros de alta velocidad. La nave fue integrada y sometida a pruebas ambientales en Denver, finalizando su preparación a mediados de 2021. La oportunidad de lanzamiento se abrió en octubre de ese mismo año con un intervalo de 21 días fijado por las condiciones orbitales necesarias para iniciar la secuencia de maniobras que conduciría a los primeros objetivos científicos.

Desarrollo de la misión Lucy

Lanzamiento de la misión Lucy

La misión comenzó el 16 de octubre de 2021 con el despegue de un cohete Atlas V 401 desde el Complejo de Lanzamiento 41 de Cabo Cañaveral. Tras dos encendidos de la etapa Centaur, la nave alcanzó la velocidad necesaria para escapar del entorno terrestre y comenzar su trayectoria heliocéntrica. Durante las semanas posteriores se realizaron comprobaciones funcionales, se desplegaron los dos paneles solares circulares y se verificaron las comunicaciones con la antena de alta ganancia. Esta fase incluyó la calibración inicial de los instrumentos y el ajuste de los subsistemas de navegación que serían esenciales durante los futuros encuentros de alta velocidad.

Primer sobrevuelo de la Tierra

El 16 de octubre de 2022, exactamente un año después del lanzamiento, Lucy efectuó su primera asistencia gravitatoria con la Tierra. La nave pasó a unos 360 km de altitud, una distancia inferior a la de la Estación Espacial Internacional, lo que permitió modificar la velocidad y elongar su órbita alrededor del Sol sin consumir propelente. Esta maniobra situó a la nave en una trayectoria adecuada para su primer acercamiento a un asteroide del cinturón principal y permitió continuar con la calibración progresiva de los instrumentos.

Encuentro con Dinkinesh y su satélite

El encuentro con (152830) Dinkinesh marcó el primer ensayo operativo de la navegación autónoma de la misión, pero reveló un sistema mucho más complejo de lo esperado. La aproximación culminó el 1 de noviembre de 2023, cuando la nave pasó a unos 430 km del objeto principal a 4,5 km/s, obteniendo una secuencia de imágenes de alta resolución procedentes de L’LORRI. El análisis geomorfológico ha confirmado que Dinkinesh, con un diámetro equivalente de 719 m, presenta una morfología de tipo “top-shaped” caracterizada por una cresta ecuatorial prominente y un gran surco longitudinal. Las imágenes de la cara iluminada y la modelización estereofotogramétrica permitieron reconstruir alrededor del 45% de la superficie y estimar una macroporosidad cercana al 25%, en consonancia con la mineralogía S-type del asteroide, cuya densidad media es de unos 2.400 kg/m³.

El hallazgo más relevante fue la detección del satélite Selam, que resultó ser un binario en contacto compuesto por dos lóbulos de unos 210 m y 230 m, respectivamente. Selam describe una órbita circular y retrógrada en torno a Dinkinesh, con un periodo de 52,67 h y un semieje de aproximadamente 3,1 km. La fotometría posterior al sobrevuelo mostró eventos mutuos cuya periodicidad confirma el estado de rotación síncrona del satélite y permitió derivar el periodo de rotación del cuerpo primario, de 3,7387 h, también retrógrado. La estructura bilobulada de Selam y la presencia combinada de surco y cresta en Dinkinesh sugieren un episodio de inestabilidad rotacional originado por el efecto YORP, seguido de un desprendimiento de material y reacreción parcial. En este escenario, el satélite se habría formado a partir de fragmentos expulsados durante esa fase de reorganización interna del asteroide principal.

Segunda asistencia gravitatoria con la Tierra

El 12 de diciembre de 2024, Lucy pasó nuevamente por el entorno terrestre, alcanzando una altura mínima de unos 360 km. Esta segunda asistencia gravitatoria modificó de forma significativa su trayectoria heliocéntrica, permitiéndole dirigirse hacia la parte interna del cinturón principal. El paso cercano fue utilizado para evaluar la estabilidad de los sistemas de control y optimizar la planificación de maniobras para encuentros posteriores.

Encuentro con el asteroide Donaldjohanson

El sobrevuelo de (52246) Donaldjohanson tuvo lugar el 20 de abril de 2025 como parte del tránsito hacia el enjambre L4. Aunque su objetivo principal era la calibración de instrumentos en condiciones similares a las de los troyanos, la aproximación proporcionó imágenes detalladas de un asteroide del cinturón principal de unos 1.100 m de diámetro equivalente. Lucy pasó a unos 960 km del objetivo, obteniendo imágenes de L’LORRI con una resolución suficiente para distinguir la topografía global, el conjunto de cráteres superficiales y la distribución de facetas del relieve.

Las observaciones permitieron caracterizar la rotación del objeto, su fase de iluminación y la geometría tridimensional aproximada. Esto resulta fundamental para ajustar modelos de forma y albedo previos, además de aportar contexto sobre cuerpos del cinturón que comparten afinidades mineralógicas con los troyanos. La comparación entre la fotometría de aproximación y salida, junto con las variaciones de brillo registradas, permitió validar la respuesta radiométrica de L’Ralph y la estabilidad de la plataforma de apuntamiento, un requisito crítico para los sobrevuelos mucho más exigentes previstos a partir de 2027. Este encuentro consolidó también la capacidad de la navegación óptica autónoma (T2CAM/L’LORRI) para detectar, adquirir y mantener el seguimiento de un objetivo de tamaño kilómetrico en un tránsito de alta velocidad, lo que reduce el riesgo asociado a las ventanas estrechas de los encuentros con troyanos.

Estado actual y futuros encuentros

Tras el sobrevuelo del asteroide Donaldjohanson en abril de 2025, Lucy continúa su fase de crucero en una órbita heliocéntrica alargada mientras se prepara para los encuentros con los asteroides troyanos. Durante esta etapa, la nave realiza maniobras de corrección de trayectoria, sesiones de calibración y seguimiento radiométrico para asegurar que los instrumentos mantienen su rendimiento nominal.

En noviembre de 2025, la misión llevó a cabo una serie de observaciones del cometa interestelar 3I/ATLAS, aprovechando su paso por el campo de visión durante una de las campañas de navegación. Aunque el cometa se encontraba a gran distancia de la nave, las imágenes y datos fotométricos obtenidos permiten estudiar su variabilidad y contribuyen a la caracterización de objetos procedentes del medio interestelar con una perspectiva distinta a la de los observatorios terrestres.

El plan científico mantiene como próximos hitos los encuentros con los asteroides del enjambre troyano L4, que tendrán lugar entre agosto y noviembre de 2027 y abril de 2028. La secuencia comenzará con el sistema Eurybates–Queta, continuará con Polymele y su satélite, y proseguirá con los sobrevuelos de Leucus y Orus. Cada encuentro proporcionará información de alta resolución sobre morfología, propiedades del regolito y composición mediante los tres instrumentos principales de la nave. Tras completar esta serie de sobrevuelos, Lucy se dirigirá nuevamente hacia las proximidades de la Tierra para realizar una tercera asistencia gravitatoria que ajustará su órbita en dirección al enjambre L5. Esta última fase culminará en marzo de 2033 con el encuentro con el sistema binario Patroclus–Menoetius, cuya estructura y densidad permitirán comparar su origen y evolución con los troyanos ya estudiados y completar el marco comparativo que constituye el objetivo principal de la misión.

Cronología de la misión Lucy

Lanzamiento	16 de octubre de 2021
Primera asistencia gravitatoria con la Tierra	16 de octubre de 2022
Encuentro con el asteroide Dinkinesh y su binario en contacto	1 de noviembre de 2023
Segunda asistencia gravitatoria con la Tierra	12 de diciembre de 2024
Encuentro con el asteroide Donaldjohanson	20 de abril de 2025
Encuentro con el sistema Eurybates–Queta	12 de agosto de 2027
Encuentro con el asteroide Polymele y su satélite	15 de septiembre de 2027
Encuentro con el asteroide Leucus	18 de abril de 2028
Encuentro con el asteroide Orus	11 de noviembre de 2028
Tercera asistencia gravitatoria con la Tierra para dirigir la nave hacia L5	Año 2030
Encuentro con el sistema binario Patroclus–Menoetius	3 de marzo de 2033
Fin de la misión primaria	Marzo de 2033

Galería de imágenes de la misión Lucy

Referencias y más información:

• Lucy – Web de la misión en NASA Science.
• Lucy – Web de la misión del SwRI.
• Levison H. F. et al. (2024) A contact binary satellite of the asteroid (152830) Dinkinesh. Nature, 629, 1015–1020 (2024).
• Olkin C. et al. (2024). Mission Design and Concept of Operations for the Lucy Mission. Space Science 220-47

Misiones a asteroides operativas: