Dragonfly, un drone explorando Titán

Cuando hablamos de Titán es inevitable pensar en sus fascinantes lagos y mares de metano. De hecho, las propuestas más llamativas de misiones para explorar este satélite consisten en barcos, submarinos o artilugios capaces de flotar en sus mares. Pero Titán no solo tiene lagos. De hecho, la mayor parte de la superficie está seca, especialmente las latitudes ecuatoriales y medias. Y hay otro problema. Entre 2020 y 2030 llega el invierno en el hemisferio norte de Titán, por lo que enviar una sonda a los grandes mares del polo norte no resulta tan atractivo. Y, aunque evidentemente podemos explorar los lagos titánicos de noche, hay que tener en cuenta que tampoco será posible una comunicación directa entre la Tierra y Titán. O sea, sería necesario un orbitador para transmitir los datos.

Misión Dragonfly (APL/Michael Carroll).
Misión Dragonfly (APL/Michael Carroll).

Pero hay otra opción. Volar por Titán. La mayor luna de Saturno tiene la segunda atmósfera más densa de un mundo con superficie sólida en el sistema solar después de Venus y su gravedad es solamente un 14% de la terrestre (1,35 m/s2). Es decir, condiciones idóneas para volar. Por este motivo también se han propuesto globos aerostáticos o aviones para estudiar este mundo. Pero queda otra posibilidad, que es usar aeronaves con hélices como drones. En esto consiste precisamente la propuesta Dragonfly.

Este tipo de vehículos presenta una enorme ventaja sobre globos y aviones, ya que es capaz de aterrizar a voluntad para analizar la composición de los materiales superficiales. Además, un drone en Titán requiere 38 veces menos potencia para volar que en la Tierra, una ventaja que se traduce en un menor consumo energético. Y es que la energía es un factor principal a tener en cuenta en una misión a Titán. El Sol está demasiado lejos y la atmósfera de Titán es demasiado opaca como para que la energía solar sea una opción viable. Y el empleo de baterías limita la duración de la misión a pocas horas o días.

Consecuentemente Dragonfly usará un generador de radioisótopos de plutonio tipo MMRTG similar al de Curiosity. La sonda pasaría la mayor parte del tiempo en la superficie analizando el entorno, permitiendo que se recarguen las baterías para levantar el vuelo cada cierto tiempo. Con las baterías recargadas la sonda podría volar varias horas durante cada día de Titán (unas 16 horas). Dragonfly dispondría de ocho rotores separados en parejas de dos.

Zonas de interés que podría estudiar Dragonfly (NASA).
Zonas de interés que podría estudiar Dragonfly. La región de Xanadú es donde aterrizó la sonda Huygens (NASA).

Su misión principal sería identificar la naturaleza de las principales regiones de Titán. Porque, aunque parezca mentira, desconocemos de qué está formada la mayor parte de la superficie de esta luna. Sabemos que las latitudes ecuatoriales están cubiertas por los mayores campos de dunas del sistema solar. Estas dunas están compuestas no por arena como en Marte o en la Tierra, sino por todo tipo de hidrocarburos, pero su naturaleza exacta es un misterio. Además de lagos de metano y dunas, en Titán hay posibles criovolcanes, cráteres de impacto y otras estructuras que debemos estudiar si queremos comprender este apasionante mundo. Dragonfly podría estudiar varios de estos terrenos de una tacada.

Dragonfly es obviamente una simple propuesta. Y lo tiene muy difícil para ser aprobada. Con suerte la NASA podría seleccionar en 2019 una misión de tipo New Frontiers para explorar Titán y Encélado, así que es prácticamente imposible que Dragonfly, una misión limitada a Titán, pueda salir adelante. Pero si dejamos volar la imaginación está claro que sería una misión apasionante, y eso que no podrá sobrevolar los misteriosos mares del polo norte.

Referencias:

  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2017/pdf/1958.pdf
  • http://www.space.com/36598-dragonfly-quadcopter-saturn-moon-titan-explorer.html

39 Comentarios

Participa Suscríbete

EsLupus

A pesar que me parece una idea muy buena, esta frase mata toda esperanza:
“Dragonfly usará un generador de radioisótopos de plutonio tipo MMRTG similar al de Curiosity”
Con lo “caros” que van los RTGs de plutonio, es prácticamente imposible que quepa en una misión “New Frontiers”…

Daniel Marín

Bueno, depende del coste. La NASA reserva precisamente varios RTG para la misión New Frontiers de 2019. Pero obviamente sería más factible en un orbitador.

JxJx

offtopic: la misión ‘Europa Lander’ esta pendiente de ser aprobada por el congreso de los EEUU, pero la NASA ya convoco a la comunidad científica para recibir propuestas y definir los instrumentos que llevaría esta sonda parta estos tres objetivos generales: – búsqueda de evidencia de vida en Europa, –
Evaluar la habitabilidad de Europa a través de las técnicas in situ únicamente disponibles a una misión de aterrizaje, y – Caracterizar las propiedades superficiales y sub-superficiales en la escala de la sonda

AuligAulig

Sí que sería una misión apasionante. Podriamos explorar todo Titán de forma muy completa.
Hay dos comentarios que no entiendo: lo de “evidentemente podemos explorar los lagos titánicos de noche” y lo de que “y eso que no podrá sobrevolar los misteriosos mares del polo norte”. ¿Por qué?

JxJx

La idea de aprovechar la atmósfera de titan con un dron volador (globos, aviones o helicópteros), es muy buena, y es lógica pues aprovecha las propiedades físicas existentes de esta luna.
Dragonfly, un drone explorando Titán requiere un orbitador y un RTG pequeño.. pero esta propuesta que tarde o temprano se llevara a cabo, no sera realidad en el futuro cercano, y con eso me refiero no antes de que termine la década de los 40’s.. pero es una buena propuesta.

TxemaryTxemary

Este es el tipo de misiones que verán mis nietos… cuando sean ya mayores…

Fernando GeneraleFernando Generale

Una propuesta muy interesante , pero yo prefiero que la NASA gaste sus escasos recursos económicos en Europa o encelados

U-95U-95

Interesante. Lástima que vaya a ocupar el mismo lugar que tantas otras propuestas similares.

TxemaryTxemary

Los responsables de la propuesta están en el segundo enlace (POR CIERTO, nota del informático: muy jefe eso de que el enlace no sea un hipervínculo), hay gende del centro Goddard de la NASA, gente de la John Hopkins que ha trabajado con la NASA etc

ChemaChema

¿Se ha probado alguna vez una sonda parecida? ¿No es arriesgado que pueda quedarse en una mala posición por una maniobra fallida y resultar irrecuperable?

Pedro

No, nunca.

Y sí, también había pensado que podía ser un riesgo. No sé cómo son los vientos en Titán, pero la atmósfera es más densa que la de la Tierra y su gravedad solo un 14%. Así pues, un viento relativamente suave podría volcar el drone y hacerlo irrecuperable.

Tal y como comenta Daniel, es una propuesta muy atractiva por diversos motivos pero creo que es para dentro de muuucho tiempo. Desde luego, yo empezaría con algo más sencillo (globos) y en mundos más cercanos (Venus y Marte).

Saludos

David asturiasDavid asturias

Imagino que de llegar a hacerse el dron le incluirían algún sistema pa que no vuelque:)

Pedro

Más que para que no vuelque imagino que le incluirían un sistema para que, una vez volcado, se volviera a erguir. Algo así se ha venido incluyendo en los aterrizadores con airbags de Marte (Mars Pathfinder, Spirit y Opportunity) donde la posibilidad de caer “de pie” era solo de 1 entre 4.

RedRed

¿Se podría usar la Cassini como repetidor de señal? Claro, si no se fuera a incinerar.

PabloPablo

Gracias por el articulo Daniel.
Si esta propuesta sale adelante, y espero que si, supongo que madurara para adoptar un vehiculo VTOL (llamadlo como querais) en vez de un simple drone, para ser capaz de volar con la eficiencia de un avion y aterrizar o pararse con la precision y flexibilidad de un drone. Estos vehiculos ya son una realidad. Amazon propuso algo parecido para sus repartos. La NASA misma esta probandolos.
https://www.nasa.gov/langley/ten-eng...flight-test

yaviyavi

Un poco a colación del tema RTGs: en los orbitadores, ¿no se podría usar algún tipo de vela solar que lo llevara hasta el destino y que lo ayudara a mantener en órbita? La superficie reflectante podría configurarse para ademàs apuntar después con concentración a paneles solares, que a su vez podrían alimentar propulsión iónica, comunicaciones, etc… reservando el Pu para otros menesteres. Idea salvaje trasnochada. Gracias Daniel por alimentar nuestros sueños.

GMGM

Me parece una idea genial lo de la vela solar. Además, esta no iria mal con una sonda tipo Opportunity o Spirit, similar a la configuración del Kocmoc-1, con un modulo de reentrada tipo Hyugens con el drone-aterrizador.

Es más, si, como el Opportunity, esta sonda fuera de 185kg de peso estaría disposición de un Soyuz-ST (incluso de un Vega) y una etapa Fregat-MT (o Briz-K/KM en el caso del Vega) desde la Guayana Francesa.

TxemaryTxemary

Hola, la primera parte la entiendo, vela solar para llegar a Saturno, pero… ¿qué es lo que quieres luego hacer con la vela?

yaviyavi

Que la vela funcione como espejo parabólico, concentrando la escasa radiación solar en un generador fotovoltaico situado en la nave o cerca de ella.

TxemaryTxemary

uff, no se cómo solucinarías el tema del empuje, aunque tampoco sería imposible… pero el tema de cambiar la geometría de la vela para ello… y en caso de poder, aún con todo, no se si a esas distencias sería de mucha ayuda, ahí estaría la clave de la viabilidad del sistema.

yaviyavi

Es una idea soltada sin pensarlo demasiado. La radiación en órbita de Saturno es de unos 15W/m2, el 1,1% de la de la Tierra. Una vela-espejo de solo 1.000m2 (diàmetro 18m) que concentre el 80% con una eficiencia FV del 30%, obtendría 2.5kw de electricidad. Hasta podría usarse como parabólica de la antena de alta ganancia. Soñar es gratis.

TxemaryTxemary

Sin embargo, no es algo que haya que desarrollar de cero, las tecnologías existen…

apalankatorapalankator

El tema del empuje y orientación se arregla con motores de plasma, es la ,única opción, pero vaya, es complicar algo más las cosas

Gadiel Jellinok Guzmán SandovalGadiel Jellinok Guzmán Sandoval

Una duda que me llegó a la mente, desde mi ignorancia:
¿Las partes móviles (como rotores o hélices) no supondrían un problema?
Dunas -> viento -> sedimentos que se desplazan en el aire
¿no sería un problema para una aeronave robótica en Titán?
A cualquiera que responda: gracias de antemano.
Y gracias a Daniel, por seguir poniendo su empeño y tiempo en elaborar magníficos posts, a pesar de la responsabilidad que conlleva ser padre :)

TxemaryTxemary

Hombre, si no es recomendable enviar en el invierno de Titán una sonda para que navegue o flote, ese problema lo vas a tener en todos los sistemas que puedas crear para moverte por la superficie… ya sean rovers, aviones o drones. Lo único que podría evitarlo es un globo, más simple, pero con el globo se te presentan otros problemas técnicos, no pequeños, como pueden ser fuertes vientos o si quieres posarte y volver a subir como es el caso, tendrás que crear un sistema nada trivial, para hacerlo.

Jimmy MurdokJimmy Murdok

Opportunity lleva más de una década en el polvoriento Marte. Se necesitan cojinetes bien sellados y que funcionen a baja temperatura, pero los motores trifásicos de drone en general lo aguantan todo. Son brushless y direct drive. Por contra, las superfícies de control de unas alas tienen una vida muy corta debido a las reductoras de los servomotores.

SBSB

Ola, es una idea interesante. Titán es otro misterio latente, haber conseguido aterrizar allí, aunque haya sido un hito importante, no ha resuelto las muchas incógnitas que encierra esta luna. De todos modos, la idea de los globos (varios) que puedan flotar libremente por esa atmósfera recogiendo datos no parece una mala solución para mejorar nuestro conocimiento mientras no volvemos a pisar ese suelo…

GMGM

Incluso ¿sería posible una Exo-Titan entre Rusia y Europa, incluso con EE.UU.?

La ESA aporta la capsula de descenso tipo Huygens y el drone-aterrizador (que podría ser eólico, en vez de nuclear; con la tecnología de la empresa española Vortex Bladeless).

Mientras, Roscosmos aporta el módulo orbital equipado con celulas fotovoltaicas en su base, con una antena de alta ganacia y unas velas solares en las partes no ocupadas por el sistema de propulsión y maniobra químico (módulo directamente derivado de la sonda Laplace-P y las Opportunity y Spirit); dada la experiencia de los rusos en este tema (Kocmoc-1 de 2001).

Y en cuanto al tema del lanzador, el Soyuz-ST Fregat desde Kourou sería una solución de conveniencia para los dos.

Permitiendo así viajar a la sonda a Saturno alternando asistencias orbitales, propulsión química y solar con el mínimo peso y complejidad. Así como, reduciendo su coste al distribuirlo entre las dos agencias, si la NASA no se une a su vez; y utilizando tecnologías ya probadas o desarrolladas para otros programas anteriores.

Y más tarde, cuando la sonda termine su travesía a Titan, desplegaría el drone-aterrizador en Titan, llevaría a cabo un estudio de sus regiones y retrasmitiría su señal a la tierra mediante el orbitador con la Red de Espacio Profundo de la ESA y de Roscosmos, e incluso de la NASA.

fisivifisivi

Un artículo estupendo, con un tema muy sugerente. La densidad de la atmósfera de Titán permite soñar cen todo tipo de aparatos voladores.

He leido en newscientist que se ha desarrollado un pequeño motor de plasma capaz de funcionar a la presión de una atmósfera. Especulan que con él se podría elevar un aeroplano desde el suelo cási hasta el espacio exterior.
Sería ideal que para cuando se pueda realizar una nueva misión a Titán se pudiese realizar en un aeroplano como ese.

https://www.newscientist.com/article...d-to-space/

FERNANDO GENERALEFERNANDO GENERALE

yo no sabia que existieran RTGs tan pequeños como para usarce en un dron no lo volveria mas pesado?

TxemaryTxemary

Error de concepto, estás pensando en la Tierra, pero volvemos a los datos del principio, Titán tiene una atmósfera de aproximadamente una vez y media (50% más) que la Tierra, pero solo el 14% de su gravedad, en conjunto y un poco a ojo puedes hacer volar más del doble de peso (casi tres veces más) con el mismo empuje. Un RTG, no es tan pesado como se pueda pensar efectivamente, para hacer volar un dron con un RTG en la tierra, lo pasarías mal, pero en las condiciones mencionadas, entra dentro de lo posible con bastante margen.

Saludos.

Responde a Anon1

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>

Cancelar