NEAR Shoemaker

Primera misión en orbitar y aterrizar en un asteroide

La misión NEAR Shoemaker fue la primera en estudiar un asteroide de forma sistemática, desde la órbita hasta la superficie. Lanzada por la NASA en 1996 dentro del programa Discovery, la nave entró en órbita alrededor del asteroide cercano a la Tierra 433 Eros en febrero de 2000 y, un año después, realizó el primer aterrizaje controlado sobre un cuerpo de este tipo.

Durante más de un año de observaciones, NEAR Shoemaker convirtió a Eros en el asteroide mejor caracterizado hasta entonces. Los datos revelaron un cuerpo alargado, con gravedad extremadamente débil, una superficie dominada por cráteres, surcos estructurales y grandes bloques, y una evolución marcada por impactos de gran energía. El descenso final, no previsto en el diseño original de la nave, permitió además obtener los primeros datos directos sobre la composición elemental de la superficie de un asteroide.

Objetivos de la misión NEAR Shoemaker

El objetivo principal de NEAR Shoemaker fue caracterizar de forma completa el asteroide cercano a la Tierra 433 Eros mediante un estudio prolongado desde la órbita y, finalmente, desde la superficie. Para ello se determinaron con precisión su tamaño, forma, masa, densidad media, campo gravitatorio y estado de rotación, así como la distribución interna de la masa y la estructura global del cuerpo.

De manera complementaria, la misión se centró en el análisis detallado de la superficie, cartografiando su morfología, la distribución de cráteres, crestas, surcos y bloques, y los procesos de formación y redistribución del regolito en condiciones de muy baja gravedad. Las mediciones espectrales y de rayos X y gamma permitieron establecer la composición mineralógica y elemental del asteroide, confirmar la ausencia de un campo magnético global y relacionar Eros con clases conocidas de meteoritos rocosos.

Características de la misión NEAR Shoemaker

NEAR Shoemaker fue diseñada como una plataforma científica compacta optimizada para operaciones prolongadas en el entorno de muy baja gravedad de un asteroide. La nave presentaba una estructura prismática octogonal construida en aluminio, con ocho paneles externos que alojaban sistemas, instrumentación y radiadores térmicos. En la parte superior se situaba una antena de alta ganancia de 1,5 m de diámetro, rodeada por cuatro paneles solares fijos, mientras que la parte inferior concentraba los sistemas de propulsión y control de actitud. La masa total al lanzamiento, incluyendo combustible e instrumentos, era de aproximadamente 805 kg.

El sistema de propulsión se basaba en un motor principal de hidrazina, complementado por propulsores de control para maniobras finas y estabilización. La energía eléctrica era suministrada por los paneles solares, con apoyo de baterías recargables. La navegación y el control de actitud se realizaban mediante ruedas de reacción, sensores estelares y giróscopos, lo que permitió orientaciones estables durante observaciones prolongadas y aproximaciones cercanas a la superficie. El sistema de comunicaciones utilizaba enlaces en banda X mediante una antena de alta ganancia y antenas de baja ganancia redundantes.

La arquitectura de la misión contemplaba un perfil orbital escalonado alrededor de 433 Eros, con órbitas iniciales a gran distancia y descensos progresivos hasta órbitas bajas de decenas de kilómetros, así como sobrevuelos a pocos kilómetros de la superficie. Este diseño permitía ajustar la resolución de los instrumentos, caracterizar el campo gravitatorio y refinar el modelo tridimensional del asteroide antes de aproximaciones extremas. Aunque no estaba concebida como módulo de aterrizaje, la nave disponía de control de empuje y orientación suficiente para ejecutar un descenso controlado al final de la misión.

Instrumentación científica

El conjunto instrumental de NEAR Shoemaker fue diseñado para proporcionar una caracterización integral de Eros desde escalas globales hasta locales. La cámara multiespectral MSI fue el principal instrumento de cartografiado, con capacidad para obtener imágenes de alta resolución y datos en múltiples longitudes de onda del visible e infrarrojo cercano, esenciales para el estudio de la morfología, el estado de rotación y las variaciones de albedo y color de la superficie.

El espectrómetro de infrarrojo cercano NIS permitió analizar la composición mineralógica del asteroide mediante la identificación de bandas de absorción características de silicatos. El espectrómetro combinado de rayos X y gamma XGRS se empleó para determinar la composición elemental de la superficie y del subsuelo inmediato, especialmente eficaz durante la fase en superficie. El altímetro láser NLR proporcionó mediciones precisas de distancia para reconstruir la topografía y la forma tridimensional del asteroide, mientras que los experimentos de radio ciencia permitieron derivar el campo gravitatorio y la distribución interna de la masa. Un magnetómetro completó la carga útil científica, confirmando la ausencia de un campo magnético global en Eros.

Antecedentes de la misión NEAR Shoemaker

Antes de NEAR Shoemaker, el conocimiento directo sobre los asteroides procedía casi exclusivamente de observaciones telescópicas y de un número muy limitado de encuentros fortuitos durante misiones con otros objetivos principales. Las únicas observaciones cercanas disponibles eran los sobrevuelos realizados por la sonda Galileo durante su viaje a Júpiter, que permitió obtener imágenes de los asteroides 951 Gaspra en 1991 y 243 Ida en 1993. Aunque estos encuentros demostraron la diversidad morfológica de los cuerpos menores y revelaron superficies dominadas por cráteres y regolito, se trató de observaciones breves, sin capacidad para caracterizar de forma global la estructura, la composición o el entorno gravitatorio de los asteroides.

En paralelo, la NASA había iniciado a mediados de los años noventa un cambio estratégico en su política de exploración planetaria con la creación del programa Discovery, orientado a misiones más pequeñas, con presupuestos contenidos y liderazgo científico directo. La primera misión seleccionada bajo este enfoque fue Mars Pathfinder, lanzada en 1996, que validó el modelo de misiones de bajo coste con un alto retorno científico. En ese contexto, NEAR fue concebida como el primer intento deliberado de aplicar este nuevo paradigma a la exploración de cuerpos menores, abordando por primera vez un asteroide como objetivo principal y no como oportunidad secundaria.

En ese escenario, los asteroides seguían siendo objetos mal conocidos, descritos a partir de modelos indirectos y con grandes márgenes de incertidumbre. No estaba claro si se trataba de cuerpos compactos o de agregados de fragmentos, cómo se organizaba su interior ni de qué manera los impactos habían modificado su estructura y su superficie a lo largo del tiempo. NEAR Shoemaker se planteó para cerrar esas incógnitas básicas y convertir, por primera vez, a un asteroide en un objeto observado de forma continuada, con datos suficientes para pasar de las suposiciones a la caracterización física real.

Desarrollo de la misión NEAR Shoemaker

NEAR Shoemaker fue lanzada el 17 de febrero de 1996 desde Cabo Cañaveral mediante un cohete Delta II, iniciando una trayectoria heliocéntrica diseñada para alcanzar un asteroide cercano a la Tierra utilizando un lanzador de potencia moderada. El perfil de vuelo no fue directo, sino que combinó maniobras en el espacio profundo y una asistencia gravitatoria terrestre para ajustar progresivamente la energía orbital de la nave y su geometría de encuentro con el objetivo final, el asteroide 433 Eros.

Durante la fase de crucero, la nave realizó un sobrevuelo cercano del asteroide 253 Mathilde el 27 de junio de 1997. Este encuentro, no previsto como objetivo principal, proporcionó el primer conjunto de datos de alta resolución sobre un asteroide de tipo C. Las observaciones revelaron un cuerpo extremadamente oscuro, con grandes cráteres y una densidad muy baja, lo que apuntaba a una estructura interna poco compacta. El sobrevuelo permitió además verificar el rendimiento de los instrumentos científicos en un entorno real de operación.

El 23 de enero de 1998, NEAR Shoemaker efectuó una asistencia gravitatoria terrestre que modificó su trayectoria heliocéntrica sin un consumo significativo de combustible. Este paso cercano sirvió también para ensayar procedimientos de navegación y observación, y para calibrar los instrumentos ópticos mediante la obtención de imágenes de la Tierra y la Luna.

El primer intento de inserción orbital en Eros, programado para diciembre de 1998, no se completó según lo previsto debido a una maniobra incompleta del sistema de propulsión. Como consecuencia, la nave realizó un sobrevuelo del asteroide y fue colocada en una trayectoria alternativa que retrasó la llegada definitiva más de un año. Durante este periodo adicional, NEAR Shoemaker obtuvo observaciones remotas de Eros que permitieron refinar los modelos de su forma, rotación y orientación espacial.

La inserción orbital definitiva se produjo el 14 de febrero de 2000, cuando la nave se convirtió en el primer artefacto humano en establecer una órbita estable alrededor de un asteroide. Las operaciones orbitales comenzaron con trayectorias amplias, a varios cientos de kilómetros del centro de Eros, y descendieron de forma progresiva hasta órbitas cada vez más bajas. Este enfoque escalonado permitió caracterizar el campo gravitatorio irregular del asteroide y ajustar con precisión la navegación en un entorno dominado por una gravedad extremadamente débil.

Durante más de un año, NEAR Shoemaker ejecutó una secuencia de órbitas elípticas y casi circulares, alternando fases de cartografiado global con campañas de observación de alta resolución. Las imágenes revelaron una superficie dominada por cráteres, grandes bloques, surcos y crestas, así como una estructura bilobulada marcada por la gran depresión conocida como Himeros. Los datos del altímetro láser y de radio ciencia permitieron reconstruir la forma tridimensional del asteroide y determinar su distribución interna de masa, mientras que los instrumentos espectrales caracterizaron su composición mineralógica y elemental.

En varias ocasiones, la nave realizó pasos a muy baja altitud, llegando a situarse a pocos kilómetros de la superficie. Estas maniobras proporcionaron imágenes de resolución métrica y submétrica, que mostraron regiones prácticamente libres de cráteres, depósitos de regolito fino y contrastes extremos en la distribución de bloques. A finales de 2000, NEAR Shoemaker operaba de forma regular desde órbitas bajas, preparándose para la fase final de la misión.

El 12 de febrero de 2001, tras completar su programa científico orbital, la nave inició un descenso controlado hacia la superficie de Eros. Aunque no había sido diseñada como módulo de aterrizaje, el control preciso del empuje permitió reducir gradualmente la velocidad hasta lograr un contacto suave con el suelo del asteroide, a unos pocos metros por segundo, en una región situada junto a la depresión Himeros. Durante los últimos kilómetros del descenso, la cámara obtuvo las imágenes de mayor resolución jamás tomadas de un asteroide, revelando detalles de apenas centímetros.

Tras el aterrizaje, NEAR Shoemaker continuó operando durante aproximadamente dos semanas desde la superficie. En ese periodo, el espectrómetro de rayos gamma obtuvo datos directos sobre la composición elemental del regolito y del subsuelo inmediato, superando en calidad a las mediciones realizadas desde la órbita. El 28 de febrero de 2001 se recibió la última transmisión de la nave, dando por concluida la primera exploración completa de un asteroide, desde el espacio circundante hasta su superficie.

La misión NEAR Shoemaker demostró que los asteroides podían ser estudiados con el mismo nivel de detalle que otros cuerpos del Sistema Solar, pese a su tamaño reducido y a su entorno gravitatorio extremo. Por primera vez, un asteroide dejó de ser un objeto observado de forma puntual para convertirse en un cuerpo caracterizado de manera sistemática, con datos coherentes que abarcan desde su forma global hasta la composición elemental de su superficie.

El éxito de las operaciones orbitales prolongadas y del descenso controlado hasta el suelo de 433 Eros estableció un precedente técnico que sería adoptado y ampliado por misiones posteriores dedicadas a cuerpos menores. NEAR Shoemaker validó métodos de navegación en campos gravitatorios irregulares, demostró la viabilidad de observaciones de alta resolución a muy baja altitud y confirmó que incluso naves no diseñadas para aterrizar podían operar con seguridad en la superficie de un asteroide.

Cronología de la misión NEAR Shoemaker

Lanzamiento	17 de febrero de 1996
Sobrevuelo del asteroide Mathilde	27 de junio de 1997
Asistencia gravitatoria terrestre	23 de enero 1998
Fallo en la maniobra de inserción orbital prevista	20 de diciembre de 1998
Primer sobrevuelo de Eros	23 de diciembre de 1998
Inserción orbital alrededor de Eros	14 de febrero de 2000
Descenso controlado y aterrizaje en la superficie de Eroa	12 de febrero de 2001
Fin de operaciones científicas desde la superficie	28 de febrero de 2001

Galería de la misión NEAR Shoemaker

Referencias y más información

• NEAR Shoemaker en NASA Science
• NEAR Shoemaker en JHUAPL
• Beyond Earth. A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958-2016. Asif A. Siddiqi (PDF)