Kuiper, un telescopio espacial para estudiar el sistema solar exterior

¿Se imaginan un telescopio espacial destinado íntegramente a observar los cuerpos del sistema solar exterior? Pues esta bien podría ser la próxima misión de la NASA si el proyecto Kuiper sale adelante. El otro día repasábamos los principales candidatos para la siguiente misión de tipo Discovery -las más baratas- de la agencia espacial estadounidense, pero nos dejamos atrás algunas propuestas que, curiosamente, no consisten en sondas a otros planetas, sino en observatorios espaciales.

Kuiper observará el sistema solar exterior (NASA).
Kuiper observará el sistema solar exterior (NASA).

La comunidad científica se enfrenta a un gran dilema. Existen demasiados objetivos interesantes en el sistema solar exterior y sin embargo prácticamente no hay misiones espaciales programadas para la siguiente década. En 2017 finalizarán las misiones de las sondas Cassini y Juno, por lo que, con la excepción de Europa Clipper, no se espera que la NASA estudie objetivos situados a gran distancia del Sol durante más de diez años.

Con el fin de solucionar este atolladero nace el telescopio espacial Kuiper. Kuiper tendría una masa al lanzamiento de 1008 kg y poseería un espejo primario de 1,2 metros, significativamente inferior al Hubble -de 2,4 metros-, pero suficiente para analizar los objetos del sistema solar exterior (tendrá una resolución de 0,1 segundos de arco). El Hubble también ha sido empleado para observar cuerpos dentro del sistema solar, pero el tiempo de observación de este vehículo es demasiado valioso para dedicarlo en exclusiva a esta tarea.

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Elementos del telescopio espacial Kuiper (NASA).

El objetivo principal de Kuiper sería observar la evolución de las atmósferas y magnetosferas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, además de seguir con atención las erupciones de los criovolcanes de Encélado y, si se confirma su existencia, los de Europa. También observaría detenidamente la actividad de los volcanes de lava de Ío, el mundo más volcánico del sistema solar, y su relación con la potente magnetosfera de Júpiter.

Los cuerpos menores del sistema solar serían un objetivo fundamental de la misión. Durante los tres primeros años Kuiper obtendría más de 800 espectros de objetos del cinturón de Kuiper (KBO) -de ahí el nombre de la misión- y de más de 600 asteroides troyanos, así como espectros de todos los asteroides Centauro y satélites conocidos con una magnitud inferior a 21. Gracias a la clasificación espectral de todos estos cuerpos Kuiper permitirá aclarar los orígenes del sistema solar y los mecanismos específicos de las migraciones planetarias. En concreto, con los datos de Kuiper será posible discriminar si los planetas gigantes migraron de forma suave hasta sus posiciones actuales -modelo ‘Grand Tack’- o si las migraciones fueron catastróficas de acuerdo con el modelo de Niza, según el cual Júpiter y Saturno se acercaron al sistema solar exterior para luego alejarse mientras que Urano y Neptuno se alejaron significativamente desde sus posiciones originarias, empujando y dispersando en el proceso a miles de cometas y asteroides.

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Migraciones de los planetas exteriores y sus efectos en la distribución de cuerpos menores del sistema solar (NASA).

El análisis de la composición de los asteroides troyanos -cuerpos menores situados en los puntos de Lagrange de la órbita de Júpiter- es clave para dilucidar el misterio de las migraciones. Si los troyanos están formados en gran parte por objetos procedentes del cinturón de Kuiper se confirmarían las previsiones del modelo de Niza. Si, por el contrario, estos asteroides se formaron principalmente en las cercanías de Júpiter o en el sistema solar interior, estaríamos ante un escenario favorecido por el modelo Grand Tack de migraciones suaves.

Igualmente, los datos de Kuiper permitirán elegir entre varios modelos de formación planetaria a partir del estudio de los cuerpos del sistema solar exterior con un tamaño inferior a los 50 kilómetros. Si muchos de estos cuerpos tienen zonas de la superficie con hielo puro expuesto -lo que se traduce en un brillo superior-, eso significa que todavía sufren colisiones con relativa frecuencia, algo que predicen los modelos de formación planetaria que favorecen una aglutinación lenta y progresiva de planetesimales primigenios, frente a los modelos que predicen una formación de planetas más rápida por colapso gravitatorio.

Para ahorrar costes, Kuiper emplearía elementos del telescopio infrarrojo WISE y del telescopio cazaplanetas Kepler. Los instrumentos serían dos: una cámara que observaría en el visible y en el infrarrojo cercano (400-1700 nanómetros) y un espectrógrafo ultavioleta que también serviría como cámara (115-190 nanómetros). Despegaría el 1 de enero de 2021 mediante un Atlas V 401 o un Falcon 9 y se dirigiría hacia el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol, desde donde enviaría a la Tierra 5,2 GB de datos al día. Tres meses tras el lanzamiento comenzarían las observaciones científicas y su misión primaria se prolongaría durante tres años.

¿Vale la pena cambiar una nueva sonda por un observatorio espacial? Kuiper puede no parecer una misión muy atrayente, pero es la única forma de estudiar el sistema solar exterior con el presupuesto de una misión Discovery. Y quizás la única oportunidad que tendremos de estudiar los planetas exteriores durante la próxima década.

Referencias:



45 Comentarios

  1. Pues lo de un telescopio dedicado a «vigilar» los planetas el sistema solar exterior es una idea que siempre me ha rondado por la cabeza y me parece que es una forma estupenda de seguir avanzando en el conocimiento de esos mundos de forma continua. No siempre es posible enviar una sonda a los planetas gigantes, a sus lunas o a los cuerpos menores y aunque sea posible se tardan años en tener los resultados. Con un instrumento dedicado de este tipo se podrán afinar los objetivos de las misiones automáticas futuras y al tiempo seguir haciendo ciencia.

    1. jajaja ya vés ^^ . Hacía falta mirar por el retrovisor continuamente… Y seguir vigilando y descubriendo vecinos.
      Pero la frase: «quizás la única oportunidad que tendremos de estudiar los planetas exteriores durante la próxima década.» Parece mentira que después de medio siglo de exploración espacial sea ahora cuando vayamos a entrar en una época tan oscura… La de gente que dejará de estudiar ciencia por falta de misiones y una ambición real en el programa espacial… No solo es triste, creo que puede llegar a ser peligroso para el desarrollo de nuestra sociedad. 🙁

  2. No puedo estar más de acuerdo. Muchas veces se hace mejor ciencia estudiando gran cantidad de objetos (variedades, comparaciones, análisis estadístico, etc.) que estudiando muy a fondo sólo unos pocos.

  3. Me entusiasma. Siempre me pareció interesante disponer de telescopios espaciales y más ahora que parece que nos quedaremos sin sondas por un tiempo… Está claro que el Kuiper proporcionará información muy valiosa y merece salir adelante.

    1. Para poner en órbita uno de esos espejos haría falta un Delta-IV Heavy (así lanzaron a sus ‘hermanos’ de uso militar) lo que le descartaría para el presupuesto de una misión tipo Discovery. El coste de lanzamiento de un Delta IV Heavy se va a los 460 millones de dólares.

  4. Este es uno de los grandes dilemas de nuestra época. Por un lado tenemos la posibilidad de crear telescopios que en unos días están en órbita y nos permiten observar objetos muy lejanos con bastante detalle… pero claro, no estás ahí al lado; además, son caros. Por otro lado, podemos enviar sondas más baratas, pero cada una va a un solo destino (quizás de pasada uno o dos más por unas horas, si le pillan de camino) y tarda años en llegar, y a menudo tampoco puede obtener grandes resultados (eso suponiendo que todo vaya perfecto, porque muchas se han perdido).

    Y el problema es que no hay dinero para todo. Y encima cada vez hay menos dinero.

    Los telescopios tienen dos grandes ventajas. Una es que con uno solo puedes observar decenas de objetos. La otra es que, desde el momento en que estos objetos están más allá del cinturón de asteroides, las correspondientes misiones para estudiarlos de cerca supondrían décadas; habría que lanzar montones de naves que tardarían muchos años en conseguir resultados.

    Personalmente, creo que para los objetos más allá de Neptuno, vale la pena el telescopio. Pero dejar aparte las sondas para Saturno o el propio Neptuno, me parecería una pena. Creo que merecen una visita cercana.

    Supongo que lo lógico es partir el presupuesto más o menos al 50%. No se podrán lanzar todas las sondas ni todos los telescopios que querríamos, pero al menos no dejar vacía cualquiera de las dos vías de investigación.

    1. Lo cierto es que cada vez hay más dinero pero menos inversión.
      Si intentas hablar con alguien «normal» sobre el JWST, no pasan 30 segundos antes de que te suelten: «menuda vergüenza gastarse ese dineral en juguetitos con la de problemas que tenemos aquí» de verdad CREEN que invirtiendo aquí las limosnas que recibe el sector espacial vamos a solucionar algo… Pero no se escandalizan al oir 48.000Millones perdidos en corrupción…
      Así pasa, el público no está concienciado del verdadero valor de lo que se descubre y avanza, de la tecnología e industria que se desarrolla como consecuencia de la actividad espacial.
      Es más fácil gastar el dinero en burocracia, bancos, hoteles y chiringuitos de playa.

  5. El teles es una buena idea, lo malo es que se queda muy corto para estudiar en condiciones los satélites de Urano y más allá. Hay muchas incógnitas allí tras el paso de la Voyager 2.

  6. Esto es una aberración.

    Por los casi 500 millones de dólares que costaría este telescopio prácticamente puedo montar una red de 6 telescopios de 10 metros cubriendo las 24 horas del día en los hemisferios norte y sur y con mucha mayor capacidad.

    Si al menos incluyera datos espectrales del infrarrojo medio o lejano todavía tendría algo de utilidad, ya que no puede hacerse desde Tierra.

    No veo por qué no podemos hacer esta misión desde Tierra, por una pequeña fracción del presupuesto.

    Seamos objetivos.

        1. No, es el aerotransportado, que va a lomos de un Boeing 747, evitando así buena parte de los problemas atmosféricos y puede estudiar en longitudes de onda más largas.

          El estereoscópico es el LBT de Hawaii

    1. ¿De dónde sacas estos datos? Según su pdf de presentación, el desarrollo de las fases A, B, C y D de proyecto (hasta el lanzamiento en 2021) costaría cerca de 60 millones de dólares. Por lo demás, creo sinceramente que la NASA no se plantearía un proyecto así si pudiera realizarlo con instrumentos en tierra de un modo más barato y eficiente. Pero bueno, no soy ingeniero.

      1. Es una misión Discovery, presupuesto 450 millones de dólares. Si fuera más barata optarían a una misión de oportunidad o alguna de presupuesto más pequeño, que también las hay.

        El GTC canario cuesta unos 100 millones de dólares/euros. Hacer 6 implicaría reducción de costes, seguro.

        La única diferencia sería las bandas observacionales que la atmósfera terrestre opaca.

  7. La verdad es que me parece muy buena idea, entre otras cosas porque la información que aportase, podría hacer que las eventuales sondas a esos planetas tuviesen misiones más concretas, por tanto, baratas, por tanto… factibles, pero la verdad es que no se si pochimax tiene razón y no hace falta mandar un observatorio para este fin y sería más barato desde la tierra.

  8. Ya sé que tiene poco que ver pero lo que a mí me gustaría sería ver algún día un aragoscopio en órbita. Poder observar a Eris o Plutón con una resolución de cientos de píxeles de ancho o contemplar el horizonte de eventos del agujero negro del centro de nuestra galaxia no tiene precio.

    En cuanto al tema del artículo, sí me parece muy interesante este telescopio, no tanto por el seguimiento de los planetas sino sobre todo por el estudio de los objetos del cinturón de Kuiper y, aún más, los troyanos.

    De todos modos sería más interesante gastarse esos 500 millones en una misión de servicio al telescopio Hubble para prolongar otra década su vida útil ¿no os parece?

  9. No sería útil usar los dos telescopios esos que regalaron los militares a la NASA hace poco, Adaptandolos con los instrumentos adecuados para la tarea?

    1. Para poner en órbita uno de esos espejos haría falta un Delta-IV Heavy (así lanzaron a sus ‘hermanos’ de uso militar) lo que le descartaría para el presupuesto de una misión tipo Discovery. El coste de lanzamiento de un Delta IV Heavy se va a los 460 millones de dólares.

  10. En mi opinión es obvio que ningún telescopio sustituye a una sonda in situ, otra cosa es que sea la única opción en estos tiempos, por desgracia. Por cierto, en 2017 finaliza Cassini pero ¿Se sabe algo de si al final podría captar alguna imagen de cerca de los anillos? ¿Impactará contra la atmósfera? Me parece muy interesante.

    1. Si no me equivoco Pablo, he leido sobre todas ésas preguntas que te haces, en éste blog. Pon Cassini en el buscador, y te saldrán todos los artículos relacionados. Un saludo.

  11. En mi opinión no se puede explorar de forma significativa el Sistema Solar Exterior en una misión discovery…hay que recortar tanto por todas partes para que quepa dentro que nos queda una misión que planteará más dudas que respuestas y hasta como se ha dicho por aquí puede ser hasta redundante con los telescopios terrestres…
    No quiero decir que sea una mala idea, solo que si los 2,4m del Hubble ya plantean dudas en las lunas de Jupiter y lanzan más questiones a una eventual sonda destinada allí (no hay nada de malo en eso, es lo natural en ciéncia), con los 1,2m de Kuiper sospecho que en 2025 leeremos;
    «La misión Kuiper ha concluido. Se ha estudiado el sistema solar exterior y su formación. La hipótesis más probable es blah, blah, blah…..pero hacen falta más datos para confirmarlo».
    Intentar estudiar el sistema solar exterior con una misión Discovery me parece pedirle demasiado al cacharro.

    Por cierto ayer dia 25 se lanzaron 3 cohetes, ¿puede que sea la primera vez que esto pasa en sólo 24h? Ví por streaming el Delta IV y fue espectacular, la llamarada del principio chamuscó el cohete entero, cada lanzamiento del Delta IV veo una llamarada mayor y pienso que los ingenieros deben estar muy seguros de ellos mismos XD

    1. Incluso tomando en cuenta que Kuiper se dedicaría al 100% a estudiar el sistema solar exterior, si, se ve que con un diámetro tan bajo va a ser difícil que pueda producir información completa.

      Aunque también hay que tomar en cuenta que Kuiper sería construído con tecnologías más recientes que las de hubble, igual y con 1.2 metros de espejo nos acaben tapando la boca.

    2. Los instrumentos de medición proporcionan datos, no conclusiones. Esto vale para los telescopios y para las sondas espaciales: con todos los instrumentos enviados a Marte hasta la fecha aún no hemos resuelto, ni mucho menos, todos los enigmas de este planeta. Y es solo uno. Tampoco enviar un orbitador a una luna de Júpiter, por más que nos fascinante el proyecto, va a proporcionarnos ninguna ‘gran conclusión’ a cerca de esa luna ni, mucho menos, de las demás lunas del sistema solar.

      El telescopio Kuiper es una magnífica idea ya que ningún otro instrumento puede realizar su función: no hay ningún telescopio terrestre o espacial, operativo o en construcción, que se dedique exclusivamente al estudio de los cientos de KBOs, asteroides y satélites del sistema solar exterior. Los datos que proporcionará serán muy valiosos para hacernos una idea más aproximada sobre el origen y evolución de nuestro sistema planetario.

      Creo que serían 60 millones bien empleados, lejos del tope de 450-500 millones de las misiones ‘Discovery’, muy lejos de los 1000 y los 2500 millones de las ‘New Frontiers’ y ‘Flagship’. E incomparablemente más ‘barato’ que los 2 billones de euros que costará solo la primera fase de la construcción del telescopio más grande del mundo, el E-ETL, y que se dedicará, sobre todo, al espacio profundo, exoplanetas y estrellas de galaxias vecinas.

      1. Pues si dos millardos de euros por el E-ELT te parecen una burrada no quiero saber lo que opinas de los 8 millardos de dólares del James Webb (JWST).

        Y estoy contigo, emplear 60 millones (lanzador aparte) en un telescopio espacial dedicado en exclusiva a la observación planetaria no es una mala idea. Pero el presupuesto es el que es y hay otras misiones más atractivas a priori entre las propuestas.

      2. Perdona que yo sepa el coste del ELT es de 1.000 millones de euros con todos los instrumentos incluido el sistema de optica adaptativa al menos eso es lo que dicen oficialmente el ESO.

      3. Puedes construir un telescopio terrestre de 2 metros con óptica adaptativa y dedicarlo expresamente a esto, por una ínfima parte de lo que costaría esta misión. Y ya he dicho que un telescopio de gran tamaño es mucho más barato.

        1. Los telescopios terrestres tienen limitaciones importantes – cualquier objeto del sistema solar es visible sólo durante unas pocas horas al día y la atmósfera emborrona la visión (sí, incluso con óptica adaptativa) y bloquea longitudes de onda clave, especialmente para la obtención de espectros.

          1. La óptica adaptativa funciona muy bien en el infrarrojo y con ese presupuesto puedo tener la mejor posible y el espejo más grande, compensando otras carencias.

            El espectro observacional es de 0.4 a 1.7 micras, desde tierra esto se cubre razonablemente bien y por ese precio puedo incluso alargarlo hasta el milimétrico o radio. Muchas posibilidades.

      4. Buenas, a lo mejor no me he expresado bien; No digo que me parezca una mala idea, me parece una idea demasiado RECORTADA para que quepa en un presupuesto Discovery.

        Y no he dicho que haya que lanzar un telescopio/sonda que responda TODAS las cuestiones del cinturón de Kuiper (como es obvio que no he dicho), pero si bien es cierto que normalmente la solución a un enigma plantea nuevos enigmas, tener suficientes datos, conseguidos con una misión lo SUFICIENTEMENTE AMBICIOSA (que es de lo que acuso a Kuiper, de que no puede ser lo suficientemente ambiciosa por 4 chavos) si que proporciona conclusiones no me jodas sino no avanzaríamos….

        Y respecto al dilema Telescopio/Sonda, siempre he pensado que un telescopio es mejor inversión, pero hay un límite a lo que se puede abaratar un telescopio y que siga teniendo sentido lanzarlo, y hay muchas propuestas razonables de sondas que sí que caben en un presupuesto Discovery. Posiblemente ninguna destinada al Sistema Solar Exterior… seguramente porque simplemente no se puede hacer con 450 millones

        PD: Dudo que salga por sólo 60 millones, 60 millones es por lo que se oferta un Falcon 9, me parece muy poco dinero para un telescopio espacial e igualmente normalmente se incluye el precio del lanzador en el presupuesto, así que 60 no creo. Pero es dificil encontrar información de esta propuesta por internet…

      5. Vipondiu, el presupuesto de la NASA para una misión ‘Discovery’ es 450 millones de dólares máximo, SIN CONTAR CON EL LANZADOR [ visto en: http://discovery.larc.nasa.gov/announcements.html ]. Es decir, a todas las propuestas hay que sumarle lo que costaría su lanzamiento.

        Enrique, efectivamente el presupuesto para la primera fase del E-ELT es de 1.083 millones de euros (perdón por el error). Pero sigue siendo incomparablemente más que los 60 millones que costaría el telescopio espacial Kuiper. Por supuesto, tienen características técnicas y misiones distintas.

        Pochimax, sigo sin saber de dónde sacas tus afirmaciones. No es que las ponga en duda, pero me gustaría saber si te basas en cálculos tuyos o has leído algún artículo sobre el asunto…

        1. Lo puedes leer en el propio documento de referencias que ha enlazado Daniel

          http://www.lpi.usra.edu/opag/feb2015/presentations/19_Bell_Kuiper_OPAG_Feb2015.pdf

          Pág. 21.

          Kuiper’s total Phase A-D development
          cost is almost $60M below the cap,
          including 27% cost reserves and
          substanQal funded schedule margin

          Que no es lo mismo que decir que la misión cuesta 60 millones de dólares. Se refiere a 60 millones por debajo de los 450 de presupuesto.

          1. Tienes razón: son 60 millones POR DEBAJO DEL TOPE de 450 millones. Pero yo querría saber de donde sacas que con un telescopio terrestre de 2 metros puedes hacer lo mismo y más barato que con el espacial propuesto.

          2. Pochimax, hace dos años comentabas: «Por muy grande que sea tu telescopio terrestre habrá bandas del ultravioleta y del infrarojo que quedarán totalmente opacas por la atmósfera terrestre, y estas son vitales para comprender bien el espectro atmosférico del planeta a estudiar. En realidad, y por este motivo, ambos proyectos (telescopios espaciales y terrestres) son complementarios y no excluyentes. Necesitas los dos.»

            ¿Qué cambia en el telescopio espacial Kuiper para que lo consideres una aberración?

          3. Lo importante es que este telescopio solo pretende observar entre 0.4 y 1.7 micras, y eso puede compensarse desde tierra, francamente.

            Si el proyecto fuese para observar en rangos más amplios, con mayor opacidad desde la superficie, lo entendería. Pero para ese rango opino que no tiene sentido gastarse semjante pastón. Pero si es casi la mitad de lo que ha costado ALMA!! seamos coherentes. No siempre ir al espacio es lo mejor y más eficiente.

  12. Insisto en que tener uno (o varios) telescopios espaciales «monitorizando» los mundos del sistema solar exterior es algo que YA debería estar funcionando. No sólo por ahorro de tiempo y dinero con respecto a las siempre caras y lentas sondas espaciales, sino por simple lógica científica. Y se complementaría realmente bien con el desarrollo y ejecución de misiones espaciales.

    Puede hacerse mucha ciencia, muchísima, con un telescopio espacial dedicado al tema planetario y de cuerpos pequeños dotado de un espejo primario de 1,2 metros. Ese telescopio desde el espacio puede obtener imágenes sensacionales. Podrían ser incluso mejores en este campo que las del Hubble, ya que estaría diseñado exprofeso para observación planetaria.

    Para que os hagáis una idea, mirad lo que puede hacer un astrónomo aficionado de altísimo nivel (el británico Damian Peach, quizás el mejor astrofotógrafo planetario amateur del mundo) desde su casa con un telescopio Meade SCT de 356 mm, una videocámara CCD FLEA3 y un buen ordenador (un presupuesto total de unos 10.000 euros):

    Júpiter con Ío y Ganimedes:
    http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2011/10/10/article-2047374-0E50248A00000578-409_964x739.jpg

    Detalle de Ganimedes (a la izquierda):
    http://www.damianpeach.com/jup1112/2011_09_25gany.jpg

    Saturno:
    http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2011/10/10/article-2047374-0E50264400000578-681_964x495.jpg

    La Luna (cráteres Atlas y Hércules):
    http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2011/10/10/article-2047374-0E5024A600000578-739_964x651.jpg

    Marte:
    http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2011/10/10/article-2047374-0E5024AC00000578-8_964x413.jpg

    Ahora, imaginaros estas mismas imágenes pero con una resolución y detalle tres veces mejor.

    Pues eso: un proyecto de telescopio espacial de este tipo es una NECESIDAD.

    Saludos

    1. Si casi lo puede hacer muy bien un aficionado entonces por qué no tener una batería de telescopios terrestres dedicados y ahorrarnos un pastón.

      Sigo sin verle sentido.

  13. Este problema del bajo presupuesto para la exploración espacial se debe a la falta de interés de los gobiernos. En las décadas de los 60, 70 y 80 el espacio se veía como campo de competencia entre las potencias mundiales. Es lamentable el abandono de estos proyectos, cuando se gasta cada vez más en armamentos bélicos. Excelente artículo. Saludos desde Guatemala.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 26 marzo, 2015
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • Júpiter • NASA • Saturno • Sistema Solar