La NASA comienza el desarrollo de la sonda para estudiar Europa o el largo camino hasta un océano alienígena

Por Daniel Marín, el 18 junio, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Europa Clipper • Júpiter • Sistema Solar ✎ 42

Ha costado muchos años de esfuerzo, pero finalmente la misión de la NASA para el estudio de Europa ha entrado hoy en la fase de desarrollo de cara a su lanzamiento a principios de la década que viene. Si todo va bien, en menos de diez años tendremos una sonda estudiando el océano que se halla bajo la corteza de hielo de Europa, la luna de Júpiter. Pero, ¿cómo hemos llegado hasta aquí? El camino no ha sido nada fácil y, de hecho, la misión ha corrido peligro en varias ocasiones de ser cancelada de forma irreversible.

La sonda de la NASA para el estudio de Europa (NASA).
La sonda de la NASA para el estudio de Europa (NASA).

Desde que la sonda Galileo descubriese pruebas de la presencia de un océano global en Europa en los años 90, este satélite ha sido una prioridad para la comunidad científica internacional. Y es que estamos hablando de un mundo que posee, junto con Marte y Encélado -una luna de Saturno-, el mayor potencial de habitabilidad del sistema solar. Había que estudiar Europa a cualquier precio, pero no sería sencillo. Para analizar en detalle la superficie de esta luna se requería un orbitador, esto es, una nave que estuviese en órbita cercana -de unos cien kilómetros de altura- alrededor de Europa. El problema es que situar a una sonda en órbita de un satélite de Júpiter trae consigo una penalización energética considerable. Evidentemente, hay que llevar el combustible necesario para frenar el vehículo en una órbita europana, una masa que debemos sumar a la requerida para situar la sonda previamente en órbita de Júpiter. Además, la nave debería llevar una gran cantidad de instrumentos científicos, incluyendo un radar para estudiar la profundidad de la corteza de hielo. Por si todo esto no fuese suficiente, los niveles de radiación en la órbita de Europa son muy elevados -aunque no tanto como en las cercanías de Ío-, por lo que debemos incorporar un pesado blindaje para proteger los sistemas electrónicos.

¿Y cuál es el resultado de estos requisitos contradictorios? Pues una misión cara. Tremendamente cara. A principios de este siglo la NASA propuso la ambiciosa misión JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) para estudiar Europa. JIMO era una enorme y compleja sonda de 35 toneladas dotada de un reactor nuclear y propulsión eléctrica capaz de estudiar el sistema de satélites de Júpiter con un detalle sin precedentes. Originalmente su despegue estaba planeado para 2015 y la llegada a Júpiter sería en 2021, aunque no se situaría en órbita de Europa hasta 2025 para reducir al mínimo los efectos de la radiación. Ni que decir tiene, estos planes era demasiado onerosos. JIMO fue cancelada en 2005 junto con el resto de sondas del Proyecto Prometeo.

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Sonda nuclear JIMO para el estudio de Europa (NASA).

La debacle del Proyecto Prometeo supuso un duro golpe que retrasó en más de una década los esfuerzos de la NASA para lanzar una sonda a Europa. A finales de la década pasada la agencia espacial volvió a presentar una propuesta liderada por el JPL (Jet Propulsion Laboratory) para explorar este satélite. En esta ocasión se eligió un diseño más convencional -y barato- con propulsión química que sería conocido como JEO (Jupiter Europa Orbiter). JEO fue propuesta en 2009 como parte de una misión internacional que sería realizada conjuntamente con la agencia espacial europea (ESA) y que recibió el nombre de EJSM (Europa Jupiter System Mission). La ESA contribuiría a la EJSM con la sonda JGO (Jupiter Ganymede Orbiter), mientras que la NASA aportaría la sonda JEO, pero ambas naves se lanzarían de forma independiente. JEO debía despegar en 2020 mediante un cohete Atlas V y, tras realizar dos sobrevuelos de la Tierra y uno de Venus (trayectoria VEEGA), alcanzaría Júpiter en 2025. Allí llevaría acabo cuatro sobrevuelos de Ío, seis de Ganímedes, nueve de Calisto y seis de Europa antes de entrar en órbita alrededor de este último satélite.

Sonda JEO (Jupiter Europa Orbiter) (NASA).
Sonda JEO (Jupiter Europa Orbiter) (NASA).

JEO debía usar cinco generadores de radioisótopos (RTG) para generar electricidad y su masa alcanzaría los 4800 kg al lanzamiento, lo que la situaba en la misma liga que la Cassini-Huygens, la sonda más cara y pesada jamás construida. El coste de JEO no debía superar los 2500 millones de dólares, pero sin embargo la cifra pronto se disparó hasta los 3800 millones. Las estimaciones del coste llegaron a superar los 4700 millones antes de que la Casa Blanca dijese basta. Con semejante precio, JEO nunca sería aprobada con el menguante presupuesto de la NASA dedicado a la exploración del sistema solar exterior.

Aunque JEO nunca fue cancelada oficialmente, tampoco fue aprobada. Pronto pasó a ser denominada como un simple ‘concepto de misión’ en los documentos oficiales de la NASA, y simplemente se borró su nombre para referirse a ella como ‘la misión a Europa’ a secas. Vamos, lo más parecido a un limbo de las sondas espaciales que existe dentro de la agencia espacial norteamericana. Curiosamente, la ESA siguió en solitario con la misión JGO, que con el tiempo se transmutaría en JUICE. En 2011 JEO ya era historia y la NASA buscó alternativas más modestas para estudiar Europa. El primer paso para simplificar la misión fue optar por no situar la sonda en órbita de Europa. De este modo se podía prescindir de la masa necesaria para el blindaje contra la radiación y el combustible para alcanzar la órbita de Europa. Eso sí, todo ello a costa de un menor retorno científico. Este nuevo diseño tendría una masa de 3764 kg y su coste debía ser inferior a los 1500 millones de dólares. Para reducir todavía más el presupuesto, en vez de RTG convencionales se usarían generadores de radioisótopos de tipo Stirling ASRG.

Sonda de sobrevuelo de Europa con ASRG propuesta a principios de 2012 (NASA).
Sonda de sobrevuelo de Europa con ASRG propuesta a principios de 2012 (NASA).

Pero, por motivos que no están nada claros, el JPL se envalentonó y en 2012 fue a por todas al apoyar un conjunto de misiones más caras, con un coste máximo de 2500 millones de dólares. Se sugirieron tres tipos de sondas: la misión de sobrevuelo que comentamos anteriormente, un orbitador (una especie de mini-JEO de bajo coste) y una sonda de aterrizaje. Esta nueva misión recibió el nombre de EHM (Europa Habitability Mission). Tras un análisis concienzudo, la NASA seleccionó en verano de 2012 la sonda de sobrevuelo, conocida como EHMF (Europa Habitability Mission Flyby), cuyo precio se estimó en dos mil millones de dólares. En otoño de ese mismo año la misión EHMF fue bautizada oficialmente como Europa Clipper.

Sonda de sobrevuelo de Europa EHMF (NASA).
Sonda de sobrevuelo de Europa EHMF (NASA).
Propuesta de sonda de aterrizaje en Europa EHML, desechada por su alto coste (NASA).
Propuesta de sonda de aterrizaje en Europa EHML, desechada por su alto coste (NASA).
Diseño original de Europa Clipper (NASA).
Diseño original de Europa Clipper (NASA).

Europa Clipper despegaría en 2020 mediante un Atlas V 551 y, tras seguir una trayectoria VEEGA, llegaría a Júpiter en 2025. Durante los 2,3 años que duraría la misión primaria la sonda llevaría a cabo 32 sobrevuelos de Europa. No obstante, el proyecto no tardó en aumentar su coste hasta los 2200 millones de dólares. Y, como respuesta, la NASA volvió a decir que no. El JPL y la comunidad científica se quedaron de piedra. Se habían esforzado por diseñar una sonda de sobrevuelo mucho más sencilla y barata que JEO con casi las mismas prestaciones científicas. Y pese a todo la respuesta seguía siendo negativa. Evidentemente era necesario volver a la mesa de trabajo para recortar el diseño todavía más.

Propuesta de Europa Clipper de 2012 con paneles solares (NASA).
Propuesta de Europa Clipper de 2012 con paneles solares (NASA).

En 2013 el JPL decidió eliminar los ASRG de Europa Clipper y emplear RTG convencionales (MMRTG). Aunque a la NASA no le sobra el plutonio para sondas interplanetarias, había más que suficiente para esta nave. En cualquier caso, el programa ASRG había sido cancelado recientemente, así que no quedaba otra alternativa. La misión fue revisada de arriba a abajo y fue posible aumentar el número de sobrevuelos hasta 45, trece más de los originalmente previstos. Ahora la sonda alcanzaría Júpiter en 2028 y su coste no superaría los 2100 millones de dólares.

Diseño de Europa Clipper de 2013 (NASA).
Diseño de Europa Clipper de 2013 (NASA).
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Diseño de Europa Clipper en 2013-2014 (NASA).

Después de estos cambios, todo indicaba que la NASA aprobaría finalmente la misión. Pero no fue así. Una vez más la agencia espacial le dio la espalda a Europa Clipper. Y una vez más la NASA dijo que era demasiado cara. Para más inri, el cuartel general de la agencia anunció en 2014 que la próxima misión a Europa no debería superar los mil millones de dólares, lo que dejaba fuera de juego a Europa Clipper. Confirmando los peores temores, la NASA comenzó a referirse a Europa Clipper simplemente como la ‘misión a Europa’. Afortunadamente, la comunidad científica fue incapaz de proponer ninguna misión científicamente interesante con el presupuesto tan limitado propuesto por la NASA. Y eso a pesar de que los recientemente descubiertos géiseres de Europa ofrecían una fantástica oportunidad para idear una misión de bajo coste.

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Diseño final de Europa Clipper con paneles solares (NASA).

Poco a poco Europa Clipper volvió a resucitar, aunque la NASA seguía sin referirse a la misión con ese nombre por si las moscas. En otoño de 2014 se anunció que el nuevo diseño de la sonda ya no llevaría RTG con el fin de ahorrarse el dinero de la factura del plutonio. A cambio usaría unos paneles solares de 51 metros cuadrados de superficie, un diseño que hasta ese momento se había considerado como una opción de reserva. Al mismo tiempo la NASA decidió que la sonda sería lanzada mediante el futuro cohete gigante SLS en 2022, lo que permitiría alcanzar Júpiter en 2024. De todas formas se mantiene la opción de usar un Atlas V si el empleo del SLS no es factible por lo que sea (en este caso la llegada será en 2028).

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Sonda Europa Clipper en 2014-2015 (NASA).
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Diferencias entre una trayectoria directa con el SLS (derecha) y una trayectoria VEEGA con el Atlas V (NASA).

Por fin, en febrero de este año la NASA anunció que financiaría la misión a Europa o, dicho con otras palabras, la sonda Europa Clipper había sido aprobada. En abril la agencia estadounidense invitó formalmente a la ESA para que participase en la misión con una sonda de superficie y el pasado mes de mayo se anunciaron los nueve instrumentos científicos que llevará la sonda.

Y así llegamos a hoy, cuando la NASA ha anunciado que la misión-antes-conocida-como-Europa-Clipper-y-que-no-sabemos-cómo-se-llamará pasa a la primera fase de diseño formal, conocida dentro de la NASA como ‘formulación’ (formulation). En la siguiente fase, ‘implementación’ (implementation), se concretará el diseño final y se comenzará la construcción del vehículo (anteriormente las fases de desarrollo se definían mediante letras, de la Fase A a la Fase D). Quizá la mejor prueba de que la misión a Europa ya va en serio es que la NASA acaba de inaugurar su cuenta de Twitter, que en estos tiempos que corren casi equivale a llevar una nave hasta la rampa de lanzamiento. Después de tantos retrasos y cancelaciones, solo queda esperar que el desarrollo de la misión no sufra ningún contratiempo importante.

 

Vídeo de la NASA sobre la misión a Europa. Atención a cómo venden que la sonda no orbitará Europa porque es algo bueno para la misión (lo es técnicamente, pero no científicamente):



42 Comentarios

  1. Supongo que laESA aun no ha contestado a la propuesta para la sonda de superficie.
    Lo bonito seria otra Cassini-Hyugens en Jupiter, pero habra que conformarse con el hermano pequeño.

    1. Joder, he pensado exactamente lo mismo al ver a la Clipper con propulsión química y paneles solares. ¡Ese trato lleva un buen puñao de hidracina! Es raro ver una sonda en la que el sistema de propulsión influye tanto en la forma del cuerpo… parece una etapa cohete con una sonda pegada. 🙂

  2. Me alegra ver como va aumentando la utilización de sondas con placas solares a zonas del sistema solar que hasta hace poco parecía era imposible.

      1. ¿Menos duración, por qué? Esos son criterios industriales, es al revés, un RTG sí que tiene una vida útil y va perdiendo potencia de forma significativa, como nadie tira el dinero en sobredimensionar ese tipo de costos, lo normal es que al cabo de una década o así no es posible usar todos los instrumentos (tampoco se espera que duren tanto, normalmente). Sin embargo, se pueden construir paneles que duren lo que quieras. Nos volvemos al mítico ejemplo de Henry Ford y sus ingenieros, o sea, que realmente desaconsejan usar RTGs al menos en este caso.

        Eso sí, 50 metros está de lujo xD. Para que después digan que no se pueden hacer sondas enorrrmes. Mira como sí se puede.

        En realidad el debate nunca es esto bueno esto caca. Todo tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Que se pueda ir a Júpiter con paneles significa que queda reserva para usar RTGs donde son verdaderamente imprescindibles.

        Eso por no decir que esto, aunque parezca que no, abarata la factura un disparate. La industria fotoeléctrica tiene costes de escala, la nuclear ni de coña.

        1. ¿Y acaso las placas no pierden potencia con el tiempo? ¿las células fotovoltaicas no se degradan especialmente en ambientes el los que tiene que soportar altos niveles de radiación?

          ¿Qué puedes construir paneles que duren lo que quieras? sí, hombre sí… A veces con ese afán de hacer de menos y desechar todo lo que huela a nuclear a algunos se os va mucho la olla…

    1. Imposible pq? Hasta Jupiter se considera el límite para enviar una sonda con paneles solares. Más allá ya no sirven pq la energía que se recibe del Sol es muy poca.

      1. Hombre, servir servirían, eso sí, si para este nivel de requerimientos energéticos en Júpiter se necesitan 50 metros cuadrados de paneles, para Saturno ya serían 200 metros cuadrados, para Urano 800 metros cuadrados y Neptuno o Plutón ya serían varios miles. La penalización de peso y maniobrabilidad no sería precisamente baladí… pero poder, lo que se dice poder, sí se podría. La eficiencia de los paneles se puede mejorar aún más, pero dentro de un límite. Al final todo es una cuestión de costes y de penalizaciones que debes asumir.

  3. Me imagino que su vida util sin RTG debe ser muy corta, relativamente. Muy ecologica donde no debe pero bueno, todo sea por ahorrar dinero y que al menos se haga algo. Por otro lado me agradaba el nombre de Europa Clipper, ahora seguro tErminara teniendo Un acronimo foRzado usando letras de PalabrAs al azar y saltandose palabras. Ya se me quitaron las ganas de hacer la mision en Orbiter, estaba por usar la que tenia el diseño paracido a la de 2013.

    1. El problema no es la duración del viaje, en realidad poniéndonos en plan hijueputa casi es preferible que tarden un huevo, eso les obliga a equiparla con sistemas de larga duración, algo que la industria… digamos que es la bicha. Aparte el equipo en Tierra, no es lo mismo una misión de 10 años que una de 5, evidentemente.

      Pero no problemo, mira cómo saben. El problema es que cada vez salen más con cuentagotas, entonces se hace muy visible todo el tiempo que se está en dique seco científico. Si hubiera una política de escalonamiento, daría igual que tardasen tanto, siempre habría alguna en alguna parte, y se optimizarían costos. Pero como esto tradicionalmente lo han arreglado «mandando algo a Marte», pues…

      Es lo que estoy esperando de los chinos, un calendario. Pero se ve que la cosa aún está verde.

        1. La energía nuclear es cara per se, a mayores al estar totalmente militarzada (por obvios motivos) todo lo relacionado con investigación y explotación industrial están más controlados que Dios, así que economías de escala en la industria ni de broma. En otro mundo pues las cosas serían distintas, pero en este el negocio no sale de uniformes y la palangana de somos juez y parte y te jodes. No es de extrañar que Alemania plante a la energía nuclear, o que rasques Areva y salgan vacas sagradas republicanas y uniformes a tout plain, si es que dicen así. Una pena, no te digo que no, pero es lo que hay. Y viendo cómo la caga este tipo de gente pues mejor que no mene en mucho la cosa.

          1. ¿Qué tonteria es esa de que energía nuclear está totalmente militarzada? lo que hay que leer….

            Y vaya que si hay economías de escala, las hubo en Francia con el plan Messmer en los 70 y 80, y la ha habido en Corea en las últimas 3 décadas en las tres últimas décadas por poner dos ejemplos.

            Y sí, aplaudamos a Alemania por parar sus nucleares mientras su sistema eléctrico emite más de 550 gCO2/kWh (Francia el pasado año 40 gCO2/kWh) inaugura nuevas centrales de carbón e incluso tiene que pedir a Suecia que por favor mantengan sus planes de abrir nuevas minas de lignito para poder alimentar a sus centrales…

  4. Así pues, ¿fósiles o vida más allá de la Tierra? Pero, primero, ¿es eso posible? ¿No es la emergencia y mantenimiento de la vida un proceso de necesidad radical? O sea, ¿es causa necesaria un pasado único e irrepetible? O al contrario, ¿la vida emerge por el espacio como setas en el campo al darse las condiciones necesarias? Entonces, ¿cuántas condiciones son necesarias, tres, trillones, infinitas? ¿Una, agua o un Dios? ¿Significa Dios infinitas condiciones? En todo caso ¿cómo resiste la vida que emerge en las condiciones de un instante el cambio inmediato hacia otro instante diferente, el paso mismo del tiempo? Y más allá de la semejanza ¿puede reconocer el cerebro humano algo más complejo, es esa la vida extra-terreste que algunos andan buscando? Pero, ¿hay un principio o cualidad única de la vida o eso sería encontrar un corte en la historia material del universo, un vacío infinito q el lenguaje humano parchea? Para comprender mejor la vida, o confundirse sanamente, un libro diferente, un extracto en http://goo.gl/6l0H3k Solo una sugerencia para ejercitar el librepensamiento, lejos de dogmas y axiomas

  5. Alegría a medias: mucho tiempo por delante y una misión sin módulo de superficie, aunque, puestos a soñar, un minisubmarino la convertiría en la misión del milenio.

  6. Bueno al menos tendremos misión a Europa, cosa que empezaba a dudar 😀
    Lo único que me gusta del SLS es su potencial para lanzar sondas pesadas a todos los rincones interesantes del Sistema Solar, o como en este caso sondas aligeradas pero sin maniobras orbitales de varios años (2 años en vez de 6).
    Aunque no me gustan los tijeretazos que ha tenido que aguantar la sonda. A mi entender una misión «Flagship» tiene que ser muy ambiciosa (y en consecuencia cara), al fin y al cabo no se podría haber hecho una Cassini con 4 duros, ni por 1000 millones menos, al menos no sin renunciar a parte del retorno científico. Y que la NASA cancelara en 2013 los ASRG, que multiplicaban de facto las reservas de Pu238 por 4, muestra una imperdonable falta de ambición a largo plazo.

    Por cierto, muy buena reflexión;
    «Quizá la mejor prueba de que la misión a Europa ya va en serio es que la NASA acaba de inaugurar su cuenta de Twitter, que en estos tiempos que corren casi equivale a llevar una nave hasta la rampa de lanzamiento»

  7. Osea, que alegría me he llevado esta mañana. Fantástico artículo Daniel. Parece que se encamina la misión a Europa, una luna muy interesante. Con un poco de suerte llego a vivirla. ¿Se sabe ya si la ESA a aceptado la invitación de la NASA?. Si es así. ¿Se sabe algo ya sobre el aterrizador?. Un saludo.

  8. Menos mal, ya era hora…y esperemos que no empiecen con sobrecostes porque me temo que el Congreso va a estar con el hacha preparada…
    «Todos estos mundos son vuestros, excepto Europa, no intentéis aterrizar allí» (2010, Odisea 2) 🙂

  9. Dado que la ESA va a aportar instrumentos para esta misión, ¿puede afectar a la misión de JUICE?. Es que al leer esto, lo primero que se me vino a la mente fué ExoMars.

  10. Siempre dije que el Aserejé era una moda pasajera.

    Yo creo que entre Kepler, los rovers marcianos, New Horizons, Dawn, Rosetta (Philae), estamos viviendo una época dorada de atención del público que se ha de traducir en dinero para hacer más cosas saltándose algunos recortes, y que más vale que lo aprovechen bien porque -tristemente- se acabará

  11. Daniel, en los costes de una sonda: ¿Estan incluidos los de las comunicaciones y el personal que tendra que trabajar con ellas durante la misión? ¿O solo el dinero gastado en el material y la mano de obra (superespecializada) que la fabrica? ¿Hay, por decirlo metaforicamente, algun copyrigth que encarezca las sondas (instrumentos, procedimientos , etc)?

  12. Estas son grandes noticias pero…. el solo echo de depender del SLS me hace corre un escalofrió por la espalda si ese cohete es cancelado la europa cliper no tardara en seguirlo.
    PD : daniel me párese que para 2022 el atlas V ya no estará en servicio y con suerte sera
    renplasado por el VULCAN 😉

    1. Esencial mente por que el SLS es una bestia con capacidad para 100 toneladas de carga útil en cambio el ATLAS V solo tiene una capacidad 20 toneladas es como la diferencia de carga de una furgoneta y un tren

      1. Sí, eso tenía yo entendido. ¿Pero cómo influye la capacidad de carga en el tiempo de viaje?¿Es cosa de poder transportar más combustible o algo?

        1. Claro, transportar el combustible para poder hacer un frenado más grandd y que al cargar con un objeto con una menor masa puede tener más velocidad, al igual que nos pasa por ejemplo a todos nosotros cuando llevamos el carrito de la compra: si esta vacío podemos correr con él a lo loco, si esta lleno, no.

          Lo del combustible adicional de frenado lo digo por que al ir más rápido la sonda, más tarde necesitará más combustible para frenarse y poder orbitar a un cuerpo.

  13. ·estamos hablando de un mundo que posee, junto con Marte y Encélado -una luna de Saturno-, el mayor potencial de habitabilidad del sistema solar. »

    Y que hay de Titán? Una atmósfera densa y abundancia de compuestos orgánicos son una ventaja indudable, y el agua es abundante, si no allí mismo, si en las proximidades… Siempre he pensado que Titan era un buen candidato a albergar las primeras colonias humanas.

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