Hera, una misión europea para estudiar Saturno. O cómo usar paneles solares a 1500 millones de kilómetros del Sol

La agencia espacial europea (ESA) planea lanzar durante la próxima década una gran sonda, JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), para estudiar Júpiter y sus satélites, poniendo énfasis en Ganímedes. Será la primera misión totalmente europea destinada a los planetas exteriores y, con suerte, no será la última. Hace cosa de nueve meses conocimos a Hera, una sonda para estudiar directamente la atmósfera de Saturno propuesta como candidata para la próxima misión M4 de la ESA. Finalmente, y como era previsible, Hera no fue elegida como finalista, pero recientemente hemos conocido más detalles de la misión. Y como no todos los días se planifica una misión a Saturno, no está de más saber en qué debía consistir esta propuesta que probablemente se vuelva a presentar en el futuro para su aprobación.

as
Recreación artística de una sonda descendiendo por los cielos de Saturno (arriba se ven los anillos) (Joe Bergeron).

Hera, con una masa al lanzamiento de unos 1390 kg, consistiría de dos partes: la sonda de transporte CRSC (Carrier-Relay Spacecraft) de 1277 kg y una cápsula atmosférica (Hera probe). El vehículo de transporte sería el encargado de llevar la sonda hasta Saturno y retransmitir los datos a la Tierra después de la misión suicida de la cápsula a través de la atmósfera del gigante anillado. La misión necesita de la colaboración de los EEUU para salir adelante: en un principio el vehículo de transporte debía ser suministrado por la NASA y se trataría de una variante de la sonda Juno para estudiar Júpiter, mientras que la cápsula sería de fabricación europea. No obstante, en la propuesta final hemos podido comprobar que los papeles se han invertido y la sonda sería norteamericana y el vehículo de transporte europeo.

asas
¿Un satélite de comunicaciones? No, es el diseño final de la sonda europea Hera para el estudio de Saturno. En la parte superior se aprecia la sonda atmosférica (O. Mousis et al.).

Consecuentemente, el diseño también ha cambiado y en vez de una sonda similar a Juno con una cápsula, ahora Hera parece una versión pequeña de JUICE con una cápsula. Para ahorrar costes y debido a que Europa carece de tecnología propia de generadores de radioisótopos (RTG), Hera se verá obligada a usar paneles solares como JUICE. Pero claro, una cosa es emplear paneles solares en la órbita de Júpiter -a 779 millones de kilómetros del Sol- que ya es todo un desafío, y otra muy distinta es enviar una nave a Saturno, que se encuentra a casi el doble de distancia (1430 millones de kilómetros). De ser aprobada, Hera se convertiría así en la sonda equipada con paneles solares a mayor distancia del Sol. En concreto, usaría dos grandes paneles de 54 metros cuadrados de superficie en total. Por otro lado, la cápsula atmosférica usaría el mismo diseño que la sonda atmosférica de la misión Galileo, pero sería más pequeña (un metro de diámetro en vez de 1,27 metros) y tendría una masa inferior (200-216 kg frente a 339 kg).

Sonda JUICE de la ESA para el estudio de Ganímedes y Calusto. También llevará a cabo dos sobrevuelos de Europa (ESA).
Sonda JUICE de la ESA para el estudio de Júpiter. Hera usaría las tecnologías de esta misión (ESA).

El objetivo principal de Hera es arrojar luz sobre la formación de Saturno y, por extensión, la formación del sistema solar. Para ello medirá directamente la abundancia relativa de elementos claves como hidrógeno, helio, nitrógeno, carbono, azufre o xenón, así como la de los compuestos más importantes creados a partir de los mismos, además de estudiar la proporción de isótopos de determinados elementos. La sonda realizará las mediciones en las regiones ecuatoriales del planeta hasta una profundidad donde la presión sea como mínimo de diez atmósferas aproximadamente.

Más de uno pudiera pensar que otras sondas, como por ejemplo la Cassini -que actualmente se encuentra en órbita alrededor de Saturno-, son capaces de realizar estas observaciones a distancia sin problemas, pero lo cierto es que el análisis detallado de las proporciones de isótopos y la detección de determinados compuestos solo es posible in situ, como bien demostró la sonda atmosférica de la misión Galileo en Júpiter.

Una sonda atmosférica en Saturno sería muy similar a la cápsula de la misión Galileo (en la imagen)(NASA/JPL).
Recreación de la sonda atmosférica Galileo, muy similar a Hera (NASA/JPL).

Gracias a su baja masa, Hera sería lanzada mediante un cohete ruso Soyuz-STB/Fregat desde Kourou y realizaría varias asistencias gravitatorias con Venus y la Tierra para dirigirse a Saturno. La trayectoria favorita sería del tipo EVES (Earth-Venus-Earth-Saturn), es decir, incluiría un sobrevuelo de Venus y otro de la Tierra (lo que supondría diseñar la sonda para que también aguante las tórridas temperaturas propias de la órbita de Venus). Tras siete u ocho años Hera llegaría al sistema de Saturno siguiendo una trayectoria balística y soltaría la cápsula unos treinta días antes del encuentro. Por su parte, la nave CRSC usaría una cámara similar a la OSIRIS de la misión Rosetta (sí, mejor no pensemos en qué pasará con la difusión de las imágenes) con el objetivo de fotografiar la región de descenso de la cápsula en el ecuador del Saturno.

sas
Trayectoria de la misión (O. Mousis et al.)

La región ecuatorial del planeta no ha sido elegida al azar, sino que se trata de una zona donde se producen tormentas a gran escala y fuertes vientos. Hera entrará en la atmósfera a 26-30 km/s (en realidad la velocidad sería de unos 36 km/s, pero la elevada velocidad rotación de Saturno ayuda a reducirla significativamente) y un ángulo de entre -8º y -19º. Una velocidad enorme, sí, pero muy inferior a los 47,4 km/s de la sonda Galileo cortesía de la menor gravedad de Saturno. Como resultado, la deceleración que sufrirá la sonda será muy inferior a los brutales 350 g que experimentó la cápsula de Galileo, pero el calor disipado por el escudo térmico de Hera será similar debido a la mayor estructura vertical de la atmósfera de Saturno y a un tiempo de descenso más prolongado. En cualquier caso, buscar un material adecuado para el escudo térmico de ablación no será fácil, puesto que las tecnologías usadas para los escudos de las sondas Galileo y Pioneer Venus se han perdido -sí, como lo oyen-, y habría que emplear un material de nueva generación como el que el centro Ames de la NASA está desarrollando bajo el programa HEEET (Heatshield for Extreme Entry Environment Technology).

La cápsula descenderá por los cielos azules de Saturno con ayuda de un paracaídas durante 75 o 90 minutos hasta que la presión la aplaste por completo (la temperatura no será un problema grave, ya que a esas profundidades rondará los 80º C). Como mínimo resistirá hasta las diez atmósferas, pero puede que aguante hasta profundidades de más de veinte atmósferas. Un conjunto de instrumentos entre los que se encontraría un espectrómetro de masas, un nefelómetro, un experimento de radio y un experimento para medir los vientos mediante Doppler, entre otros, analizará la atmósfera del planeta con una enorme precisión. Con suerte, la sonda también llevaría una cámara que nos mostraría los imponentes cielos del planeta con los espectaculares anillos. Durante el descenso de Hera por la atmósfera la nave CRSC recogerá todos los datos de la sonda usando su antena de alta ganancia de 1,5 metros y luego los transmitirá a la Tierra. Sin combustible para poder situarse en órbita de Saturno, la sonda CRSC se limitaría a sobrevolar Saturno para terminar en una órbita solar muy elíptica, aunque no está previsto que funcione durante mucho tiempo después del sobrevuelo.

asa
Trayectoria de la sonda Galileo en la atmósfera de Júpiter (NASA).

El plan original pasaba por lanzar la sonda Hera en mayo de 2025 y realizar las asistencias gravitatorias por Venus y la Tierra en agosto de 2025 y julio de 2026 respectivamente, para llegar a Saturno en agosto de 2033. Pero puesto que no ha sido aprobada como la próxima misión M4, deberemos esperar mucho más para ver una sonda de estas características estudiando la atmósfera de Saturno. Cuánto tendremos que esperar es la gran incógnita.

Referencias:


31 Comentarios

Participa Suscríbete

Francisco CentenoFrancisco Centeno

No entendí mucho eso de que la tecnología para el escudo térmico se “perdió “, pero lo que si es verdad es que sería una misión muy interesante

RatamanRataman

Por como lo decis, suena a que la tecnologia la desarrollo X empresa, y esta se quedo con todos los datos tecnicos de manufactura/faricacion de la misma de forma secretista, como saben hacer las empresas. Luego de archivarlo, perdieron de vista los papeles y nadie se acuerda de como se lo hicieron. A eso te referis?

FerFer

Pues parece que todo fue desmantelado… Rebuscando un poco, he encontrado esto:

“The Giant Planet Facility (GPF), developed and employed during the development of the TPS for the Galileo probe was
dismantled after completion of the program. Furthermore, flight data from the Galileo probe suggested that the complex
physics associated with the interaction between massive ablation and a severe shock layer radiation environment is not well
understood or modeled. The lack of adequate ground test facilities to support the development and qualification of new TPS
materials adds additional complexities. The requirements for materials development, ground testing and sophisticated
modeling to enable these challenging missions are the focus of this paper.”

Lo he encontrado aquí https://archive.org/stream/nasa_tech...01_djvu.txt

Al acceder, buscar 20040038111 (teclas Control+F una vea abierto el enlace y después añadís ese 20040038111). El apartado (entre los muchos que hay) se llama “Thermal protection system technology and facility needs for demanding future planetary missions”.

Stewie GriffinStewie Griffin

No sé exactamente el caso, pero simplemente cuando algo deja de tener demanda deja de fabricarse, o pasa a ser fabricado por otros. Por ejemplo, antes en Europa se hacían máquinas de coser domésticas, ahora se hacen todas en China, montar de cero una fábrica cuesta una pasta del carajo y mayormente “aclimatar” al personal porque toda la gente que sabía está jubilada (o muerta), o se dedica a otra cosa. A mayores, esa empresa perdería dinero a chorros porque evidentemente no puede competir con salarios de esclavitud y proteccionismo descarado (sobre todo esto último). Pero hacer máquinas de coser no tiene mayormente problema, el dinero para eso sí que tiene mayor, menor y abundantemente problema.

No es que no se sepa hacer, es que montar las cosas no es sólo dinero y material, son RRHH. Si yo quiero fabricar hoy en día barcos de vapor, no es que no se sepa hacerlos, claro que se sabe, es que cuesta un carajo y ya sólo en buscar personal. La inversión inicial es prohibitiva, y por supuesto no se recupera porque nadie quiere barcos de vapor.

Es lo que pasa cuando se cierra una línea de producción. Que se muere. Como un organismo vivo.

U-95U-95

Sería una pena que esta misión no se llevara a cabo. No es una Cassini 2.0, ni una sonda para estudiar Encélado o Titán pero es mejor que nada.

Lo mejor que la sonda atmosférica llevara una cámara y pudiera pillar los anillos desde el propio Saturno. Y sus lunas, aunque estas no sean gran cosa desde el planeta.

Rengel

Me saca de quicio la frase “Europa carece de tecnología propia de generadores de radioisótopos” ¿Acaso a no ha habido una iniciativa para desarrollarlos? Creo que en lugar de estar planeando y gastando en misiones operativas con paneles solares cada vez más grandes y “ecológicos” se trabajara más en desarrollo de tecnologías. 54 metros cuadrados es el tamaño de una casa pequeña y cómoda. http://planodecasa.com/wp-content/up...de-54m2.jpg

domezzzzdomezzzz

Mejor que cada día más, vayamos hacia gobiernos populares, donde la mayor cantidad de gente, proponga, analice y discuta, qué es lo que quiere.
Cambiar a políticos por científicos, deja las cosas en el mismo lugar: los pueblos terminan eligiendo lo que un conjunto limitado de “profesionales de la política” le dictan, y no lo que esos pueblas piensan para su futuro.

pizarropizarro

gobierno populares dices…. Ya me veo un gobernante diciendo si claro, para que gastar millones en el espacio o ciencia si la gente se muere en africa… para que buscar vida en el espacio si no sabemos lo que hay en nuestros mares, para que buscar agua en marte si en africa la gente se muere de sed…. y asi un largo etc que dirian los gobernantes populares!!

Enrique Moreno

No hablaré mal de la democracia (quizás no sea el mejor sistema, pero si el más justo y con eso es suficiente), pero teniendo en cuenta que, por definición, el 50% de la población tiene un coeficiente intelectual por debajo de la media, eso de dejar ciertas decisiones en manos del pueblo… no sé, me parece poco acertado.
Que el pueblo elija a los políticos, pero los técnicos que los asesoren deberían elegirse por méritos. Y los políticos, si no son técnicos ellos mismos, deberían escucharlos.

Saludos.

HudsonHudson

En realidad no es una carencia de tecnología. Es carencia de reactores de recrecimiento donde producir el plutonio necesario para los generadores.

Si US le está comprando plutonio a Rusia es por la misma razón, sus instalaciones para ello se cerraron hace tiempo y se acaban las reservas de plutonio.

Francia fué la que más en serio se tomó este tema, no en vano su economía depende mortalmente de que la energía nuclear fluya, construyendo tres reactores de este tipo, el Rapsodie, Fhénix y Superfhénix. Llamarlo Fénix era apropiado porque la gracia del reactor de recrecimiento es que consume “cenizas” nucleares de reactores convencionales, transformando el U238 no útil en Pu239 útil, y de paso generando energía.

Toda vez que el 97% del uranio que se extrae es U238 sin utilidad en generar energía, los reactores de recrecimiento daban una esperanza de que la energía nuclear de fisión pudiese durar más de medio siglo.

Pero los tres reactores, el primero experimental y los otros semiexperimentales sufrieron graves problemas de seguridad y rentabilidad y hace mucho tiempo que están desmantelados.

Y con ellos y el estancamiento de la producción de uranio, la energía nuclear está en decadencia. En el espacio lo hemos notado en la falta de misiones más allá de Marte, en las dificultades para lograr RTG para las pocas misiones que se hacen y que empiecen a plantear en serio ir a Júpiter y Saturno con paneles solares.

Saludos

Stewie GriffinStewie Griffin

Son varios problemas. Por ejemplo, Francia podría hacerlo sin despeinarse, tiene infraestructura de sobra para eso. Pero no lo hace por dos razones muy sencillas y elementales:

1. Porque le cuesta un carajo y toda su industria nuclear ya le resulta una hemorragia, y eso que hay unos mamoneos con el mercado eléctrico que no veas (por ejemplo, la península es excendentaria en producción pero no se puede exportar a Europa porque le jodería a la France, así que las líneas a Francia son digamos testimoniales).

2. Porque toda la UE es otánica y fabricar estos juguetes requiere permiso de Washington, y Washington no se lo da. Ni borracho ni drogado.

3. La tecnología nuclear no tiene nada de barata. En su día, Suecia, que es un país que en ingeniería se caga la perra ya intentó hasta tener bomba atómica y tuvo que dejarse de sueños delirantes. Tienen probablemente la mejor industria de armamento europea en casi todos los campos, y con Noruega y sus centrales al lado no se le ocurre meterse en esto porque está el TNP por el medio se quiera que no.

y 4. Porque si las relaciones entre la UE y Rusia acaban como deberían, será la ESA la que encantada de la vida le comprará los RTG al Kremlin (directamente ya), y todos contentos. Y mientras tanto, la ESA da de comer a empresas europedas entre las cuales ninguna fabrica estas cosas.

AlcalinoAlcalino

“Por su parte, la nave CRSC usaría una cámara similar a la OSIRIS de la misión Rosetta (sí, mejor no pensemos en qué pasará con la difusión de las imágenes)” sonda sería norteamericana y el vehículo de transporte europeo.” Uff gracias ah eso ultimo, la neta me decepciono Rosetta.

J.DiazJ.Diaz

Sera que hoy me he levantado oscuro, pero tengo la triste sensacion que el presupuesto para estas cosas de la ciencia “inutil”, o sea, la que no genera productos vendibles con una buena tasa de retorno finaciero (?). Todo ese presupuesto, va estar comprometido en los proximos años en la “guerra mundial contra el terrorismo maloso”.
Hace bombas y arrasar territorios es mucho mas rentable que explorar Ganimedes, creo yo.

En fin, voy a mira rel cielo un poco a ver si me animo…, pues no, esta muy nublado y no podemos ver las estrellas.

Santiago BaleaSantiago Balea

Tengo impresiones parecidas, J.Díaz.
Pero ya sabes: “a mal tiempo, buena cara” ; )
Saúdos.

JulioMJulioM

Tengo una sensación de tristeza parecida.
Siempre me llamó la atención como en las películas y series policiales cuando analizan un crimen lo primero que se preguntan los investigadores es ¿quien se beneficia? Pero en los casos de los atentados criminales como a los que asisitimos donde es mas que claro que los primeros beneficiarios son los fabricantes de armas, ellos jamas, jamas nunca son mencionados.
Soy una persona mayor y dificilmente podré ver ningún logro posterior al 2030 o 2040, así que estas cosas me producen una gran desazón.

ToroydToroyd

Perdón por el off-topic… pero alguien sabe algo de la sonda Gaia???
Ya hace 2 años que la lanzaron… y parece que está olvidada por todos.

Daniel CamachoDaniel Camacho

Pues aun queda esperanza de ver algo asi antes de 2025. Saturn Probe del programa New Frontiers, que competira a partir de el proximo año para ser elegida como la NF4.

Jesús Marín.Jesús Marín.

Creo que Europa debería gastar el dinero en algo más interesante. Después de todo lo que nos ha dado la Cassini, no me emociona nada una misión de este tipo.

apalankatorapalankator

Se está investigando una nueva tecnología de paneles solares que dobla el rendimiento de las actuales, pudiendo llegar al 40% (nature nanotechnology 28/9/2015) y se espera producirlos comercialmente en un año. Lo digo para dejar de envidiar los RTG.

anónimoanónimo

Una parte de mi trabajo está relacionada con la industria fotovoltaica, y, cada año, las especificaciones de las prestaciones de los paneles PV no paran de aumentar. Supongo, además, que los paneles solares de las sondas espaciales iran “1000 años por delante” de los paneles solares para las instalaciones terrestres.

Como ejemplo, solo hay que leer algunas entradas antiguas de este blog. Primero, se decía que la sonda Rosetta estaba en el límite de la capacidad de los paneles solares. Luego, que la sonda Juice marcaba el límite con Júpiter. Ahora, que se pueden realizar misiones en Saturno con sondas equipadas con paneles solares.

La teconología PV está en continuo desarrollo y todavía no ha alcanzado la madurez. Espero ver (lo digo por mi edad) misiones espaciales, equipadas con paneles solares, más allá de Saturno.

U-95U-95

Más de uno pudiera pensar que otras sondas, como por ejemplo la Cassini -que actualmente se encuentra en órbita alrededor de Saturno-, son capaces de realizar estas observaciones a distancia sin problemas

Lo dudo mucho, pero dado que Cassini va a ser deorbitada contra Saturno dentro de menos de dos años ¿no hay alguna posibilidad, por remota que fuera, de que su destrucción sirviera para averiguar algo de eso?

Por otro lado, aunque quizás sea demasiado optimista, dudo que “la guerra contra el terror” fuera a drenar tal cantidad de recursos que hubiera que meter recortes drásticos en otros campos. Combatir a ISIS y a fanáticos similares no es como una guerra convencional, que sí que lo vería; más me preocupan los (más que posibles) recortes de derechos y libertades que puede traer.

FERNANDO GENERALEFERNANDO GENERALE

decepcionante: yo no se como vaya a estar la situación geopolíticamente en 2030 pero mi opinión es
que Europa tendría que colaborar con china en una sonda para estudiar encelados y lanzar-la
con el futuro cohete CZ 9.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>