Si hay algo en lo que destaca la NASA frente al resto de agencias espaciales es en la exploración mediante sondas no tripuladas. Las NASA ha conseguido lanzar en estos últimos veinte años una flotilla de naves que ha estudiado -o está a punto de hacerlo- casi todos los rincones del Sistema Solar. Pero este éxito tiene un precio. Las sondas más complejas como la Cassini son tremendamente caras, de modo que hay que priorizar los objetivos a estudiar desde ya. ¿Cuáles serán las misiones que lanzará la NASA en la próxima década? ¿Mantendrá la agencia norteamericana su posición como líder indiscutible en la exploración del Sistema Solar?

La misión JEO (Jupiter-Europa Mission) amenaza con acaparar todo el presupuesto de la NASA para sondas espaciales en la próxima década (NASA).

Para responder a esta pregunta se ha creado el Decadal Survey, un estudio realizado con la colaboración de la comunidad científica a través del National Research Council que pretende establecer las prioridades de exploración dentro del Sistema Solar. Los resultados del Decadal Survey no son vinculantes -esto es, la NASA puede optar por otras prioridades según su criterio-, pero evidentemente tienen un peso enorme a la hora de elegir las que deben ser las próximas misiones de la agencia.

Para entender cómo funciona el proceso de recomendaciones hay que tener en cuenta que las misiones de la NASA están divididas en tres clases en función de su coste. Las más caras son las misiones de tipo Flagship, con un precio máximo de 2500 millones de dólares (ajustados a la inflación esperada de 2015). Debido a su coste y complejidad, la NASA sólo se puede permitir lanzar una o dos misiones de este tipo por década (Cassini es un ejemplo arquetípico de misión Flagship). Les siguen las misiones New Frontiers, con un tope de mil millones de dólares, más simples y numerosas. Y por último tenemos el programa Discovery, con un máximo de 500 millones de dólares por misión.  A causa de su bajo precio, el Decadal Survey no entra en el proceso de recomendación de las misiones de tipo Discovery, centrándose en las Flagship y New Frontiers.

Los cuerpos menores del Sistema Solar son una de las prioridades del estudio (Emily Lakdawalla/NASA).

¿Y cuáles son las conclusiones del estudio? Pues de entrada no son nada halagüeñas, ya que el informe recuerda que la NASA sólo tiene dinero para llevar a cabo una fracción de las misiones previstas. El presupuesto para el año fiscal 2011 era tímidamente generoso en el apartado de sondas espaciales, pero recordemos que este presupuesto no ha sido aprobado todavía. Peor aún, todo parece indicar que el presupuesto para 2012 y 2013 será inferior al actual. Esto puede parecer razonable teniendo en cuenta que estamos inmersos en una crisis económica global, pero no olvidemos que la NASA retira este año el transbordador espacial y recientemente canceló el costoso Programa Constelación para volver a la Luna, acciones que teóricamente iban a permitir dedicar más dinero a la exploración automática de otros mundos.

Por lo tanto, es muy probable que la NASA sólo pueda lanzar una misión compleja de tipo Flagship en la próxima década. ¿Cuál elegir? El informe presenta la siguiente lista en orden de prioridad científica:

• MAX-C (Mars Astrobiology Explorer): un rover de exploración de la superficie de Marte que emplearía varias de las tecnologías desarrolladas para la misión MSL Curiosity, como por ejemplo el sistema de aterrizaje Sky Crane. A diferencia de Curiosity, MAX-C se dedicará a estudiar Marte desde el punto de vista astrobiológico, buscando pruebas -pasadas o presentes- de la existencia de vida en el planeta rojo. MAX-C debe tener una masa al lanzamiento de 4457 kg y debería despegar en 2018 mediante un cohete Atlas V. La NASA calcula que MAX-C costará unos 3500 millones de dólares, así que el estudio recomienda simplificarlo para mantenerse dentro del límite de 2500 millones.

Marte es un objetivo prioritario (NASA).

Rover MAX-C (Decadal Survey/NASA).

Rover MAX-C simplificado (Decadal Survey/NASA).

• JEO (Jupiter-Europa Explorer): hasta ahora, esta era la misión Flagship seleccionada por la NASA para protagonizar la próxima década. JEO es una nave que debe estudiar Júpiter y -en concreto- su luna Europa. El objetivo principal es determinar mediante el uso de radar la presencia del supuesto océano de agua que se cree existe bajo la fina corteza de hielo de esta luna. Si la agencia espacial europea (ESA) aporta finalmente la nave Laplace/JGO (Jupiter-Ganymede Orbiter), ambos vehículos formarían la misión conjunta Europa-Jupiter System Mission (EJSM). El problema es que JEO ha superado con creces el presupuesto inicial y se estipula que terminará saliendo por la friolera de 4700 millones de dólares (!!!), poniendo en peligro todo el programa de exploración de la NASA. El informe del Decadal Survey recomienda que JEO sea simplificada (descoped) al máximo para alcanzar el presupuesto máximo de 2500 millones. JEO tendrá una masa al lanzamiento de 4745 kg y debe despegar en 2020 con un Atlas V, aunque no llegará a Júpiter hasta 2025 (!!).

JEO (Decadal Survey/NASA). 

¿Existe un océano ahí dentro? (NASA).

Mapa térmico de algunos satélites galileanos (NASA).

• Orbitador de Urano con sonda atmosférica: Júpiter y Saturno han sido y están siendo estudiados por multitud de sondas (la próxima será Juno), pero los gigantes de hielo Urano y Neptuno son todavía un misterio para los científicos desde que la Voyager 2 los visitará brevemente en 1986 y 1989. Ambos planetas difieren significativamente de sus hermanos mayores, tanto en composición interna como en historia. Además, hoy en día sabemos que la mayor parte de exoplanetas de gran tamaño no son gigantes gaseosos como Júpiter o Saturno, sino gigantes de hielo como Urano. UOP (Uranus Orbiter and Probe) tendría una masa de unas 4-5 toneladas y debería despegar también en 2020. Aparte de explorar el sistema de satélites de Urano, la nave incorporaría una subsonda para estudiar la atmósfera del planeta (muy parecida a la empleada por la misión Galileo). El informe contempla dos opciones, una misión con propulsión eléctrica y otra con propulsión química. La estimación del coste de UOP es de 2700 millones, muy cerca del límite para una misión Flagship, aunque bien es cierto que se trata de un proyecto que no ha pasado del estudio preliminar (lo que en lenguaje llano significa que esta estimación no es muy creíble).

Uranus Orbiter con propulsión química (Decadal Survey/NASA).

Uranus Orbiter con propulsión eléctrica (Decadal Survey/NASA).

• VCM (Venus Climate Mission): Venus es el gran marginado de la exploración planetaria. Al fin y al cabo, la opinión pública no se siente muy atraída por un mundo con una temperatura superficial de 500º C y 90 atmósferas de presión. Pero lo cierto es que resulta un objetivo clave para la comunidad científica, ya que entender cómo un planeta inicialmente tan similar a la Tierra acabó siendo tan distinto es uno de los grandes enigmas de la ciencia planetaria actual. VCM tendría una masa de 3984 kg e incorporaría una sonda EFL (Entry Flight System) con globos y/o vehículos de superficie si el presupuesto lo permite. Su fecha de lanzamiento está aún por determinar (aunque debido a la cercanía de Venus, este dato no es una prioridad). El presupuesto de VCM se estima en 2400 millones de dólares.

Venus Climate Mission (Decadal Survey/NASA). 

La atmósfera de Venus aún es un misterio (NASA).

• Enceladus Orbiter: el satélite de Saturno Encélado se ha revelado como uno de los mundos más interesantes del Sistema Solar. Pese a ser mucho más pequeño que Europa, presenta una notable actividad criovolcánica en forma de espectaculares géiseres de hielo y agua. Está claro que es uno de los objetivos prioritarios para la Humanidad. Esta sonda tendría una masa de 3560 kg y sería lanzada en 2023 por un Atlas V. Una ventaja de esta misión sería su bajo coste, estimado «solamente» en 1900 millones.

Enceladus Orbiter (Decadal Survey/NASA). 

Los géiseres de Encélado: objetivo prioritario (NASA).

Examinando esta lista de prioridades saltan a la vista dos puntos que merece la pena comentar. El primero es la sorprendente preferencia por MAX-C frente a JEO, hasta ahora la misión mimada de la NASA. La comunidad científica sigue pensando que Marte es el objetivo prioritario dentro del Sistema Solar y ve con temor como JEO va a engullir la mayor parte de recursos durante los próximos diez años. Si JEO no se simplifica y reduce su enorme coste de 4700 millones de dólares, todo el programa de exploración de la NASA puede verse en peligro. El problema es que la agencia sólo tiene dinero para elegir una misión Flagship, MAX-C o JEO. Ante esta disyuntiva, y dado el penoso estado del presupuesto de la NASA, la posible cancelación de JEO (al menos como misión Flagship) en un futuro próximo no parece en estos momentos una idea tan descabellada. Otras misiones, como el Enceladus Orbiter o la VCM, podrían ser simplificadas y aprobadas dentro de la categoría de New Frontiers. No obstante, visto lo visto, mucho me temo que no veremos una sonda a Urano o Titán antes de 2030.

Recomendación del Decadal Survey para el presupuesto de la NASA. Nótese como el presupuesto real (línea negra) es claramente insuficiente (NASA).

Recomendación de gastos en el caso de que sea imposible conseguir un aumento de presupuesto. ¡La misión JEO no aparece por ningún lado! (NASA).

El informe prioriza además la exploración de Marte no sólo mediante el MAX-C, sino con todo un conjunto de misiones cuyo fin último debe ser traer a la Tierra varias muestras de rocas marcianas para su estudio en detalle. Precisamente, uno de los objetivos de MAX-C consistirá en capturar y guardar muestras de rocas que serían posteriormente (en 2024) recogidas mediante otra misión, la Mars Sample Return Lander (MSRL). La MSRL incluiría un pequeño rover para recoger las muestras del MAX-C, además de un cohete de combustible sólido encargado de colocar las rocas en órbita marciana. Posteriormente, otra misión -denominada Mars Sample Return Orbiter (MSRO)– recogería en órbita las muestras y las enviaría a la Tierra, donde aterrizarían dentro de una cápsula sin paracaídas parecida al sistema empleado por la sonda rusa Fobos-Grunt. Este esquema modular permitiría garantizar el retorno de muestras marcianas a la Tierra incluso si una misión fallase. Además de Curiosity y MAVEN, la misión Mars Trace Gas Orbiter, realizada conjuntamente con la ESA, también es una de las prioridades del informe.

Programa de exploración de Marte en 2020-2025 según la NASA (NASA).

Misión MSRL (Decadal Survey/NASA).

Misión MSRO (Decadal Survey/NASA).

Otra preocupación es la escasa reserva de plutonio-238. En este aspecto, el informe es categórico: o se reanuda la producción de plutonio ya mismo, o la NASA deberá renunciar a la exploración del Sistema Solar exterior en las próximas décadas. Igualmente, se recomienda que JEO use menos plutonio del previsto para mantener así las reservas en unos niveles óptimos. Por otro lado, el estudio también señala como prioritarias una serie de misiones dentro de la categoría New Frontiers o, si es posible, Discovery:

• Comet Surface Sample Return: la exploración de los cometas continúa siendo una de las prioridades para la NASA, ya que encierran claves para comprender la formación y evolución del Sistema Solar. Aunque se han enviado a la Tierra muestras de la coma de un cometa (Stardust) y en el futuro estudiaremos en detalle uno de estos cuerpos (Rosetta), el análisis de las muestras de la superficie de un núcleo cometario sería un gran logro científico.

Comet Surface Sample Return (Decadal Survey/NASA).

• Titan Saturn System Mission (TSSM): mucha gente se estará preguntando en estos momentos, ¿y qué hay de Titán? Titán es posiblemente el mundo más fascinante del Sistema Solar junto con Marte y la Tierra, pero sin embargo el informe no recomienda una misión a este satélite. La culpa de este «olvido» lo tiene la sonda Cassini. Pese al interés que presentan los lagos y mares de metano de Titán, ya existe actualmente una misión en órbita de Saturno. Por este motivo resulta muy difícil justificar que la siguiente sonda de tipo Flagship de la NASA tenga también Saturno como destino. A diferencia de Encélado, una sonda para el estudio de Titán deberá ser mucho más compleja y cara. Pese a todo, el informe reconoce la enorme importancia de este objetivo.

Titan-Saturn System Mission (Decadal Survey/NASA). 

La compleja atmósfera de Titán y su interior (NASA). 



Los lagos y mares de Titán tendrán que esperar (NASA).

• Saturn Probe: se trataría de una pequeña sonda tipo Galileo que estudiaría el perfil atmosférico de Saturno. Aunque la estructura interna de Saturno es muy similar a la de Júpiter, el exceso de calor interno -provocado aparentemente por la precipitación del helio- y otras características convierten el estudio de Saturno en una prioridad a la hora de entender el proceso de formación de los gigantes gaseosos. Esta sonda tendría una masa de 957 kg y podría ser lanzada en 2027. 

Saturn Probe (Decadal Survey/NASA). 

• Trojan Tour and Rendezvous: los asteroides troyanos son aquellos que se encuentran en los puntos de Lagrange L5 y L6 del sistema Júpiter-Sol. Se supone que son reliquias de la formación del Sistema Solar, así que su exploración sería muy interesante. Al estar relativamente cerca los unos de los otros en estos puntos de equilibrio, una sonda podría explorar varios objetos sin necesidad de llevar a cabo complejas maniobras. La sonda tendría una masa de 1176 kg y podría despegar en 2019.

Trojan Tour Rendezvous (Decadal Survey/NASA). 

Actividad volcánica en Ío vista por la sonda New Horizons (NASA).

• Io Observer: Ío, la luna de Júpiter, no necesita presentación: es el mundo con mayor actividad volcánica del Sistema Solar. Naturalmente, esto lo convierte en un objetivo prioritario, aunque los cinturones de radiación de Júpiter complican enormemente el desarrollo de una misión de este tipo.

Io Observer (Decadal Survey/NASA).

• Lunar South Pole-Aitken Basin Sample Return: como su nombre indica, se trata de una sonda para recoger muestras de la cuenca de impacto Polo Sur-Aitken, la mayor de la Luna.

• VISE (Venus In Situ Explorer): misión simplificada para el estudio de Venus.

• Lunar Geophysical Network: si pensabas que ya sabíamos todo sobre la Luna, estás muy equivocado. Todavía hoy existe cierta polémica sobre la estructura del interior de nuestro satélite. Una red de pequeñas sondas en la superficie lunar podría determinar de forma precisa las características del interior de la Luna.

Lunar Geophysical Network (Decadal Survey/NASA).

Según el Decadal Survey, la NASA debería seleccionar en la próxima década cuatro misiones New Frontiers de entre las siguientes: Comet Surface Sample Return, Trojan Tour and Rendezvous, Lunar South Pole-Aitken Basin Sample Return, Saturn Probe y Venus In Situ Explorer. Y si finalmente hay dinero para una quinta misión New Frontiers, las candidatas serían Io Observer o la Lunar Geophysical Network.

En definitiva, y si nada lo remedia, en la próxima década vamos a contemplar una reducción significativa en el número de sondas espaciales complejas. Ya hemos repetido en numerosas ocasiones en este blog que la cancelación del Programa Constelación no iba a suponer un aumento significativo en el número de misiones no tripuladas. Las conclusiones del Decadal Survey refuerzan aún más esta tesis, dejando claro que el presupuesto de la NASA es claramente insuficiente para llevar a cabo una exploración sistemática del Sistema Solar mediante sondas de gran tamaño. ¿Estamos ante el comienzo del declive del liderazgo de la NASA en la exploración del Sistema Solar?

Más información:

• Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022: informe final del Decadal Survey del National Research Council.