ARIEL, la nueva misión de la ESA para estudiar exoplanetas

La agencia espacial europea (ESA) ha seleccionado la cuarta misión de coste medio, o M4, de su historia. La ganadora ha sido ARIEL, un observatorio espacial para analizar las atmósferas de los planetas extrasolares en detalle. ARIEL (Atmospheric Remote‐sensing Infrared Exoplanet Large‐survey mission) fue presentada hace tres año entre muchas otras misiones candidatas. Con esta ya son tres las misiones de la ESA dedicadas en exclusiva a la astromomía exoplanetaria, después de CHEOPS, un pequeño observatorio para caracterizar mejor el tamaño de exoplanetas previamente descubiertos, y PLATO, un cazador de nuevos planetas que usará el método del tránsito.

ARIEL (ESA).
ARIEL (ESA).

Actualmente la ESA clasifica sus misiones según el coste en pequeñas —de tipo S (small)—, medianas —de tipo M (medium)— y grandes —de tipo L (large)—. Precisamente CHEOPS, que despegará a principios del año que viene, fue la primera misión de tipo S —o sea, S1—, mientras que PLATO fue la misión M3. ARIEL tiene como objetivo saber de qué están hechos los exoplanetas, pero esto no es nada sencillo. Resulta harto complicado captar un espectro a partir de la luz reflejada (espectro de emisión) de un exoplaneta, pero sí el mundo tiene atmósfera esta se puede analizar al observar la luz que la atraviesa (espectro de transmisión). Para ello es necesario que el planeta pase —transite— delante de su estrella y la ventaja de esta técnica es que no necesitamos una resolución angular excesivamente alta.

La firma espectral de los compuestos que detectará ARIEL en la atmósfera de los exoplanetas (ESA).
La firma espectral de los compuestos que detectará ARIEL en la atmósfera de los exoplanetas (ESA).

Todo esto está muy bien, pero más de uno se puede estar preguntando para qué necesitamos un telescopio espacial si esto ya lo hacemos desde la Tierra de forma mucho más barata. La razón es que, además de la mayor precisión que nos da el no tener una atmósfera en medio que nos moleste, solo desde el espacio podremos observar regiones prohibidas del espectro como el ultravioleta y el infrarrojo. ARIEL observará precisamente en el infrarrojo, una zona del espectro rica en líneas espectrales de muchos compuestos especialmente comunes en las atmósfera exoplanetarias. ARIEL observará nada más y nada menos que unos quinientos exoplanetas que transitan alrededor de estrellas de tipo F, G, K y M (es decir, todos los tipos de estrellas de la secuencia de principal menos las gigantes rojas y azules) durante su misión primaria de tres años y medio.

Nubes de diferentes tipos de exoplanetas y enanas marrones (ESA).
Nubes de diferentes tipos de exoplanetas y enanas marrones (ESA).
El zoo exoplanetario que estudiará ARIEL (ESA).
El zoo exoplanetario que estudiará ARIEL (ESA).

Eso sí, los planetas estudiados por ARIEL no están en la zona habitable, sino que se hallan relativamente cerca de su estrella. Además la inmensa mayoría serán planetas gigantes, pero no olvidemos que lo importante es que gracias a ARIEL sabremos por primera vez la composición detallada de cientos de exoplanetas, un banco de datos que se podrá extrapolar para otros tipos de mundos, incluyendo los potencialmente habitables. Huelga decir que seguro que nos encontraremos con más de una sorpresa. Con el fin de realizar estas observaciones ARIEL dispondrá de un telescopio con un espejo primario elíptico de 1,1 x 0,7 metros de diámetro y trabajará en las longitudes de onda de 0,55 a 7,8 micras. La nave estará refrigerada de forma pasiva gracias a varias capas de materiales aislantes para alcanzar una temperatura de -218 ºC, mientras que el espectrómetro AIRS (ARIEL InfraRed Spectrometer) usará refrigeración activa para reducir la temperatura hasta los -233 ºC y poder trabajar así en el infrarrojo. El telescopio espacial tendrá una masa al lanzamiento de unos 1.300 kg y su coste rondará los 450 millones de euros. Será lanzado por un cohete Ariane 62 en 2028 (originalmente debía ser en 2026) y usará un módulo de propulsión dedicado para alcanzar el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol. Desde allí ARIEL enviará 180 gigabits de datos cada semana.

Telescopio espacial ARIEL (ESA).
Telescopio espacial ARIEL (ESA).

Además de los exoplanetas ya descubiertos, ARIEL podrá estudiar las atmósferas de planetas gigantes que descubra TESS o PLATO en el futuro y será capaz de trabajar en conjunción con CHEOPS para caracterizar determinados mundos con una enorme precisión. ARIEL se convierte así en la primera misión aprobada que se dedicará exclusivamente al estudio de las atmósferas exoplanetarias. Desde hace años la comunidad científica se halla dividida entre los partidarios de lanzar más misiones para descubrir nuevos planetas extrasolares (como Kepler, TESS o PLATO) y aquellos que prefieren dejar a un lado los nuevos descubrimientos para centrarse en el análisis espectral de los exoplanetas ya descubiertos. Aunque se remonta a 2015, ARIEL no nace de la nada, ya que es la versión remozada de EChO (Exoplanet Characterisation Observatory), un observatorio propuesto para M3.

Con ARIEL en marcha se reducen significativamente las posibilidades de que salga adelante su gemela estadounidense, la misión FINESSE, un proyecto que lleva cerca de una década esperando ser aprobado (FINESSE tendría un espejo de 75 centímetros y trabajaría en el rango de 0,5-5 micras). Además de ARIEL los finalistas para la misión M4 de la ESA eran la misión THOR (Turbulence Heating ObserveR) para el estudio del plasma y el telescopio de rayos X XIPE (X-ray Imaging Polarimetry Explorer). Desde un punto de vista meramente personal ARIEL era la misión que me parecía más interesante y creo que su potencial para conectar con el gran público es enorme.

Partes de ARIEL (ESA).
Partes de ARIEL (ESA).
Diseños alternativos del módulo con la óptica (ESA).
Diseños alternativos del módulo con la óptica (ESA).

Referencias:

  • https://arielspacemission.files.wordpress.com/2017/05/sci-2017-2-ariel.pdf
  • http://sci.esa.int/cosmic-vision/59796-esa-s-next-science-mission-to-focus-on-nature-of-exoplanets/


45 Comentarios

  1. Gracias, Daniel. Esta es la ESA que me gusta, a la vanguardia de misiones no tan espectaculares como los rovers marcianos PERO con un retorno científico neto de incuestionable primer orden.

      1. Enunció usted correctamente dos problemas de la ESA don Hilario. Ahora podría preguntarse porque no? Porque la ESA tiene bajo presupuesto? Porque Europa (para ser más preciso la Comisión Europea, ya que Daniel Marin y muchos comentaristas de este blog si tienen mucha ambición) no tiene ambición. Le recomendaría don Hilario no darse respuestas tautológicas como: tiene bajo presupuesto porque no le dan dinero coño! o no tienen ambición porque no les interesa la ciencia hombre! y tratar de preguntarse los porque de los porque. Yo se que usted puede pensar si se lo propone. Vamos hombre fuerza!

        1. Total, para el tiempo que le queda a Europa figurando en primera linea de la economia y la ciencia…… de verdad se creen que dentro de unos añitos, cuando los musulmanes y subsaharianos sean mayoria, esto se va a mantener y va haber dinero para cohetes y cacharros cosmicos? Es que los mismos que anhelan mas dinero en ciencia y espacio apoyan partidos que implementan estas politicas…! Lo cual no es mi caso.

          1. La has clavado. Ahí le has dado bien dada. Exactamente lo que vengo rumiando de unos años a esta parte, y que si no es en conversaciones informales, no me atrevo a exteriorizar por miedo a ser acusado de racismo y tal. Por lo menos no me sale con la elegancia que tu le has puesto, y además sin perder severidad.
            Si fuese una chica me acostaría contigo .

          2. Los musulmanes desde que existe la religión de Mahoma han sido (si cuantificamos los aportes científicos por religión) los que más han aportado a la astronomía. Por eso la mayoría de las estrellas tienen nombre árabe (como lo sabe cualquier astrónomo). Los reinos de la península ibérica fueron prosperos e industriales hasta que la reina Isabel la católica y el Fernando expulsaron a los musulmanes y judíos. Con ellos se fue la industria y la ciencia. El renacimiento europeo se dio leyendo a Aristóteles en las traducciones de los musulmanes del emirato del Al-Andaluz. Agradezcamos a los musulmanes el haber mantenido durante siglos las matemáticas y las ciencias clásicas greco-romanas. Y para que no se apresures a clasificarme como hace siempre la derecha (que adora estigmatizar y odia discutir con argumentos) te aviso que soy ateo y que para mi todas la religiones son supersticiones que atrasan el desarrollo humano. Es por todos conocido el aporte de los musulmanes a las matemáticas (menos por vos parece). En España, según las propias estadísticas del gobierno español, son los hijos de inmigrantes mejores alumnos que los hijos de españoles ( y en ella se incluyen a los subsaharianos). Si sucede que los musulmanes y los subsaharianos sean mayoría tal vez España prospere porque, como gente como vos, seguro que no.

  2. Sin duda una misión para soñar despierto…estas son las misiones que deben seguir las agencias espaciales y gastar menos en lanzadores y proyectos demasiados burocratizados…Sin duda en la ciencia es donde más nos pueden aportar…

  3. En el anterior articulo no alcanse a comentar que hace algun tiempo, Zubrin dijo que se podian hacer misiones marcianas a marte con lanzadores de solo 50 toneladas, como el falcon heavy o el new glenn, que increible…
    Sera siquiera posible?

    1. Sí lo comentaste y se te respondió que no, que es una chorrada en términos económicos… y deja ya de comentar en un post que no es el que toca.

  4. El proponia repostar la segunda etapa del FH en orbita, usar la nave dragon y habitats inflables como crusero, el isru y otras cosas por el estilo.
    Musk deberia considerarlo, quizas…

    1. SpaceX esta ya con los terrenos para montar la fábrica del BFR. Que nadie crea que no van en serio. Estos tíos en 5 años lo están lanzando, pase lo que pase con el resto del mundo. Cualquier otra cosa es perder el tiempo, esfuerzos y dinero. Acertarán o no, pero las ideas cada vez más claras.

  5. Así como últimamente los grandes éxitos de la NASA son los rovers marcianos, la ESA pareciera estar especializándose en el estudio de exoplanetas. Ya no es sólo el éxito de KEPLER.

  6. Ola, Ariel siempre me ha parecido un bonito nombre y le queda genial a una misión así. Incluso parece un buen nombre para un barco. Además es una de las lunas del planeta Urano. Lástima que indefectiblemente haya quedado asociado a una marca de detergente para lavadoras…

  7. “Con esta ya son tres las misiones de la ESA dedicadas en exclusiva a la astromomía exoplanetaria, después de CHEOPS, un pequeño observatorio para caracterizar mejor el tamaño de exoplanetas previamente descubiertos, y PLATO, un cazador de nuevos planetas que usará el método del tránsito.”

    Pobre COROT, nadie se acuerda de él 🙁

  8. Interesante misión que esperemos que de buenos resultados y nos permita conocer más sobre nuestros “vecinos” planetarios en otros sistemas solares pero… volvemos a lo que comentaba en el anterior artículo: la ESA tiene un presupuesto muy limitado.

    Que sí, que es cierto que con ese presupuesto limitado hace maravillas casi siempre y que sus misiones suelen ser bastante más económicas que las de la NASA, pero así y todo, una potencia económica y comercial, con un nivel de I+D más que considerable, como es la UE, que se supone (aunque cada vez lo veo mas difícil) que aspira a pintar algo en el mundo, está siempre regateando dinero para su agencia espacial (en realidad, no es su agencia espacial, pues la ESA es una organización intergubernamental (en la que participan también países que no son de la UE como Suiza o Noruega e incluso Canadá como miembro asociado) y no una agencia “federal”.

    La ESA está constreñida por esa naturaleza intergubernamental y por un sistema de financiación y de elección de misiones basada en conferencias interministeriales en las que priman más las disputas entre los estados miembros por ver quién la tiene más larga y quién se lleva más retornos que la necesidades científicas reales. La ESA debería ser un motor de la integración europea y un motor de “orgullo continental” dotada de un buen gabinete de comunicación y marketing pero en este sentido no pasan de ser una panda de aficionados.

    Y encima, la ESA tiene que bregar con la competencia política y económica de las agencias espaciales nacionales. A mí me parece absolutamente disparatado que por un lado estén las actividades de la ESA y por otro las del CNES francés, las del DLR alemán, las de la ASI italiana, etc… Un absoluto dispendio de talento y dinero protagonizado por unas agencias nacionales incapaces de competir a nivel mundial pero que restan recursos y cerebros a la ESA.

    Que a estas alturas todavía tengamos dando vueltas en Marte a la Mars Express desde 2003 (con tecnología de los años 90) y sin visos de que vaya a ser sustituido por un observador marciano más potente y moderno es clara muestra de la impotencia europea. La Mars Express es una buena sonda que ha aportado bastante pero es que lleva 15 años en órbita.

    Por no hablar de la ExoMars. Las limitaciones presupuestarias que se tradujeron en limitaciones de ensayos condujeron a lo que condujeron y me parece increíble que a estas alturas de la película Europa tenga que depender de un socio exterior (Rusia / Japón) para el lanzamiento de un rover marciano o para enviar un par de sondas a Mercurio.

    Pero claro, qué vas a esperar de una agencia y unos ministros que decidieron alegremente no dar continuidad al programa ATV y tirar por la borda toda la tecnología de estos cargueros (cuya conversión en nave espacial tripulada era bastante asequible y ya se disponía de un lanzador concebido para lanzamientos tripulados, el Ariane 5) y sin embargo meterse en un proyecto sin futuro como es el Orion, pero no para conseguir asientos “gratis” para los astronautas europeos, sino para “pagar” a los EEUU los costes correspondientes de la ISS con un módulo de servicio.

    ¿Seguimos? Se dice que Europa no envía misiones al Sistema Solar exterior dotadas de generadores nucleares RTG porque “carece de esa tecnología”. ¿Perdón? ¿Me van a decir que un continente donde existen programas de armas nucleares en Francia (cuya electricidad tiene un 70% de origen nuclear) y en el Reino Unido no puede desarrollar tecnología RTG? ¿Qué me están contando? De nuevo, el provincianismo y el nacionalismo se imponen.

    En fin, que sí, que la ESA hace mucho con poco, que siempre he sido un defensor de “nuestra” agencia pero… De todo se harta uno. Miras los avances en otros países (China, SpaceX, India…) y ves ambición, apoyo social y ganas de marcar la diferencia. Miras a Europa y solo ves sociedades aburguesadas más pendientes de sus vacaciones en la Costa Brava que de otra cosa.

    1. “De todo se harta uno. Miras los avances en otros países (China, SpaceX, India…) y ves ambición, apoyo social y ganas de marcar la diferencia. ” Lo de algunos con tratar de tirar por tierra la NASA y la ESA y al mismo tiempo vanagloriar a otros organismos es de psicólogo.
      No todo es perfecto en la ESA, correcto, pero no es tan malo hasta el nivel que planteáis. El espacio no es una carrera a ver quien la tiene más grande, ya lo hicieron los americanos y los soviéticos, los segundos no llegaron a la Luna, pero mantuvieron la carrera de fondo, que los americanos no, y al final llegaron a mediados/finales de los 80 con un nivel tecnológico espectacular, con la desgracia que justo cuando estaba capacitada para realizar misiones espectaculares se derrumbó la URSS.
      Yo soy más partidario de hacer las cosas bien y especializarse, y ahí la ESA lo tiene más claro, misiones de alto retorno científico y nada de programa tripulado, con una clara orientación a los Exoplanetas, un campo en el que se podrán realizar grandes descubrimientos. Y cuando tengamos a JUICE dando vueltas alrededor de Júpiter y sus lunas nos quedaremos con la boca abierta con lo que descubramos, y que se adelantará con mucho a la Europa-Clipper, que seguro que erá mucho más cara que la de la ESA.
      La Mars Express efectivamente lleva en órbita 14 años, pero es que hay otras agencias que han enviado sondas para realizar observación, volver a enviar una nueva sonda sería doblar esfuerzos. Mira el programa de rover marcianos de la NASA, ya van a lanzar el quinto, con cada nuevo rover la rentabilidad comparada del retorno científico y el gasto es menor.
      Olvidáis algunas misiones espectaculares de la ESA como Huygens, GAIA, Giotto, Philae-Rossetta, Herschel o SOHO y las futuras JUICE, LISA, ExoMars 2020, que nos depararán mucha información, conocimiento y descubrimientos. Además de haber apoyado la creación del lanzador Ariane 5, que si lanza el JWT por algo será, el AVT (también me parece una desgracia que lo abandonaran) y pronto tendremos el Ariane 6, que no será tan molón y espectacular como los de SpaceX, pero tampoco el desastre que muchos vaticinan/esperan.
      Quizás algunos están más cómodos viendo como los chinos están lanzando sus sondas a la luna o creando una estación espacial en LEO, pero es que son de una estrategia diferente a la que tiene la ESA. El espacio es tan grande que hay cabida para todo.

      1. Pero si yo no niego nada de eso ni de los éxitos de las misiones de la ESA.

        Hablo de FALTA DE AMBICIÓN y del encorsetamiento que supone que la ESA sea una agencia intergubernamental y no una “agencia federal” de la UE que disponga de su propio presupuesto anual, que sea propuesto por la Comisión y aprobado por el Europarlamento, que no dependa de los caprichos/intereses nacionales de los ministros del ramo, que las agencias nacionales se integren en la ESA como delegaciones locales de la agencia y que, por ejemplo, el presupuesto del CNES francés NO sea mayor que su aportación a la ESA.

        Que la ESA no disponga de su propio sistema de lanzamiento de astronautas cuando tiene un cohete diseñado a tal efecto funcionando desde hace 20 años y disponía (que ya no) de una nave sensacional (el ATV) que solo precisaba de un módulo tripuladode retorno a Tierra.

        Me quejo de que el director de la ESA hable de “aldeas lunares” cuando todos sabemos que la ESA no tiene ni presupuesto ni medios para llevarlo a cabo.
        Hablo de que teniendo un cohete tan estupendo como el Ariane 5 a lo único que aspiren es a poner en servicio una ” versión más barata” con las mismas capacidades (Ariane 6-4, y gracias a que los alemanes se pusieron firmes) en lugar de tener un Ariane 6 y un lanzador pesado derivado del 5 -un Ariane 7 capaz de enviar a LEO del orden de 40-50 toneladas).

        Hablo de que mientras que la NASA trabaja en propulsores iónicos de nueva generación (el X3), aquí no seamos capaces ni de construir un RTG cuando tecnología, tealento y medios nos sobran (véase el Tyhoon, el A-400, los Airbus, el propio Ariane, el ITER, etc).

        En fin, de eso hablo.

        1. Para un RTG se emplea Plutonio 238, derivado del refinamiento del combustible de las ojivas nucleares (ya no todos los métodos lo producen). Desde la guerra fría hay acuerdos por los cuales no se enriquece combustible para cabezas nucleares, por lo que no hay nuevo Pu 238 desde hace años y el que hay almacenado va decayendo. EEUU se está en números rojos de este combustible, Rusia no lo ha comentado pero también debe ir escaso. La poca producción de armas nucleares que haya habido en Europa no ha generado suficiente Pu 238 como para utilizarlo en el programa espacial.

          Hace poco la ESA probo el primer motor iónico que funciona con aire de la atmósfera superior. Así que no es que se este con los brazos cruzados:

          https://m.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/World-first_firing_of_air-breathing_electric_thruster

          1. Ese motor de la ESA me parece un uso ideal del dinero público en investigación, desarrollo e innovación.
            Creo que ese es el camino correcto para avanzar en la exploración espacial, usando recursos del lugar: Cuando se está en la atmósfera, usar sus gases y la energía solar. Si se llega a la Luna, usar sus recursos, si se viaja a otro planeta, usar materia dispersa del sistema solar y si alguna vez salimos fuera del sistema solar, recolectar materia interestelar para continuar el viaje. Igual que cualquier animal que se va alimentando por el camino. ¡A ver cuando podemos dejar de tirar cohetes monstruosos!

          2. Es decir fisivi, que lo que propones para largarse del sistema solar es un estatocolector de Bussard, casi nada xD Y muchos animales no van comiendo cuando realizan una peregrinación, tan solo acumulan reservas para realizar el viaje. Y si no acumulan suficientes reservas, se quedan por el camino.

            Y se dejarán de tirar cohetes monstruosos…….creo que quizás dentro de 200 años por lo menos, aunque supongo que al final serán todos criogénicos, y no contaminarán casi nada.

          3. Jofaserimon, no proponía ningun motor concreto para viajes interestelares, pero aún no se ha desarrollado uno de fusión que sea eficaz, así que ese estatocolector aún sería ciencia ficción.

            Haciendo suposiciones atrevidas de un lego: se me ocurre que barriendo suficiente espacio, se podría obtener energía neutralizando la carga de los protones recolectados y combinándolos químicamente (no nuclearmente) entre sí.

            Espero que no tardemos tanto en dejar atrás los cohetes, porque los avances tecnológicos se aceleran a sí mismos.
            No es que no sea escéptico, pero eso no va contra ser optimista.

          4. Si EEUU ha reabierto una línea de producción de Plutonio 238 para RTG, no veo razón alguna para que Europa no haga lo mismo… salvo la falta de ambición, el nacionalismo decimonónico y el conservadurismo.

        2. Poner al Eurofighter Typhoon y al Airbus A-400 como modelos de algo positivo es tener mucho atrevimiento o mucha ignorancia. Los dos programas han tenido sobrecostes, retrasos, incumplimientos de las especificaciones técnicas iniciales y problemas técnicos de operatividad, son algo así como el JWST en caza y en transporte militar.

    2. Comparando el PIB de unos paises con otros y con la unión europea, y lo que cada uno gasta en sus respectivas agencias espaciales, la unión europea queda muy mal parada.

      Y respecto a misiones que puedan “venderse” mejor de cara a la población en general, la ESA practicamente no tiene nada. Y así va a ser muy complicado que se haga presión para aumente el presupuesto, sobre todo si al final es una lucha entre paises, a ver quien consigue más.

      Estoy contigo Hilario, cada vez da más pena.

  9. Estoy de acuerdo con Daniel en que es una elección muy acertada. Hay muchas misiones dedicadas a descubrir planetas extrasolares, pero poder analizar su composición será un gran avance. Si la precisión de Ariel fuera suficiente hasta se podrían obtener datos de temperatura, presión y rotación pero imagino que eso será mucho pedir.

  10. Amén, Hilaridad Gómez…. Esperemos que esta situación cambie algún día. Esperemos que pronto porque a este paso hasta la India nos tendrá un programa operativo de vuelos tripulados antes que Europa…

  11. Una pequeña corrección: la longitud de onda que estudiará este telescopio, aquí en al artículo pone que como máximo será de 1 micra pero en otros documentos, llega hasta las 7.8 micras.
    Por otro lado, aunque la estadística se completa mucho mejor si conocemos las atmósferas de 400 de unos 4000 planetas descubiertos, estudiar la atmósfera de planetas jovianos gigantes no creo que tenga demasiado interés para el hombre y tampoco creo que lo tenga el estudiar planetas como Venus: de masa similar a la de la Tierra pero con temperaturas superficiales de cientos de grados centígrados.

  12. Buena elección pero yo prefiero una sonda a Marte pero bueno pero es nada por cierto que pasó con la sonda lunar de la India que debía despertar esté mes.

  13. Otra ventaja de estudiar los tránsitos mediante un telescopio espacial es que puedes observar de forma continuada todo el tránsito, en los casos en que dura demasiado. En tierra estás limitado a las horas nocturnas y no del todo aprovechables. Y combinar datos de telescopios situados en dos continentes no es sencillo.
    Para planetas lejanos de su estrella todo el tránsito puede durar incluso 48 horas o más.
    También al observar en infrarrojo podrá detectar ocultaciones, la luz termal que dejamos de captar del planeta cuando pasa por detrás de su estrella y queda oculto.
    Una estupenda noticia por parte de la ESA. A ver si llego a poder verla en marcha, son muchos años.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 22 marzo, 2018
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • ESA • Exoplanetas