Hace justo un año el Congreso de los Estados Unidos ordenó a la NASA la construcción de una sonda para explorar Urano y Neptuno, los planetas menos conocidos de nuestro sistema solar. Ordenar no es lo mismo que aprobar ni dar los fondos necesarios para que se haga realidad, pero por algo se empieza. A lo largo de este año la NASA ha realizado un estudio preliminar sobre esta misión, que, recordemos, no despegaría hasta alrededor de 2030 como muy pronto.
¿Conclusiones? Por un lado, la arquitectura de la misión sigue sin concretarse. Algo lógico por otra parte, ya que dependerá del presupuesto real del que se disponga. Por ahora la NASA estudia varias opciones, pero la favorita desde el punto de vista científico es mandar dos sondas independientes que orbiten cada gigante de hielo por separado y que además estén dotadas de una cápsula atmosférica para estudiar el interior del planeta. En el otro extremo tenemos la opción mínima que nadie quiere, consistente enviar dos sondas de sobrevuelo sin cápsulas.
Las sondas no serían excepcionalmente diferentes a otras misiones como Cassini o Galileo. Cada una contaría con unos 18 instrumentos científicos, incluyendo cámaras, magnetómetros, un experimento de radio para medidas gravimétricas y espectrómetros en infrarrojo y ultravioleta. La carga mínima de instrumentos científicos de cada orbitador sería de 50 kg, mientras que una carga de 90 kg se podrían explorar los objetivos científicos prioritarios y con 150 kg todos los objetivos científicos en general. Las sondas atmosféricas incluirían, además de instrumentos típicos (cámaras, estación meteorológica, espectrómetros de masas, etc.), un nefelómetro y un instrumento para medir la proporción de hidrógeno orto e hidrógeno para (el primero sirve para estudiar los aerosoles y partículas en suspensión, mientras que el segundo da información sobre la dinámica de la atmósfera). Por supuesto, ambas sondas estarían alimentadas por varios generadores de radioisótopos (tipo eMMRTG).
Diseño preliminar de una sonda a Urano y Neptuno dotada de una sonda atmosférica y una etapa de propulsión SEP (NASA).
Los orbitadores de Urano y Neptuno despegarían en 2030 y tardarían 11 y 13 años respectivamente en llegar a su destino. No obstante, se barajan varias ventanas de lanzamiento entre 2024 y 2037. Usando cohetes convencionales como el Atlas V y el Delta IV —son los que cita el estudio, pero para entonces habrán sido sustituidos por el Vulcan— el tiempo de vuelo a Urano alcanza entre 10 y 11 años, y entre 12 y 13 años a Neptuno. ¿Y si usamos el futuro cohete gigante SLS de la NASA? En ese caso se podría acortar el tiempo de vuelo en dos años (depende mucho de la ventana de lanzamiento precisa que escojamos), quizás insuficiente para justificar el uso de este carísimo vector. A cambio, el SLS permitiría el lanzamiento de sondas mucho más pesadas y con instrumentos de mayor tamaño.
Para minimizar el tiempo de vuelo cada sonda llevaría una etapa de propulsión eléctrica solar (SEP) con motores iónicos. La etapa funcionaría durante los primeros años de misión hasta que la distancia al Sol fuese demasiado elevada. La vida útil del orbitador de Urano se estima en cuatro años, mientras que la del de Neptuno sería de dos años. La diferencia se debe principalmente a los más de cinco sobrevuelos de Tritón que realizaría esta última sonda. Estas maniobras gastarían bastante combustible y esto tendría un impacto negativo en la duración de la misión. En definitiva, las sondas se parecen bastante a la de otros estudios previos, aunque incorporan las últimas novedades tecnológicas y requisitos de la comunidad científica.
Las sondas atmosféricas nos informarán sobre las condiciones de presión, temperatura, así como la composición (con especial énfasis en la abundancia de gases nobles) y la proporción de isótopos (principalmente hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno) de cada planeta. Estos datos son esenciales para saber cómo se formaron los gigantes de hielo. Según los modelos actuales, Urano y Neptuno se crearon mucho más cerca del Sol de lo que están en la actualidad y fueron expulsados al exterior por las carambolas gravitatorias entre Júpiter y Saturno. De hecho, es posible que Neptuno estuviese originalmente más cerca del Sol que Urano. Las sondas atmosféricas se separarán unos 60 días antes de la inserción orbital y entrarán en la atmósfera a unos 20 km/s.
Estas sondas deben aclarar también por qué Neptuno tiene un interior más caliente y activo que Urano y explicar la anómala inclinación del eje de rotación de este último planeta. El orbitador de Urano estudiaría además su sistema de lunas, actualmente el menos conocido de todo el sistema solar. Por su parte, la sonda de Neptuno se dedicaría a explorar en detalle Tritón, un objeto transneptuniano capturado por Neptuno cuyo estudio es, ahora que conocemos las características de Plutón, más prioritario que nunca. La NASA espera que la doble misión a Urano y Neptuno no supere los dos mil millones de dólares (hay que tener fe).
Urano, Neptuno y sus lunas son los mundos que peor comprendemos del sistema solar. Es imperativo volver al reino de los gigantes de hielo.
Referencias:
- http://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/aug2016/presentations/day-2/Hofstadter.pdf
Lo que no me quedó claro es: si se usara el SLS, las dos sondas se podrían lanzar juntas? O habría que lanzarlas en ventanas de lanzamientos diferentes?
Se contemplan las dos opciones. Lo ideal es mandarlas juntas, claro.
Disculpa Daniel pero ¿que significa eso de sobrevuelo tipo sub S/C? ¿Y que cómo sería un «penetrator» en Tritón? ¿Sería como una sonda que impacte? La verdad llevo rato buscando que quiere eso decir pero no lo he encontrado. Disculpa si te pregunto esto después de tantos meses que has escrito esta entrada., pero en verdad quiero saber.