Hera, una sonda europea para estudiar la atmósfera de Saturno

Por Daniel Marín, el 5 febrero, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • ESA • NASA • Saturno • Sistema Solar ✎ 50

La misión Cassini finalizará en septiembre de 2017 cuando esta sonda se estrelle contra Saturno. A partir de entonces la humanidad dejará de tener una nave espacial capaz de estudiar este fascinante mundo y sus lunas. Pero, ¿cuál será la siguiente misión a Saturno? Aunque los deseos de la comunidad científica pasan lógicamente por una compleja misión a Titán o Encélado, lo cierto es que por el momento las agencias espaciales no tienen dinero para una sonda tan costosa. Sin embargo, existe una opción mucho más barata que goza del favor de los investigadores: una sonda para analizar directamente la atmósfera de Saturno.

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

A primera vista uno pudiera pensar que no se trata de un objetivo especialmente interesante, al fin y al cabo, ¿acaso no conocemos ya la composición de Saturno? Pues sí y no. Ciertamente sabemos cuáles son los compuestos principales que forman este gigante gaseoso, pero únicamente una inspección directa nos permitirá medir la composición exacta y, más en concreto, hallar la proporción de isótopos de cada elemento. Una cápsula es además una herramienta fundamental si lo que queremos es averiguar la estructura de la atmósfera, es decir, conocer el perfil de presión, temperatura y vientos, así como la distribución de las distintas capas de nubes. La composición precisa de los planetas gigantes depende del momento exacto de su formación y de su situación en el sistema solar primigenio. Y el caso es que por ahora no estamos seguros de por qué Saturno emite mucho más calor del que debiera teniendo en cuenta los modelos de formación planetaria. Dicho con otras palabras, analizar la atmósfera de Saturno nos ayudaría a saber cómo nació el sistema solar.

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¿Cuál será la próxima sonda en estudiar Saturno? (NASA/JPL).

Está claro que una cápsula que se zambulla en el interior de Saturno es fascinante, pero diseñar una misión de este tipo tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Por un lado, Saturno está al doble de distancia del Sol que Júpiter, lo que implica que para llegar hasta allí necesitamos más tiempo -o sea, más dinero- y se hace muy difícil emplear paneles solares, que son significativamente más baratos que los RTG. A cambio, el menor campo gravitatorio de Saturno ofrece velocidades de entrada menores a las de Júpiter (unos 30 km/s frente a 47 km/s), lo que se traduce en un escudo térmico más ligero y fuerzas g más pequeñas. Además, los menores niveles de radiación alrededor del planeta permiten reducir el blindaje de la nave y, por tanto, su coste. Puesto que estamos hablando de una misión barata, lo ideal es que la sonda esté formada por una cápsula atmosférica acoplada a un bus que la transporte hasta Saturno. El bus no necesitaría entrar en órbita de Saturno, lo que permitiría simplificar sobremanera la misión y reducir la masa de la nave. Este módulo terminaría su misión después de transmitir los datos de la cápsula a la Tierra.

En 2010 la NASA llevó a cabo un estudio preliminar de una misión de este tipo, con una cápsula similar a la que llevaba la sonda Galileo. De acuerdo con el estudio, la sonda sería lanzada en 2027 mediante un Atlas V y llegaría a Saturno en 2034 después de realizar un única maniobra de asistencia gravitatoria con la Tierra y un encendido de su motor en el espacio profundo. O sea, una trayectoria similar a la de Juno. La cápsula descendería por la atmósfera de Saturno hasta resultar destruida por las elevadas presiones, transmitiendo los primeros 55 minutos de su viaje. Para ello usaría un paracaídas principal que frenaría el descenso en la región situada entre las 0,1 y 1 atmósferas de presión.

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Trayectoria de la misión a Saturno propuesta por la NASA en 2010 (NASA/JPL).

 

Al alcanzar la presión de una atmósfera el paracaídas se separaría y la cápsula caería libremente -quizás con la ayuda de un pequeño paracaídas de estabilización- hasta llegar a la profundidad de 250 kilómetros y una presión de cinco atmósferas, donde terminaría la misión nominal (obviamente, es posible que el vehículo siga transmitiendo una vez superada esta profundidad). Los datos del descenso no contendrían imágenes, por lo que apenas ocuparían 2 MB y podrían ser transmitidos al bus en sesiones de veinte minutos. El bus, también llamado CRSC (Carrier-Relay Spacecraft) sobrevolaría Saturno para no volver jamás y terminaría sus días en una órbita solar altamente elíptica.

Huelga decir que este concepto de misión de la NASA no ha tenido mucho éxito y por el momento espera tiempos mejores. No obstante, la agencia espacial europea (ESA) podría tomar el relevo de este proyecto. Precisamente, una sonda de este tipo ha sido propuesta para la próxima misión de tamaño medio -denominada M4- de la ESA, que ha sido bautizada como Hera. Con el fin de reducir la factura de la misión, el bus de la misión europea emplearía un diseño parecido al de la sonda Juno de la NASA para Júpiter. Es decir, incluiría enormes paneles solares, una opción que resulta obligatoria para la ESA al no disponer de RTGs de fabricación propia. Nadie ha utilizado nunca energía solar tan lejos del Sol, pero hay que tener en cuenta que los requisitos energéticos de esta misión serían mínimos. A diferencia de la misión de la NASA, Hera incluye una cápsula capaz de soportar el doble de presión, hasta diez atmósferas, por lo que alcanzaría una profundidad mucho mayor.

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El bus de Hera estaría basado en la misión Juno de la NASA (NASA).

Dependiendo del presupuesto disponible el diseño de Hera contempla tres escenarios. En el primero, es la propia sonda la que envía los datos directamente a la Tierra, lo que evitaría equipar al bus con de un complejo equipo de comunicaciones. El segundo es una propuesta similar a la formulada por la NASA en 2010, mientras que el tercero, el más caro, pasa por hacer del bus un orbitador que entraría en órbita de Saturno (es decir, una especie de Juno en Saturno).

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Concepto de cápsula de la misión Hera (ESA).

Gracias a su batería de espectrómetros, Hera podrá determinar si los datos que transmitió la sonda Galileo en Júpiter -como el exceso de gases nobles (argón, kriptón y xenón)- son también característicos de Saturno o no. Hera sería construida en colaboración con la NASA, la cual podría suministrar el módulo CRSC, y sería lanzada por un cohete Soyuz/Fregat en mayo de 2025. Alcanzaría Saturno en agosto de 2033 y, aunque la cápsula apenas viviría unas horas, el bus CRSC también transmitiría imágenes del planeta, especialmente de la región de descenso de la cápsula.

Por ahora Hera es un simple concepto de misión, pero de ser elegida por la ESA se convertirá en la sonda equipada con paneles solares que llegue más lejos del Sol. ¿Le damos una oportunidad?

Referencias:



50 Comentarios

  1. Esperemos que se decidan por la opción más cara -un orbitador de Saturno al estilo de la Galileo-. Da bastante más juego que una sonda que se limitara a sobrevolar Saturno y abandonarlo después -a menos que pasara muy cerca de los anillos sobrevolándolos-, o que una sonda atmosférica.

    Tenían que haberle puesto de nombre Rhea o Cibeles, las esposas de Cronos y Saturno respectivamente, no Hera.

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  2. Pregunta de igsnorante.

    Supuestamente cuando aceleras algo en el espacio y salvo que entre en el campo de atracción gravitatorio de otra cosa, ya va a llegar a destino.

    ¿para que hace falta tanta energía si ya has conseguido acelerar lo que estás mandando?

    Si la misión posterior apenas requiere energía, con unas baterías cutres valdría, ¿no?.

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    1. No sé si te he entendido bien, pero creo que olvidas que la sonda sigue estando dentro del campo gravitatorio del Sol en todo su trayecto. El problema es «trepar» en pozo gravitatorio del Sol para llegar a la órbita de Saturno, no tanto la distancia o el tiempo que tarde en recorrerla. Eso si te he entendido la pregunta…

      Respecto a la propuesta opino que este «zambullidor» de Saturno pide a gritos montarse en una Cassini 2.0, la opción más cara y pesada, de tropecientos millones con un arsenal de instrumentos y poner toda la carne en el asador (hay el problema de la fuente de energía, pero si la ESA no tiene RTG es porque no quiere), no mandarlo junto a un repetidor con cámara.

      Y yo me pregunto; estando a 10-12 (!!!) años vista del lanzamiento, tenemos que limitarnos a escoger un lanzador actual, sin contemplar otras opciones futuras más que posibles? dentro de 12 años a saber como estará el mercado, a saber como estarán los costes, el Ariane 5, el 6, etc….

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      1. Y se me acaba de ocurrir…¿montar el Zambullidor en una sonda a Urano/Neptuno como Uranus Pathfinder?
        https://danielmarin.naukas.com/2014/08/29/las-olvidadas-sondas-para-estudiar-urano-y-neptuno/

        Para 2026 o 27 Saturno y Urano volverán a estar bien encarados. Una sonda a Urano/Neptuno podría dejar caer el zambullidor mientras hace slingshot en Saturno como las Voyager. Lo digo sin tener pajolera idea de calcular el Delta-V o la velocidad de entrada en Saturno, pero parece factible ¿no?

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          2. Si, mejor dejar caer otro zambullidor en Urano, pero la misión Uranus Pathfinder ya incluye un zambullidor para Urano. Lo que yo decía era llevar este zambullidor saturnino enganchado y que lo soltara antes de hacer la maniobra de asistencia en Saturno, y luego cumplir el resto de su misión en Urano. Hasta donde yo sé ninguna misión que haya hecho «slingshot» en un planeta con atmósfera para luego ir a otro ha dejado caer un zambullidor en ese planeta… me imagino que debido a las velocidades que alcanzaría el zambullidor, pero ahí lo dejo….

          3. Lo que quiero decir es que a Urano o Neptuno es mucho más difícil y raro el llegar que a Neptuno. Así que no tiene sentido desaprovechar carga útil destinada a Urano dejándola en Saturno.

        2. ¿Una sonda con paneles solares (en la decadente Europa los generadores de radioisótopos son pecado mortal para la predominante religión ecolojeta) en Urano? Los paneles de la sonda necesitarían tener una superficie equivalente a una cancha de baloncesto, como mínimo, para recolectar la energía necesaria estando tan lejos del astro rey.

          Europa nunca va a mandar sondas complejas a los planetas exteriores. Sólo vale la opción nuclear. y los RTGs son pecado… y muy gordo.

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          1. Buenas
            No he mencionado nada de paneles solares. Todas las misiones previstas a Urano hacen uso de RTG incluída la que me refería; Uranus Pathfinder.

            https://danielmarin.naukas.com/2014/08/29/las-olvidadas-sondas-para-estudiar-urano-y-neptuno/

            …Y su trayectoria ya incluía un sobrevuelo de Saturno…si bien los tiempos no cuadran muy bien con lo que yo proponía (slingshot en Saturno en 2025-2027) pues para aprovechar bien el alineamiento debería despegar en 2019 en vez de 2021 como está previsto, tomando como referencia los 8 años que tomó a Cassini llegar a Saturno sin asistencia en Jupiter. Eso es de aquí a 4 años y desgraciadamente en 4 años hoy en día no tienen tiempo ni de elegir el color de las pegatinas de la misión…

            No me voy a poner a hacer cálculos de mecánica orbital que no se hacer, pero estaba pensando que Cassini+Huygens era una misión de 2500Kg…y Uranus Pathfinder+Zambullidor Saturno podría ser algo más ligera o ser lanzada con un Ariane 5 en vez de un Soyuz (que ya se contemplaba en la propuesta de 2010) acortando el tiempo de vuelo….

      2. Ya pero a lo primero estás cerca del sol, no es tan necesario que las placas solares sean tan grandes imagino cuando tienes la fuente cerquita.

        Y para cuando te alejes no necesitas tanta placa si vas a gastar poca energía.

        Igual como dice Iván si tardas demasiado y con el fresquillo de la zona aquello se apaga.

        Pero la sonda esa que mandaron hace tiempo y que intentaron recuperar todavía funcionaba parcialmente y había pasado frío de cuando el grajo vuela a trompicones.

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    2. Hombre, algunas cosas que se me ocurren (desde el punto de vista de un lego total) es que igual quieres que llegue en 2-5 años como dice el articulo y no en 20-30 o 40 años, no solo ya porque igual los que inician la mision no la ven llegar, sino porque durante los años de mision hay que tener un equipo de cientificos, tecnicos e ingenieros contratados para dar servicio a la sonda, eso referido a la nave en si.

      Si te refieres a la energia electrica, (va unido un poco a lo anterior), la electronica tiene un rango de temperaturas de funcionamiento, tienes que mantenerla caliente, si no, cuando llegue puede estar tan congelada que este muerta con toda su electronica frita.

      Esto tambien afecta a las baterias, si estas no estan en una temperatura adecuada, simplemente se arruinan y pierden toda la carga y esto lo se bien con un par de baterias de radiocontrol mal conservadas y echadas a perder nuevas 😛

      A parte esta el tema de emitir desde Saturno, no es lo mismo emitir X cantidad de datos desde la Luna o la orbita baja que desde la distancia del planeta anillado si quieres mantener la antena del receptor dentro de un tamaño no gargantuesco.

      Espero no haberme equivocado mucho 😉

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    3. Veo que nadie respondió tu pregunta. La cuestión es que confundes energía del lanzamiento (propulsión) con la energía eléctrica para operar sus dispositivos. Los paneles solares/RTG/baterías no tiene nada que ver con el sistema de propulsión.

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      1. Pero si necesitas poca anergía para que quieres paneles gordos.

        Si hace falta poca energía para mantener y operar los dispositivos… no veo por qué no vale con unas cuantas baterías y tal vez alguna plaquilla para que no se enfríen mucho algunas cosas por el camino.

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  3. Suena en verdad muy interesante éste tipo de misión, pero… ¡¿VOY A VIVIR LO SUFICIENTE PARA VER ALGÚN DÍA LLEGAR A VER UNA SONDA (tipo Cassini/Uranus Pathfinder) QUE ESTUDIE URANO Y/O NEPTUNO?! Esa pregunta me inquieta y bastante, y eso que tengo apenas 19 años.

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  4. Ola, cómo destacar, Daniel, la importancia de artículos de divulgación de estos temas que pasan por alto los medios de comunicación generalistas ocupados en las quisicosas de la actualidad.

    Uno empieza a pensar que para que se relanzasen expediciones como ésta pero más ambiciosas, sería necesario que «apareciese» en aquellos entornos «algo nuevo» de utilidad inmediata en la Tierra y cuya posesiòn garantizara supremacía, qué se yo: Helio 3 abundante y accesible (como en una película que no me gustó pero cuya trama era interesante) o algún fenómeno desconocido cuya aplicación aquí supusiera una nueva revolución tecnológica… Entonces, y sólo entonces americanos, rusos, chinos, a ser posible por separado aunque no en secreto, activarían los recursos para acceder, y pronto, a cualquier confín del Sistema Solar…

    Puede que me equivoque pero damos esa sensación.

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  5. Me parece a mí que o el mundo da con un sistema de propulsión más eficiente, tanto en capacidad de peso que puede sacar de la Tierra, como en velocidad que puede alcanzar, o la exploración espacial se nos acaba. Me parece increible que hablemos de 9 – 12 años para que despegue el cohete, y otros 7 para que llegue al planeta en cuestión. O inventamos algo ya que nos permita viajar rápido y en línea recta hacia nuestro objetivo, o yo, que tengo 38 años, sí que no voy a ver más allá de Plutón y Ceres este año… Todo lo basamos en asistencias gravitatorias y años de espera entre las mismas. Saturno está muy lejos, es cierto, pero si para llegar hacemos tirabuzones en el Sistema Solar, la distancia se duplica.
    Sé que hoy en día es lo que hay, pero es una pena que no se dediquen más fondos a investigar nuevas fuentes de propulsión que nos hagan ir, como digo, en línea recta.

    Un saludo

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    1. Esos sistemas de propulsión ya existen y son posibles con nuestra actual tecnología (plasma, fisión, etc.) pero no quieren implementarse por su elevado coste de desarrollo o por las histerias de los ecologistas.

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    2. Seguro que la tecnología militar va un paso y medio x delante a nivel de investigación, o en un cajón de la Boeing esperando a sacar beneficio, pero tampoco será como para llegar a Urano en 2 días. Lo que ocurre es que llevamos 50-60 anos en el espacio, no esperes milagros. Hacen faltan 2-3 generaciones quizás para descubrir algo novedoso, y luego probarlo.

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    3. En realidad no hace falta nada de eso, sino un cohete superpesado, tipo Saturno V. Mira por ejemplo la diferencia de tiempo de viaje entre la JUICE y la Europa Clipper. El motivo: el SLS. Y eso que es pequeñito comparado con el Saturno V…

      Donde sí sería imprescindible alguna propulsión nueva sería para misiones más allá de la heliopausa, por ejemplo al punto focal del Sol (550 UA y más allá): http://www.centauri-dreams.org/?p=785

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  6. No, si todo llegará… Para el estudio de la atmósfera de Saturno vamos a tardar 20 años, para poner en marcha astronaves de propulsión no convencional tendremos que esperar 100 años, y para crear humanos genéticamente adaptados al medio interestelar, 200 años. Así que, yo calculo que a medidados del presente milenio (2500 DC) la Humanidad habrá colonizado el Sistema Solar y estará enviando sondas a los sistemas planetarios más cercanos al nuestro. Más o menos. Solo es cuestión de tener paciencia… … …

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    1. Condición para ello será enviar drones cosechadores de Helio 3 a las nubes de Saturno, donde este isótopo abunda (muchísimo más que en la Luna).

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  7. Hola a todos
    Aquí os dejo los proyectos que compiten para ser elegidos en la próxima misión de tamaño medio de la ESA (Medium “M”class). Particularmente viendo las anteriores misiones (m1, m2 y m3), creo que los que tiene mas posibilidades son: CORE/PRISM, SPICA (aunque es posible que esta opción se realice por separado con la JAXA) y el uranus pathfinder. Viendo que ya han elegido proyectos de astrofisica como las misiones l2 y l3 (athenea y e-lisa), el uranus pathfinder tiene bastantes opciones, aunque en este caso va a depender muy mucho del sistema de energía a utilizar (paneles solares ni por asomo y el tema de los rtgs y la esa yo no lo veo). En marzo veremos quien gana.

    http://www.lpi.usra.edu/opag/july2014/presentations/Day_2/1-csa-opag2014-icegiants-v1.pdf

    Competition:

    CORE/PRISM: cosmic microwave background.

    NEAT: astrometry

    LOFT: Xray telescope.

    SPICA: infrared space telescope

    EChO: exoplanet characterisation

    UVMag: UV space telescope

    EVE/ENVISION: Venus missions

    Alfvén: space plasma physics mission to look at aurora particle acceleration

    URANUS PATHFINDER

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      1. Desde luego.

        Lo he encontrado de pura casualidad. Estaba buscando PDF de planes de la NASA sobre Marte (tengo una amplia colección) y me he tropezado con este libro.

        Por cierto, buenísima la novela EL MARCIANO, de Andy Weir: ¡¡Todo un McGyver interplanetario y un cachondo mental!!

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  9. Pues a mí, y a todas las vistas, si que me parece una misión superinteresente el adentrarse en las atmóferas de los planetas gaseosos. Incluso si la sonda pudiera a guantar las presiones, cuando profundice en la atmósfera ¿A dónde llegaría?. En el foro de sondas me aclararon una duda que yo tenía. ¿Estos planetas gaseosos son en realidad planetas rocosos con una enorme y densa atmósfera de gases?. En Sondas me dijeron que era algo así. Entonces, sería alucinante llegar al fondo a ver que coño hay allí. Igual estaría compuesto de materiales no completamente sólidos. No se …. Un saludo.

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  12. Veo complicado que la ESA invierta en una misión que emplea tanto tiempo en llegar para los «55 minutos de gloria», por otra parte, la idea de Vipondiu de una misión repartiendo zambullidores por los planetas gaseosos es altamente sugerente…

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  13. Con 41 años yo tambíen me hago la misma pregunta ¿Vere en vida llegar una misión a Urano o Neptuno? Teniendo en cuenta una decada o más de desarrollo más otra decada para llegar hasta allí hacen 20-25 años, las posibilidades son remotas al menos para mi. Según mi humilde opinión la comunidad cientifica se deberia bolcar en que manden una sonda a algunos de estos dos gigantes gaseosos preferiblemente Urano ya que Jupiter y Saturno ya han sido estudiados es sencillamente de sentido común.

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  14. Desgraciadamente la humanidad estará condenada a morirse en la tierra y como curiosidades podremos observar con robots estos planetas y sus satélites.

    El proyecto ORION era la única posibilidad de realizar viajes interestelares pero por culpa de la legislación no se podrá llevar a cabo nunca.

    Aún me acuerdo de 1988 cuando se hablaba de una misión a Marte por parte de Rusia, que ingenuos eramos…eramos unos soñadores…pero con los años uno se hace connsciente de las limitaciones del ser humano, y hoy por hoy,no se ven trazas de que vayamos a conquistar el espacio sino que vamos patras, porqué no es rentable….porque no es un negocio.

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    1. Que una cosa haya sido igual durante décadas no implica que siga siéndolo. El clima político actual es muy distinto del del programa Apolo, pero eso no implica que vaya a seguir siendo así eternamente. Igual que cambió al acabar el Apolo puede cambiar en un futuro próximo, por la competición de China o por una razón que ni nos esperamos (¿quién esperaba un bloqueo a Rusia hace un par de años?).

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  19. http://actualidad.rt.com/ciencias/165712-nasa-senales-agua-luna

    Las investigaciones científicas podrían estar cerca de encontrar agua en la Luna

    Según informa el portal Techie News, científicos de la NASA han logrado cartografiar los niveles de hidrógeno de los depósitos escarpados lunares utilizando datos de la sonda espacial Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

    El mapa ha mostrado unos niveles sorprendentemente altos de hidrógeno en un área muy específica: las laderas de cráteres del hemisferio sur de la Luna, que, de acuerdo con los astrónomos, podría ser la mejor esperanza de la humanidad para encontrar agua potable en la superficie del satélite.

    Los investigadores de la NASA señalan que también se podría hallar hidrógeno en forma de hidroxol, que representa un átomo enlazado con un átomo de oxígeno.

    Los científicos creen que el agua lunar podría ser utilizada para el consumo humano y sus componentes (hidrógeno y oxígeno), para la fabricación de combustible para cohetes o incluso aire respirable.

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  20. Estaría interesante saber si alguno de los satelites que hay en el sistema solar, si estuviesen situados en la orbita habitable, cual de ellos podría albergar vida.

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    1. Yo creó que el mas o uno de los mas idóneos para albergar vida si estuviera en el lugar correcto seria Ganimedes por su tamaño y por que al igual que Europa también puede poseer un mar interior aparte de tener su propio campo magnético.

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Por Daniel Marín, publicado el 5 febrero, 2015
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