CLEO/P, la sonda europea para estudiar Ío y Europa a lomos de una nave de la NASA

El pasado abril la NASA ofreció a la ESA la posibilidad de añadir una pequeña sonda a la misión Europa Clipper -que todavía no tiene un nombre formal- para el estudio de la fascinante luna de Júpiter homónima. Aunque la agencia espacial europea todavía no ha decidido si finalmente aceptará o no la invitación, ya sabemos cómo podría ser esta minisonda europea, conocida por ahora con el nombre genérico de CLEO/P (CLipper ESA Orbiter or Penetrator).

Representación de la superficie de Europa (NASA).
Representación de la superficie de Europa (NASA).

La nave europea viajaría a principios de la próxima década a lomos de la sonda de la NASA durante el trayecto hacia Júpiter y se separaría de la misma una vez que esta se situase en órbita de Júpiter. Obviamente, el margen de masa útil disponible es muy reducido, por lo que la NASA solo le ha podido ofrecer a la ESA unos 250 kg para su misión. ¿Qué nave se podría diseñar con tan poca masa? Evidentemente, no se pueden hacer maravillas, pero la ESA ha concebido dos propuestas que considera viables. Una es un pequeño orbitador, denominado CLEO (CLipper ESA Orbiter) que sobrevolaría Ío o Europa, mientras que la otra sería un pequeño penetrador que alcanzaría la superficie de Europa y que ha sido bautizado como CLEP (CLipper ESA Penetrator).

La sonda de la NASA para el estudio de Europa (NASA).
La sonda de la NASA para el estudio de Europa, apodada Europa Clipper (NASA).

Empecemos con CLEO. La principal pega de una sonda que solo pueda sobrevolar los satélites jovianos es que precisamente la sonda Europa Clipper ya se dedicará a estudiar Europa en detalle usando esta técnica, así que no tiene sentido mandar otra sonda con unas prestaciones limitadas para estudiar el mismo objetivo. En principio se esperaba que esta minisonda estudiase los supuestos chorros de agua que se supone que existen en Europa, pero la ESA ha considerado que se trata de un objetivo muy arriesgado tendiendo en cuenta que no se ha confirmado la existencia de estos chorros y que la propia sonda Europa Clipper podrá analizarlos con sus instrumentos. Queda la posibilidad de estudiar otros satélites del sistema, como Ganímedes o Calisto, pero precisamente estas lunas serán analizadas en profundidad por la sonda JUICE (JUpiter Icy Moons Explorer), también de la ESA. Por lo tanto, solo nos queda Ío, el satélite galileano más interno y el mundo más volcánico del sistema solar y que constituye una auténtica trampa mortal para las naves espaciales por culpa del intenso cinturón de radiación que rodea su órbita.

CLEO (ESA).
CLEO (ESA).
Elementos del sistema de Júpiter que serán estudiados la próxima década (ESA).
Las misiones que estudiarían los satélites galileanos (ESA).
Sonda JUICE de la ESA para el estudio de Ganímedes y Calusto. También llevará a cabo dos sobrevuelos de Europa (ESA).
Sonda JUICE de la ESA para el estudio de Ganímedes y Calusto. También llevará a cabo dos sobrevuelos de Europa (ESA).

La sonda CLEO-I (CLipper ESA Orbiter-Io), como así se llama esta propuesta específica a la espera de que CLEO-E (CLipper ESA Orbiter-Europa) pueda ser una opción en el futuro, usaría la tecnología de la misión JUICE. Tendría una masa de 267 kg (incluyendo 40 kg de combustible y el blindaje contra la radiación) y usaría tres paneles solares para alimentarse. Su forma sería triangular, con unas dimensiones de 1,2 x 1,2 x 0,8 metros. CLEO-I realizaría dos sobrevuelos de Ío, el primero a 500 kilómetros de distancia del hemisferio norte y el segundo a cien kilómetros. La minisonda se separaía de Europa Clipper un año y medio después de la llegada a Júpiter y entre el primer y el segundo sobrevuelo transcurrirían cien días. Llevaría tres instrumentos: una cámara a color, un magnetómetro, un espectrómetro infrarrojo y un espectrómetro de masas. La cámara lograría alcanzar una resolución de 2.21 km a 18 metros por píxel. En total se almacenarían unos 7,22 GB de datos durante la misión. Teniendo en cuenta la escasez de misiones al sistema solar exterior, CLEO-I sería muy probablemente la única misión que estudiaría Ío en muchos años o décadas.

Dimensiones de CLEO (ESA).
Dimensiones de CLEO (ESA).
Campo de visión de los instrumentos de CLEO-I (ESA).
Campo de visión de los instrumentos de CLEO-I (ESA).
Configuración de lanzamiento de CLEO pegada a Europa Clipper (ESA).
Configuración de lanzamiento de CLEO pegada a Europa Clipper (ESA).
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Posibles proyecciones de la trayectoria de sobrevuelo de CLEO-I sobre Ío (ESA).
Órbitas de CLEO-I (ESA).
Órbitas de CLEO-I (rojo) y Europa Clipper (negro) (ESA).
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Órbitas de CLEO-I (ESA).

Por contra, CLEP pretende estudiar directamente la superficie de Europa. Su masa sería de 309 kg y usaría una combinación de combustible sólido y líquido para llegar a Europa. Se separaría de Europa Clipper 1,75 días antes del segundo sobrevuelo de esta luna de Júpiter -14 meses después de llegar al sistema- y usaría un cohete de combustible sólido STAR 24 para frenar su velocidad. Esta etapa, denominada PDS (Penetrator Delivery System), sería desechada a 35 kilómetros de altura y entonces comenzaría la fase de navegación y orientación. El impacto final tendría lugar a una velocidad máxima de 1100 km/h en una elipse de 300 x 300 kilómetros. Huelga decir que la sonda debería ser muy robusta para sobrevivir a un choque tan violento. Para ello, la sonda estaría dividida en dos elementos, una parte trasera con la antena de comunicaciones que se quedaría en la superficie y una parte delantera con los instrumentos que se separaría en el impacto y penetrarían en el interior del hielo europano como una bala. Ambos elementos estarían conectados por un cable de diez metros de longitud.

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Configuración de CLEP: una etapa de combustible sólido (derecha) y el penetrador (izquierda) (ESA).
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Fase final de la misión CLEP (ESA).
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Dimensiones de CLEP (ESA).

CLEP llevaría cuatro instrumentos: una cámara, un conjunto de experimentos para evaluar la habitabilidad de Europa (analizará el pH, conductividad y potencial redox de una gota de hielo de 1 milímetro cúbico), un espectrómetro de masas (que estudiará la muestra calentándola a 900º C) y un sismómetro. La cámara no fotografiaría los alrededores, sino una pequeña muestra de la superficie. Es decir, sería más bien un microscopio, con un campo de visión de 10 milímetros y una resolución de 40 micras. CLEP enviaría datos iniciales a la Tierra a través de Europa Clipper durante los dos primeros minutos después del aterrizaje, pero tendría que esperar 10,5 días a que la sonda de la NASA pasase cerca otra vez para transmitir en un periodo de 46 minutos la mayoría de los datos acumulados durante la misión primaria.

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Dimensiones y parte del penetrador (ESA).
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Posibles zonas de aterrizaje de CLEP (ESA).
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Configuración de lanzamiento de CLEP acoplada a Europa Clipper (ESA).
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Simulación del impacto de CLEP en la superficie (ESA).

Si la ESA aprueba la misión CLEO/P, la pequeña sonda sería lanzada junto a la Europa Clipper en junio de 2022 o 2023 con un cohete SLS de la NASA y llegaría a Júpiter 2,7 años después (la NASA se reserva la opción de usar un lanzador Atlas V, en cuyo caso tardaría 7,2 años en alcanzar el gigante joviano). Ni que decir tiene, CLEP es una opción mucho más arriesgada que CLEO-I, pero también es cierto que es bastante más interesante a todos los niveles, a pesar de lo limitado de la instrumentación.

Referencias:

  • CDF STUDY REPORT CLEO/P. Assessment of a Jovian Moon Flyby/Penetrator Mission as Part of NASA Clipper Mission (ESA).


29 Comentarios

  1. Que no se puedan coger las dos misiones… tal vez fuera mejor la CLEO, para poder estudiar en detalle a Ío si no se va a volver allí -desafortunadamente- en mucho tiempo, ya que además puede que la Clipper encontrara sorpresas en Europa… que mostraran que la CLEP era mejor opción hasta que se enviara allí un penetrador. Decisiones, decisiones…

  2. A mi dame dos míseros sobrevuelos de Ío antes que un análisis de agua/roca de la superficie de Europa. Mi visión sobre Europa es que su interés sondil está en la existencia de géisers de agua y su análisis químico. El impactador no creo que nos vaya a decir mucho, salvo por el sismómetro que si que apetece tenerlo.
    A Ío no quiere ir nadie, es como el hijo drogadicto de Júpiter, nadie quiere acercársele y con razón. Pues para una vez que podemos ir a hacerle dos visitillas y con suerte incluso ver cambios en la superficie en directo (entre los dos sobrevuelos), y por apenas 300 kilos… yo ni me lo plantearía!

  3. Me gusta CLEP, pero ¿estudiar 1mm3 de hielo europano es realmente representativo del potencial de habitabilidad de toda la luna? Lo veo muy limitado para darnos una idea global… aunque me gusta la forma de llegar a lo bestia con una bala gigante 😀
    Por cierto, ¿se usarían RHUs?

  4. Creo que la opción de enviar una mini-sonda cargada de blindaje y algún que otro instrumento a Io sería bastante más interesante, aunque solo fuese por ver una erupción en directo.

    Para Europa, siempre se puede cargar la sonda principal con algún instrumento más (como un penetrador al estilo de la que impactó en Tempel 1 de la misión Deep Impact) y todos contentos.

  5. Pues llamadme raro pero prefiero mucho más el impactador de Europa que el sobrevuelo de Ío. Soy de la opinión de que, tarde o temprano, Ío recibirá una misión en condiciones. En cambio, aterrizar (aunque sea a lo bestia) en Europa es una oportunidad única para analizar su composición, su sismicidad y su habitabilidad. Aunque, con la mala suerte que tienen los penetradores…

  6. Quizás, desde el punto de vista estríctamente científico, el penetrador sea más justificable, pero aún así me quedo con CLEO-I. Es mucho menos arriesgado y nos va a permitir, junto con Europa Clipper y Juice, estudiar las 4 lunas principales de Júpiter (no al mismo nivel de detalle, desde luego).

    Y me quedo con la idea de Jofaserimon de ver una erupción en directo, eso sí sería genial.

    De nuevo, muchas gracias Daniel por mantenernos al tanto.

  7. También apoyo a CLEO-I. Si Europa Clipper descubre cosas interesantes en Europa va a ser más fácil que se le asigne una misión Flagship o NewFrontiers, en cambio a Io no se ve que vayamos a regresar en mucho tiempo.

  8. Prefiero CLEO-I, ya que es posible que sea la única oportunidad de estudiar Ío en décadas. Creo que es importante estudiar las cuatro lunas galileanas, dado su tamaño y características. Si lo comparamos con IVO (https://danielmarin.naukas.com/2013/10/07/ivo-una-sonda-para-explorar-el-volcanico-io/) (la cual no creo que se apruebe) nos ofrece al menos 2 sobrevuelos frente a 7. Creo que el retorno científico es muy interesante.
    Desde luego, considero la exploración de Europa más interesante aún, pero creo que se merece un lander en exclusiva en una misión tipo Flagship. En mi opinión, un penetrador de Europa, Zeus a parte 😉 , puede suponer un retraso en una misión de este tipo frente a otros objetivos como Encélado o Titán (ojo, que también me parecen fundamentales, pero sigo prefiriendo Europa para buscar indicios de vida). No creo que CLEP pueda responder a las preguntas verdaderamente importantes.

  9. Yo debo ser un poco raro pero… prefiero gastarme el dinero en otras sondas/proyectos, que en algo tan limitado. Como gustarme, me gusta más CLEP, desde el punto de vista del desarrollo ingenieril me parece muy interesante, ahora pensando más con la cabeza, creo que puede tener mayor retorno CLEO, tanto técnico como científico.

  10. Difícil elección, creo que me quedo con CLEO para completar el estudio de las lunas jovianas. Espero que JUICE y EUROPA CLIPPER descubran lo suficiente y sea tan interesante que una misión con aterrizado submarino a la luna que más sorprenda sea posible en la década de los 30 del XXI. ¿Demasiado optimista?
    Saludos

  11. Técnicamente las dos son complejas,pero quizás el penetrador (que mal suena!) lo es un poco más. Mi destino preferido es Europa, porque allí las posibilidades de encontrar un habitat “amistoso” con la vida son mayores. Io es también interesante, pero no es mas que un infierno, como lo es Venus por ejemplo.
    De todas formas la idea del penetrador me parece muy complicada, justo en el momento del inpacto, la parte trasera se debería separar y de alguna forma frenar para no sufrir toda la desaceleración… muy poco margen.
    Para los friki aficionados a la ciencia ficción, de la de verdad, recomiendo Europa One, una peli de bajo coste que trata sobre una misión tripulada a Europa, muy buena, pero sólo está en inglés.

  12. Tengamos amplitud de miras, el penetrador puede ENCONTRAR VIDA EN EUROPA antes que nadie, ante esa posibilidad cualquier otro objetivo parece ridículo.
    Aparte de la trascendencia a todos los niveles, sería un hito para la ESA que de esta forma sería reconocida a nivel popular, la mayoría del personal solo conoce a la NASA como agencia espacial aun en Europa.

    1. Bueno, yo de la esa recelo bastante, y como hagan otra sonda con un batería de … Níquel? Al estilo de lahuygens, sólo tendrán un par de horas para buscar vida.
      Si el cohete es un SLS, la misión se acortará lo suficiente como para utilizar un RTG alternativo al del plutonio 238.

    2. Bueno, yo de la esa recelo bastante, y como hagan otra sonda con un batería de … Níquel? Al estilo de lahuygens, sólo tendrán un par de horas para buscar vida.
      Si el cohete es un SLS, la misión se acortará lo suficiente como para utilizar un RTG alternativo al del plutonio 238.

      1. Hasta donde sé, la ESA no utilizará ninguna clase de RTG, pero para analizar justo debajo de donde caiga y un par de mediciones más no se necesita mucho tiempo, además en 300kg no cabe mucho más. Claro que es una misión complicada, pero quien no arriesga no gana.

        1. sigo sin entenderlo, se va a lanzar una sonda para que esté funcionando dos horas como la huygens?? eso es un disparate, por que no tener la sonda realizando medicioens sismicas durante un mes por ejemplo. un RTG pequeño si se puede combinar con un panel solar sería una alternativa.

  13. Lo del penetrador tiene su riesgo, imagino… como “la bala” vaya a chocar con algo más duro de lo esperado y se haga trizas adiós misión… no sé si existe riesgo 0 de que pase pero lo primero que se me viene a la cabeza es eso.

    En cambio un orbitador de Io tiene mucho interés también, y matas dos pájaros de un tiro (dos orbitadores en la misma misión).

    Llamadme miedica pero yo me quedo con CLEO.

  14. Pues seria mucho mas interesante que hagan un disenho de aterrizaje suave, obvio que la masa es muy pequenha, pero aun asi los ingenieros pueden lograrlo, imaginen un lander en la superficie de Europa,a pesar de que tendria una limitada carga cientifica,el retorno seria inmenso rn compracion al orbitador o al penetrador

  15. las siglas de JUICE están bien puestas? porque según pones, oh querido gran instructor del mundo de arriba, a mí me sale JUIME.

    JUICE (JUpiter Icy Moons Explorer)

    No dejes de mostrarnos estos mundos, Daniel.

  16. El penetrador no tiene por qué medir ningún parámetro científico, simplemente podría lanzar al espacio el material impactado y que luego sea la sonda clipper la que mida esos materiales en su sobrevuelo. Habrá resolución para eso?

  17. Voto por Ío. Europa es un objetivo prioritario de la comunidad científica, a esta misión le seguirán otras. Sin embargo Ío, por su entorno altamente radiactivo y su imposibilidad de albergar vida, no resulta tan interesante como para ver más misiones a este mundo. Y viendo la gran ciencia que ha conseguido hacer New Horizons con un sobrevuelo a altísima velocidad de Plutón, podemos esperar mucho más con un par de sobrevuelos a velocidad mucho menor de Ío. La opción del impactador a Europa parece demasiado arriesgada.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 12 octubre, 2015
Categoría(s): ✓ Astronáutica • ESA • Europa Clipper • Júpiter • NASA • Sistema Solar