Europa Clipper, la sonda definitiva para el estudio de Júpiter

Europa es después de Marte el lugar más interesante del Sistema Solar en términos de habitabilidad. Desgraciadamente, a día de hoy no existe ninguna misión aprobada que vaya a estudiarla durante la próxima década (sí, durante la próxima, porque en esta ya no llegamos a tiempo). Por suerte, la NASA sigue desarrollando Europa Clipper, la propuesta favorita para estudiar esta luna de Júpiter, a la espera de tiempos mejores.

Sonda Europa Clipper para el estudio de Europa (NASA).

Y tenemos novedades con respecto a esta misión. El equipo de Europa Clipper ha rechazado el uso de generadores de radioisótopos de tipo Stirling (ASRG) en la sonda. Los ASRG son más eficientes que los RTG convencionales a la hora de producir electricidad. O lo que es lo mismo, pueden generar la misma potencia eléctrica con menos plutonio (un 75% menos aproximadamente). Algo muy importante, porque precisamente el plutonio no es algo que le sobre a la NASA. El problema con los ASRG es que no existe ninguna misión en firme que los vaya a usar, así que el desarrollo de estos sistemas -que no se han empleado nunca en una sonda espacial- no es una prioridad para la NASA. La única alternativa que tiene la agencia espacial pasa por usar RTG de toda la vida (MMRTG para ser precisos) o paneles solares.

Versión de Europa Clipper con paneles solares (NASA).

Los paneles solares serían mucho más baratos que un RTG, aunque impondrían otras restricciones en el desarrollo de la misión (eclipses, orientación del vehículo, niveles de radiación, etc.). Conviene señalar que desde un principio se ha contemplado esta opción para la misión, aunque ahora parece que ha subido varios enteros. Ciertamente, Europa Clipper no sería la primera misión en órbita de Júpiter que use paneles solares, pero sí la primera tan compleja. La sonda Juno tendrá el honor de ser el primer vehículo alimentado por energía solar que llegue al gigante joviano, pero se trata de una misión muchísimo más simple en términos técnicos.

Según el esquema de misión que actualmente contempla la NASA, Europa Clipper estudiaría el sistema joviano durante tres años y medio, realizando 45 sobrevuelos de Europa a baja altura (¡13 más de los inicialmente previstos!). Recordemos que la sonda no se pondrá en órbita de Europa, a diferencia de la propuesta original JEO (Jupiter Europa Orbiter), precisamente para ahorrar costes. Además, al no tener que permanecer constantemente tan cerca de Júpiter se reducirán ostensiblemente los niveles de radiación que debe soportar la nave.

Ambiente de radiación en la órbita de Europa (NASA).

El diseño de la sonda ha cambiado con respecto a las primeras propuestas y ahora es más estilizado y menos rechoncho. Los componentes electrónicos ya no estarán tan protegidos de la radiación por los tanques de combustible, por lo que habrá que añadir un blindaje extra. No obstante, la mayor sencillez en el diseño implica una reducción de la masa neta del vehículo.

Nuevo diseño de Europa Clipper comparado con el original (a la izquierda) (NASA).
Partes de la sonda (NASA).

El objetivo primario de la misión es por supuesto averiguar si existe un océano bajo la corteza de hielo superficial de esta luna y, en caso afirmativo, determinar sus características. Para ello la sonda incorporará una cámara de alta resolución, un espectrómetro infrarrojo de onda corta (SWIRS), una cámara infrarroja, magnetómetros y una sonda Langmuir, un experimento para determinar el interior de Europa (Science Gravity Experiment), un espectrómetro de masas y el instrumento estrella, el radar IPR (Ice Penetrating Radar). El radar será fundamental a la hora de determinar directamente el espesor de la corteza europana, mientras que el magnetómetro y la sonda Langmuir detectaran indirectamente las sales presentes en un hipotético océano. El experimento de gravedad servirá para restringir los modelos teóricos del interior del satélite, mientras que el espectrómetro infrarrojo permitirá identificar las sales de la superficie y confirmar si guardan alguna relación con el océano. Por su parte, el espectrómetro de masas tiene por objetivo estudiar la exosfera de la luna.

Instrumentos de la sonda (NASA).
Sobrevuelos de Europa planeados para la misión (NASA).
Objetivos científicos de cada instrumento (NASA).
¿Es la corteza de hielo de Europa fina o gruesa? (NASA).

Si la misión es aprobada, Europa Clipper despegaría el 21 noviembre de 2021 mediante un Atlas V 551. Lamentablemente, no podría alcanzar Júpiter directamente, sino que deberá llevar a cabo un sobrevuelo de Venus y dos de la Tierra (trayectoria VEEGA) para aumentar su velocidad. La nave llegará a Júpiter el 4 abril de 2028, donde lo estudiará junto a la sonda europea JUICE. Claro que si la nave usase el cohete gigante SLS en vez del pequeño Atlas podría ser lanzada en 2022 y llegar a Júpiter en 2025. Pero no cuenten mucho con esta opción. Probablemente el precio de un solo SLS sea parecido al presupuesto de toda la misión, así que veo complicado cuadrar las cuentas.

Trayectoria de la misión (NASA).
Trayectoria usando el SLS (derecha) (NASA).

Europa Clipper costará unos 2100 millones de dólares (sin lanzador). Una cantidad considerable, sin duda, pero inferior al coste de Curiosity (2500 millones) o Cassini (3500 millones). Si una sonda merece ser aprobada cuanto antes, esa es Europa Clipper. Europa lo merece. No sé ustedes, pero yo no tengo ganas de morirme sin saber qué hay debajo de esa misteriosa corteza de hielo.

La última oportunidad de estudiar Europa (NASA).

Referencias:


25 Comentarios

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Gasam Toutounchi Ruiz

siiiiii!!!!lo que daríamos por que se ejecute esta misión, y por fin desvelar las incógnitas que encierra ese lejano mundo llamado europa, eso si, como siempre en la ciencia, una vez que se llegue allí,atajense, que van a generarse mas preguntas sobre la luna joviana que nunca, eso solo. Aumentara el interés cientifico en seguir escudriñando el satélite de jupiter. Saludos!!!!

Jose Ignacio Cimadevilla Mejias

Un articulo magnifico como siempre Daniel. Tengo una duda que no se si será posible aclarar: la sonda Langmuir que mencionas se usara para medir la intensidad de la radiación en el entorno de la sonda? Y tambien, la camara infraroja permitira medir de alguna manera la temperatura en el hipotetico oceano interior de Europa? O habra que limitarse a modelos teoricos basados en otras mediciones mas indirectas?
Con respecto al lanzamiento de Europa Clipper con el SLS, en mi opinion el SLS se terminará cancelando, asi que como bien comentas mejor ir olvidandose de esa posibilidad.

Un saludo!

Daniel Marín

Tanto el magnetómetro como la sonda Langmuir tienen como objetivo principal detectar la presencia de un hipotético océano europano aprovechando que el agua salada conduce la electricidad (que a su vez genera campos magnéticos). La cámara infrarroja sólo podrá ver la superficie, pero servirá para determinar su composición indirectamente.

Vip ondiu

Totalmente de acuerdo, Europa prioridad absoluta ya. Tengo una duda Daniel; ¿Que problemas puede acarrear la radiación alrededor de Júpiter para los paneles solares? ¿mas degradación que los de la ISS por ejemplo? Gracias

J.A.J.A.

Buena pregunta. Yo sospecho que sí pero como todavía están evaluando que sistema utilizar supongo que no habrá muchos datos al respecto pero por ejemplo la sonda Juno parece que al llegar Jupiter será capaz de generar 486 W los cuales un año después se reducirían a 420 W debido a la degradación por la radiación.

Bruno

Estimado Daniel:
Estamos hablando de miles de millones para estas exploraciones planetarias, mucho más para sostener la presencia en órbita de misiones tripuladas y honestamente creo que la prioridad debe ser puesta en la astronave Tierra cuyos sistemas de mantenimiento vital flaquean.
Honestamente a mi no se me movería un pelo si llegasen a descubrir vida en Europa o donde sea. En cambio me preocupa mucho el calamitoso estado de nuestro planeta y de sus habitantes.
Por lo demás nuestra astronave no tiene reemplazo. No estoy en contra de la exploración espacial y la investigación, pero estimo que es hora de fijarse prioridades y claramente hoy la ciencia debe aplicar sus esfuerzos en mejorar nuestra calidad de vida aquí y ahora.
Es un tema que ha sido largamente debatido pero en la coyuntura actual con los graves problemas de todo tipo que tiene NUESTRA astronave Tierra hay que solucionarlos y rápido. “We have a BIG problem”.

AnonymousAnonymous

Y porque no hacer ambas cosas?, en vez de esa falsa dicotomia entre uno u otro. Esto es ciencia y la ciencia se basa de esto descubrir y adquirir conocimiento, muchas veces descubrimientos en un área ayudaron a otra sin tenerlo en cuenta. Si es por el tema del dinero (que no es tanto) con lo que cuesta esta mision, que se podria hacer que no se este haciendo ahora?.

Guillermo.

Santiago

Ola, @Bruno!! Es que desde esa ASTRONAVE Tierra tenemos, como raza consciente e inteligente, la obligación de explorar nuestro entorno en “la última frontera”. El dinero invertido en investigación espacial y en ciencia da beneficios en todos los órdenes pero sobre todo coayudan a intentar responder a la gran pregunta de si la vida en la Tierra es una carambola irrepetible o algo normal en este universo. Y no me niegues que ES una de las grandes preguntas que como seres inteligentes nos hacemos.
Ahora bien, estoy de acuerdo en que no estamos tratando nada bien nuestro planeta. Algo tendrá que cambiar porque a este paso nos lo cargamos o acabamos como Venus. Empecemos por buscar medios energéticos alternativos; acabemos con ese ingente gasto militar y veremos que hay más recursos y nuevas soluciones.

Y una de las alegrías que me llevo es ver que funciona con paneles solares en detrimento de lo nuclear. (OFFTOPIC, que desastre y que verguenza lo de Fukushima).

Un saúdo

Horacio de ArgentinaHoracio de Argentina

Estimado Bruno, sabes cuánto aportó Bill Gates a través de su fundación (fundación Bill y Melinda Gates) para ayuda humanitaria, investigación médica, lucha contra el cáncer, lucha contra el sida, etc.? ¿no? Te comento U$S 23000 millones (léase bien “veintitrés mil millones de dólares”), por supuesto él solo no va a solucionar los graves problemas que tenemos, pero lo que quiero decir es que el problema no es el dinero, es una cuestión de criterios y prioridades, para la gran mayoría de gobiernos, los problemas existenciales de la humanidad, no son prioridad por el momento… y si, así estamos, pero los 2500 millones que sale ésta zonda, no modifican nada ¿o la donación de Bill Gates tuvo fama resonante? Pues no, pasó desapercibida para la gran mayoría de personas, saludos.

Mal'akh

Opino que deberían lanzarlas. Lastima que Júpiter este tan lejos que tengamos que esperar 8 años para que la sonda llegue a su destino+ los años de diseño y planeación que conlleva esta. No me gustaría que tuvieramos que esperar tanto para saber si hay un oceano o no debajo del hielo europano. ¿No podría usar la sonda el motor VASIMIR de Franklin Chang-Diaz para acortar el viaje?

pochimaxpochimax

¿y que tal una sonda como esta, para la exploración detallada de Titán y Encelado, junto con un recolector de muestras de los géiseres?

AntonioAntonio

Yo tengo una duda, pero si no se ha hecho será porque ni es fácil o ni es más rentable que otras opciones o lo mismo es una soberana tontería pero, ya que tenemos un campo magnético y una nave moviéndose, ¿no se podría generar algo de electricidad con ello?

Luego aparte, creo que hay que invertir más tiempo en mejorar los sistemas de propulsión y los tiempos de las misiones. En los años 70 pues desde que diseñabas la sonda, hasta que se lanzaba y llegaba al planeta en cuestión pasaba un tiempo considerable, pero el avance en tecnología no era tan rápido como ahora. Estamos en 2013, que estamos diseñando una nave para lanzarla en 2021, y que entre en servicio en 2028. De aquí a 2028 no quiero ni imaginarme la tecnología que tendremos en comparación con la que lleve esta sonda, y si los tiempos se acortase (sobre todo en el del viaje a un coste razonable), se conseguiría mejorar el retorno científico y económico.

Pere Vilás

Si no recuerdo mal, no basta con el movimiento; Lo que genera campo eléctrico es la variación del flujo del campo magnético.

Es decir, por mucho que te muevas no vas a generar campo eléctrico si te mueves en un campo magnético de flujo constante (entran las mismas líneas que las que salen perpendiculares a la superficie).

Tal vez algún físico pueda aclararlo más.

Antonio

Pues… si esta misión se llega a aprobar, serían un desperdicio los dos sobrevuelos de Europa de JUICE, ya que serían 3 o 4 años después de que llegara la Clipper. No sé hasta qué punto se podrá cambiar JUICE a estas alturas, pero en dicho caso convendría dejar Europa y centrarse en Ganímedes y Calisto, con el consiguiente ahorro de peso del blindaje y simplificación del diseño.

Daniel Marín

Bueno, Europa es un objetivo tan importante que dudo que los sobrevuelos de JUICE “sobren”. Más que nada porque se trata de otro conjunto de instrumentos complementarios a los de EC, pero vamos, supongo que ya la ESA tendrá en cuenta qué hacer con esta sonda si se aprueba EC.

Saludos.

AnonymousAnonymous

Exelente informe como siempre Daniel, ¿Qué tal la posibilidad de lanzar la Europa Clipper mediante un Falcon Heavy (Yo también veo muy improbable el uso del SLS para ésta misión)? ¿Cómo afectaría el tiempo de viaje de la sonda si se lo pudiese usar?

Daniel Marín

Pues todo depende de la etapa superior que se usase y del centro de lanzamiento (lo ideal es Florida, claro). No tengo datos concretos sobre la etapa superior que usará el FH, así que no te puedo dar una respuesta clara.

Saludos.

saidjose

Seria interesante saber si hay un océano en el interior de Europa, ver las posibilidades técnicas de explorarlo en un futuro lejano y por que soñar con que se hace realidad la visión de Arthur C. Clarke

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