EHM, la próxima misión a Europa

El hipotético océano que se esconde bajo la capa de hielo superficial de Europa es un destino prioritario dentro de la exploración del Sistema Solar. La sonda Galileo estudió el sistema joviano, incluyendo Europa, entre 1995 y 2003, pero desde entonces ninguna nave espacial se ha situado en órbita alrededor de Júpiter (la próxima será Juno, pero no investigará Europa). La NASA tenía previsto lanzar la misión JEO (Jupiter Europa Orbiter) durante la próxima década para aclarar de una vez por todas la existencia del océano subterráneo, pero dicha misión ha sido cancelada por su excesivo coste. JEO debía ser una enorme sonda de 4,8 toneladas equipada con un radar capaz de penetrar la corteza superior de hielo de Europa para averiguar qué hay debajo. Su precio, sin embargo, se disparó y ya estaba alrededor de los 4700 millones de dólares.

Objetivo: estudiar el posible océano de Europa (NASA).

Los científicos no tiran la toalla y como resultado la NASA y el JPL llevan más de un año proponiendo misiones más simples que no superen los 2500 millones de dólares. Las misiones finalistas, conocidas genéricamente como Europa Habitability Mission (EHM), eran tres: un orbitador de Europa (Europa Habitability Mission Orbiter), una sonda de aterrizaje (Europa Lander Mission) y una sonda de múltiples sobrevuelos (Europa Multiple Fly-by Mission). El pasado mayo se finalizó el Europa Study 2012 del JPL, cuyo informe ha sido publicado hace muy poco. Como se esperaba la ganadora ha sido la sonda de múltiples sobrevuelos, la menos arriesgada tecnológicamente. Veamos las propuestas con detalle.

Las tres propuestas para EHM. De izqda. a decha: orbitador, sobrevuelos y sonda de aterrizaje (NASA).

Europa Habitability Mission Orbiter (EHMO)

Esta opción era una de las preferidas inicialmente por la comunidad científica. En cierto modo, se trataba de un mini-JEO que podría haber llevado a cabo la mayor parte de los objetivos de su hermana mayor, con la excepción de las mediciones de radar. No obstante, los costes también habrían sido muy elevados, aunque menos que los de la misión de sobrevuelos.

EHMO (NASA).

El orbitador habría permitido analizar en detalle la estructura interna de Europa midiendo las desviaciones de su órbita. Por ejemplo, habría sido capaz de medir fácilmente la deformación de marea de la Luna y determinar si existe o no un océano en su interior. La gravedad de Júpiter y el resto de satélites provoca fuerzas de marea que comprimen y estiran constantemente Europa, generando una fuente de calor interno causante de la dinámica geología de este mundo. Si la corteza de exterior de Europa es de hielo sólido, la superficie de la luna solamente se deformará un metro  como mucho. Si, por el contrario, existe un océano de agua global bajo la corteza, la amplitud de la deformación podría alcanzar los 30 metros. Además, midiendo el desplazamiento Doppler de una señal de radio emitida por el orbitador podríamos ser capaces de identificar estructuras de varios cientos de kilómetros localizadas en el fondo del océano.

Potencial gravitatorio de Europa en función de las fuerzas de marea (NASA).
Órbita de EHMO vista desde la Tierra (NASA).

Esta sonda debía haber estado dotada de unos 167 kg de blindaje contra la radiación ambiental característica de la órbita de Europa (del orden de los 300 krads) para permitir que la aviónica de la nave no recibiese dosis mayores de 150 krad. Hubiese incluido cuatro generadores de radioisótopos Stirling (ASRG) para la producción de electricidad y su masa habría sido de 3748 kg (1698 kg en seco). Su coste habría sido de 1,6-1,8 mil millones en dólares de 2015, sin contar el vehículo de lanzamiento.

La sonda habría despegado en noviembre de 2021 mediante un Atlas V 551 y tardaría seis años y medio en llegar a Júpiter, sobrevolando una vez Venus y dos veces la Tierra (trayectoria VEEGA) para efectuar maniobras de asistencia gravitatoria. En abril de 2028 se produciría la inserción orbital con una Delta V de 900 m/s. Tras realizar 18 sobrevuelos de Ganímedes y Calisto con el fin de ajustar su órbita, la sonda se situaría en una órbita de 100 km de altura alrededor de Europa mediante un encendido con una Delta V de 600 m/s. La misión principal estaría limitada a un mes de duración (unas 366 órbitas) por culpa de las elevadas dosis de radiación de las cercanías de Europa, pero evidentemente la nave podría sobrevivir algunos meses más. Estaría equipada con cuatro instrumentos que estudiarían Europa: un altímetro láser con una resolución vertical de un metro, una cámara a color con una resolución espacial de 85 metros, un magnetómetro y una sonda Langmuir para el estudio del plasma y el campo eléctrico alrededor de la luna. EHMO terminaría por estrellarse sobre Europa al finalizar su misión.

Trayectoria VEEGA para llegar a Júpiter (NASA).

Europa Lander Mission (ELM)

También denominada EHML (Europa Habitability Mission Lander). Aunque se trata de una misión ciertamente fascinante, el grupo del Europa Study 2012 la ha situado muy por detrás del orbitador o la sonda de sobrevuelos en cuanto a prioridades, principalmente debido a su alto riesgo. La misión seguiría una trayectoria VEEGA similar al del orbitador EHMO. La inserción en órbita de Europa (a 200 km de altura) tendría lugar 1,4 años después de llegar a la órbita de Júpiter, pero de tal forma que la dosis de radiación acumulada por la sonda no supere los 125 krads.

ELM (NASA).
Configuración de vuelo de la ELM (NASA).
Sonda de aterrizaje (NASA).
Dimensiones de la EML (NASA).

La sonda estaría dividida en dos segmentos: una sección con la cámara cartográfica y el combustible para la inserción en órbita alrededor de Júpiter y Europa, y la sección de aterrizaje propiamente dicha. La nave permanecería primero un mes en órbita de Europa cartografiando la superficie mediante una cámara de alta resolución con el fin de identificar posibles lugares de aterrizaje. Posteriormente, utilizaría un motor de combustible sólido para frenar la velocidad orbital (una Delta V de 1,4 km/s) y descender hasta la superficie. La sonda caería libremente hasta los 4 km de altura y alcanzando una velocidad de 80 m/s, momento en el cual se encenderían nueve propulsores de hidrazina. En la fase final de aterrizaje se emplearía un radar láser LIDAR para identificar posibles obstáculos y permitir un aterrizaje de precisión en una zona de 10 x 10 metros. La velocidad final de descenso sería de 0,5 m/s, además de una componente horizontal de 0,25 m/s como máximo. Gracias a los menores niveles de radiación de la superficie comparados con los de la órbita, la misión principal podría durar un mes entero.

Secuencia de aterrizaje (NASA).
Posibles zonas de aterrizaje (NASA).

La sonda varios incorporaría instrumentos, incluyendo varios para el análisis de la composición del hielo superficial. En concreto, el estudio de posibles sales sería una prioridad, ya que se considera que su presencia sería un importante apoyo a la hipótesis del océano. Los instrumentos serían: un espectrómetro de masas, un espectrómetro de Raman, un sismómetro, un magnetómetro, una cámara de superficie estereoscópica (de 1024 x 1024 píxeles y con 8 filtros, similar a la Pancam de los rovers marcianos MER), así como un microscopio. La sonda tendría además un brazo robot con un taladro para recoger material de la superficie y llevarlo hasta los espectrómetros. Complementando a estos instrumentos, el bus orbital llevaría una cámara para cartografiado de Europa idéntica a la HiRISE de la sonda marciana MRO.

El coste (en dólares de 2015) se estimó en 2,8-3 mil millones de dólares, bastante por encima del límite presupuestario acordado por el Decadal Survey. Incorporaría dos ASRG y tendría una masa al lanzamiento de 6868 kg.

Europa Multiple Fly-by Mission

También conocida como Europa Habitability Mission Flyby, ha sido la propuesta ganadora del Europa Study 2012, lo que significa que tiene todas las papeletas para ser la próxima misión a Europa. Es la menos ambiciosa de las tres, ya que no requiere situarse en órbita de Europa. A cambio, es la que cuenta con una mayor masa útil, lo que le permite incorporar un radar para el estudio del espesor de la corteza helada de Europa, el instrumento estrella de JEO que el orbitador EHMO no podía llevar por limitaciones de masa. Además, estaría sometida a menores niveles de radiación que las otras propuestas, disminuyendo la masa de blindaje necesario.

EHMF (NASA).

La sonda tendría una masa de 3203 kg y sería lanzada en 2021, siguiendo la misma trayectoria VEEGA de las dos anteriores propuestas. Realizaría 34 sobrevuelos de Europa en 28 meses, además de ocho sobrevuelos de Ganímedes. Precisamente, terminará su misión en 2030 colisionando contra Ganímedes.

EHMF combinaría las características de los dos radares de las sondas marcianas MRO y Mars Express (NASA).
Sobrevuelos de Europa (NASA).

Incorporaría cuatro instrumentos, un espectrómetro infrarrojo (SWIRS, Shortwave Infrared Spectrometer, con una resolución espectral de 10 nm y un rango de 885 nm a 5 micras), un espectrómetro de partículas neutras y cargadas (INMS, Ion and Neutral Mass Spectrometer), una cámara (TI, Topographical Imager, con una resolución espacial de 25 metros) y  el radar (IPR, Ice Penetrating Radar, capaz de alcanzar una resolución vertical de 10 a 100 metros y una profundidad máxima de 3-30 kilómetros. El radar combina las características de los radares ‘marcianos’ MARSIS de la Mars Express y el SHARAD de la MRO. El coste de esta misión se estima entre los 1,9-2,1 mil millones (en dólares de 2015), sin contar el vehículo de lanzamiento.

EHMF será el complemento ideal de la futura misión JUICE de la ESA, que también realizará sobrevuelos de Europa. La comunidad científica norteamericana ya tiene una propuesta de sonda para estudiar este fascinante satélite. Ahora le toca el turno de mover ficha a la NASA y al gobierno estadounidense.

Referencias:



19 Comentarios

    1. Es algo habitual el tratar de evitar la contaminación de mundos que podrían albergar vida. De hecho, creo que cuando Cassini termine su misión, está previsto que se estrelle contra Saturno para evitar la contaminación de Titán o Encélado.

      Por eso me ha dejado un poco pasmado que la misión propuesta del orbitador termine estrellándose en Europa…

  1. Joao Paulo la Galileo mostro algunos indicios de un posible oceano se supone ” o almenos quiero suponerlo yo” que estas dos hipoteticas Sondas daran el “Si” o el “No” definitivo del susodicho Oceano. Ahora bien Paulo si tienes la capacidad de viajar hacia alli “que envidia me darias” dimelo que te doy unas buenas camaras para que graves todo lo que puedas compañero……

  2. De los creadores de “otro powerpoint con proyectos irrealizables” llega ahora “misiones descafeinadas”.

    A veces uno se plantea si para esto vale la pena gastar millones y, sobre todo, esperar la cantidad de años que tarda en llegar la nave, para una misión que no llega a tocar el satélite.

    En fin, supongo que, una vez más, toca decir aquello de “mejor esto que nada”. Crucemos los dedos para que no cancelen incluso esta misión.

  3. Bueno menos es nada y ya tenemos dos misiones al sistema jupiteriano. Lastima por el lander me hubiese gustado mas esta misión, lo que no se como no colaboran la esa y la nasa y otras agencias porque se dividirían el coste de una manera mas asequible.
    Cuantos años tendremos que esperar para ver una sonda tipo Phoenix en la superficie de Europa.
    Una cosa que no me gusta es la del impacto en Ganímedes, no hay otra solución ???

    saludos jorge m.g.

  4. lo digo y lo repito : ! CANCELEN YA MISMO LA NAVE ORION Y EL SLS!… y de hay tinen suficientes fondos para la misión o mejor cancelen la ISS o asta el telescopio JW !pero queremos una sonda orvitando Europa!

  5. TITAN:Es algo que siempre me hace mucha gracia.No somos capaces de gastar 2000 millones o 4000 milones en una mision espacial pero si somos capaces en gastarlo en seguir matandonos los unos a los otros.Alguien podria decirme cual es el persupuesto militar de estados unidos este año.Por mucha crisis que halla seguro que es muy superior.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 9 julio, 2012
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar • sondasesp