Las nuevas misiones Discovery de la NASA: Lucy y Psyche

Por fin sabemos cuáles serán las próximas misiones de tipo Discovery —las más baratas— de la NASA. La agencia espacial estadounidense ha dado luz verde a dos sondas para estudiar asteroides a finales de la próxima década: Lucy y Psyche. En octubre de 2015 la NASA seleccionó cinco propuestas finalistas para la misión Discovery que debe despegar antes de 2024. Además de Lucy y Psyche, que ahora analizaremos en detalle, se encontraban VERITAS y DAVINCI, ambas para el estudio de Venus, y el telescopio espacial NEOCam para descubrir asteroides cercanos a la Tierra. Después de cierto retraso la NASA anunció el 4 de enero de 2017 que finalmente serán dos y no una las misiones elegidas.

Las nuevas sondas de la NASA: Lucy (izquierda) y Psyche (NASA).
Las nuevas sondas de la NASA: Lucy (izquierda) y Psyche (NASA).

La elección llama la atención porque ambas sondas tienen un mismo objetivo, o sea, el estudio de asteroides, mientras que Venus se queda, una vez más, en la cuneta. Esto último no es sorprendente porque resulta muy complicado mandar una misión a Venus que responda a las principales cuestiones lanzadas por la comunidad científica dentro del magro presupuesto de una misión de tipo Discovery (450 millones de dólares). Que NEOCam se haya quedado fuera es más llamativo porque es una misión muy poco ambiciosa y, sin embargo, vital para la supervivencia de nuestra civilización. Quizás por eso la NASA haya decidido financiar un año más los estudios asociados con NEOCam, una señal de que la propuesta no estaba muy madura. Sea como sea, los designios de los paneles examinadores de la NASA son —casi— inexcrutables y al final tendremos dos sondas que explorarán más asteroides del sistema solar. Analicemos ahora cada misión en profundidad.

Psyche

Psyche es una sonda que estudiará de cerca el asteroide 16 Psyche (Psique en español) —no, no se han vuelto locos para elegir el nombre— del mismo modo que Dawn lo ha hecho con Vesta y Ceres. ¿Y qué tiene de especial este asteroide que no tengan otros? Pues que se trata de un asteroide metálico de tipo M formado en un 90% por hierro, níquel y otros elementos pesados, como el núcleo de la Tierra. Hasta la fecha el foco de la exploración de asteroides ha estado puesto en los asteroides de gran tamaño (Ceres y Vesta) o con mayor contenido de sustancias orgánicas (asteroides carbonáceos). Pero nadie ha estudiado en detalle algo como Psyche. Y como un cuerpo metálico de estas dimensiones —240 x 185 x 145 kilómetros— no se pudo formar aisladamente de acuerdo con los modelos teóricos, todo indica que Psyche es en realidad un protoplaneta, esto es, el núcleo de un cuerpo diferenciado de mayor tamaño cuyas capas exteriores fueron arrancadas mediante impactos con otros cuerpos durante la formación del sistema solar (algo así como Mercurio, pero en pequeño). Por lo tanto, estudiar Psyche es estudiar la formación del sistema solar.

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Psyche estudiará el asteroide Psyche (ASU)
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Posible origen de Psyche (ASU).

Psyche es una misión dirigida por Lindy Elkins-Tanton de la ASU (Arizona State University). Para llegar a su destino, la sonda usará propulsión solar eléctrica (SEP) con motores iónicos de forma similar a Dawn. Psyche debe despegar en octubre de 2023 y para llegar a su objetivo realizará dos maniobras de asistencia gravitatoria, una con la Tierra en 2024 y otra con Marte en 2025. Pese a todo, la sonda no alcanzará la órbita del asteroide hasta 2030. El tiempo de viaje tan elevado se debe a que 16 Psyche tiene una órbita elíptica cuya distancia al Sol varía entre 2,5 y 3,3 unidades astronómicas (UA).

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Trayectoria original de la misión Psyche (ASU/NASA).
Representación artística del asteroide Psyche (ASU).
Representación artística del asteroide 16 Psyche (ASU).

Al igual que Dawn, Psyche se situará en una serie de órbitas circulares alrededor del asteroide cada vez más cercanas, la última de las cuales estará a 45-128 kilómetros de altura con el fin de permitir analizar la composición de la superficie mediante un espectrómetro de neutrones y rayos gamma. La sonda será construida por SSL (Space Systems Loral), una empresa con amplia experiencia en la fabricación de satélites de comunicaciones geoestacionarios. De hecho, el diseño de Psyche estará basado en el de los satélites geoestacionarios de esta empresa. La sonda tendrá una masa de 1300 kg en seco con 80 kg de instrumentos y transportará 1100 kg de xenón para alimentar los motores iónicos SPT-140. Llama la atención que Psyche no lleva propergoles químicos convencionales para complementar el sistema de propulsión iónico, una muestra de la madurez de la tecnología SEP (pero sí tendrá un sistema de control de posición de la nave a base de propulsores de nitrógeno).

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Órbitas de Psyche alrededor del asteroide (ASU).

Psyche llevará cuatro instrumentos principales: una cámara multiespectral para analizar la superficie del asteroide (Psyche Multispectral Imager), un espectrómetro de neutrones y rayos gamma con el fin de averiguar la composición del asteroide, un magnetómetro y un experimento de radio para determinar la distribución interna de masa.

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Diseño actual de Psyche (NASA).
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La sonda Psyche usará la tecnología de satélites de comunicaciones geoestacionarios de la empresa SSL (NASA).
Partes de Psyche (NASA).
Partes e instrumentos de Psyche (NASA).

Lucy

Si Psyche estudiará un único asteroide, la misión Lucy debe estudiar nada más y nada menos que seis asteroides (en realidad serán siete, como veremos). Eso sí, no se quedará en órbita de los mismos, sino que los sobrevolará brevemente. Pero lo sorprendente es que los asteroides no están situados en el cinturón de asteroides, sino que se trata asteroides troyanos, o sea, que se encuentran en la órbita de Júpiter alrededor de los puntos de Lagrange L4 y L5. ¿Y qué interés tienen los asteroides troyanos? Pues mucho. Hasta hace décadas se pensaba que eran simples acumulaciones de miles de asteroides muy similares entre sí procedentes del cinturón principal por culpa de las perturbaciones gravitatorias de Júpiter. Pero ahora sabemos que son una mezcla de asteroides de clases muy diferentes —tipos C, D y P— con distintos colores y albedos. ¿A qué se deben estas diferencias? Son un reflejo de los convulsos orígenes del sistema solar y las migraciones de Júpiter en su órbita.

Misión Lucy (Southwest Research Institute).
Misión Lucy (Southwest Research Institute).
Los asteroides troyanos se originaron inicialmente en partes muy distintas del sistema solar (NASA).
Los asteroides troyanos se originaron inicialmente en partes muy distintas del sistema solar (NASA).

Dicho con otras palabras, los asteroides troyanos se formaron originalmente en diferentes partes y por tanto guardan un registro de los procesos de formación del sistema solar y de cómo los planetas gigantes cambiaron sus órbitas en el pasado. Para investigar estos asteroides la misión Lucy estudiará los dos grupos de troyanos en los puntos L4 y L5, lo que significa que pasará por el sistema solar interior dos veces de camino a al órbita de Júpiter. La sonda despegará en octubre de 2021 y en abril de 2025 pasará por el asteroide DonaldJohnson (1981 EQ5), un asteroide del cinturón principal de tipo C. En agosto de 2027 pasará por el primer troyano del grupo L4, Eurybates, otro asteroide de tipo C, y en septiembre de 2027 visitará Polymele (1999 WB2), un asteroide de tipo P.

La compleja trayectoria de Lucy (Southwest Research Institute).
La compleja trayectoria de Lucy (Southwest Research Institute).
Los asteroides estudiados por Lucy serán muy variados  (Southwest Research Institute).
Los asteroides estudiados por Lucy serán muy variados dentro de la población de los troyanos (Southwest Research Institute).

En abril y noviembre de 2028 se acercará a Leucus (1997 TS25) y a Orus (1999 VQ10), respectivamente, dos asteroides de tipo D. Luego Lucy se dirigirá hacia la órbita de la Tierra y en marzo de 2033 sobrevolará el asteroide binario de tipo P Patroclus/Menoetius (por eso decimos que en realidad visitará siete asteroides), dos asteroides troyanos del grupo L5. Finalizará así su misión primaria de doce años. De acuerdo con algunos modelos es posible que uno o varios de estos asteroides sean en realidad cuerpos del cinturón de Kuiper desplazados en los orígenes del sistema solar. Lucy nos sacará de dudas. Como dato curioso, el equipo de la misión ha considerado un sobrevuelo del asteroide Psyche en 2025, aunque esto supondría ‘robarle’ protagonismo a su misión hermana.

Sonda Lucy (Southwest Research Institute).
Sonda Lucy (Southwest Research Institute).

Lucy es una misión dirigida por Harold Levison, perteneciente al Departamento de Ciencias Planetarias del SwRI (Southwest Research Institute) de Boulder (Colorado). Para abaratar costes usará instrumentos usados en otras misiones supervisadas por esta institución, especialmente en la New Horizons. Por eso los principales instrumentos científicos de Lucy se denominan L’LORRI, L’Ralph y L’TES (la ‘L’ inicial es de Lucy, claro). L’LORRI y L’RALPH son versiones de la cámara LORRI (LOng Range Reconnaissance Imager) y el espectrómetro Ralph (a su vez formado por los instrumentos MVIC y LEISA) de la misión New Horizons que pasó por Plutón, mientras que L’TES es una variante del experimento OTES (Thermal Emission Spectrometer) de la sonda OSIRIS-Rex que estudiará el asteroide Bennu. La sonda, construida por Lockheed Martin, usará dos grandes paneles solares circulares de tipo Ultra Flex capaces de generar la energía necesaria tan lejos del Sol. Lucy será la segunda sonda después de Juno en emplear energía solar a la distancia de la órbita de Júpiter.

Partes de la sonda Lucy  (Southwest Research Institute).
Partes de la sonda Lucy (Southwest Research Institute).
Instrumentos principales de Lucy (Southwest Research Institute).
Instrumentos principales de Lucy (Southwest Research Institute).

Y estas son las sondas de la NASA que nos mostrarán nuevos mundos a finales de la próxima década (hay que tener paciencia). Por si alguien sigue sorprendido de que las dos sondas tengan como fin último el estudio de asteroides, recordar que las misiones de tipo Discovery se eligen según las bondades de cada propuesta y no por el objetivo a estudiar, a diferencia de las misiones más caras de tipo New Frontiers y Flagship. Eso sí, la elección de Lucy hace que sea muy poco probable la aprobación de una sonda parecida para investigar los asteroides troyanos como la próxima misión New Frontiers.



71 Comentarios

  1. Gran entrada Daniel como siempre.Enhorabuena y enhorabuena aunque tarde por el nacimiento de tu hijo.Te seguimos mucho tanto mi mujer como yo.
    Una pregunta, el DonaldJohsnon esta en el cinturón de asteroides o en la propia órbita de Jupiter?No me quedo muy claro.Gracias.

  2. Bueno, puede pasar algo muy curioso con estos plazos. Pongamos la visita a Psyche (ya era hora), programa, sale en 2023, llega en 2030. Supongamos y todo lo que no es imposible podría suceder, que en 2024 China envía una sonda en otra trayectoria más despilfarradora y llega antes. Ponle que mucho antes. De hecho, solapamiento de objetivos ya está pasando ahora, sin coordinación ninguna, la NASA simplemente destaca porque cubre más cosas. Pero en pocos años esta ventaja cuantitativa se diluirá, eso está más que claro, o visto de otra manera, tenemos competencia.
    Entonces, elegir misiones será un poco más difícil, dado que este efecto ahora mismo no está pasando (comparar, que siempre es odioso). Y esto regirá, evidentemente, para todo el mundo, sin excepción.
    Creo que quieran, que no, tendrá que ir habiendo unas colaboraciones al menos tácitas. Salvo que China los despendole a todos, claro.

    1. Pues ya sería mala uva. Como si no hubiera otros asteroides interesantes que visitar. Otra cosa sería un flyby.

      En general, aún sin coordinación internacional, un objetivo visitado o a visitar resulta menos atractivo que otras propuestas, que tendrían más posibilidades de volar.

      1. No me explico, y por cierto Psyche no es un asteroide cualquiera. Primero, que obviamente mucho mejor que haya varias misiones a un mismo objetivo, eso sin duda. Pero desde el punto de vista de las agencias la cosa ya no es tan así, puesto que una cosa es ir tú solo y otra que tu trabajo pase a ser evaluado en función de terceros. Esto va a influir, y mucho, ahora no lo está haciendo.

    2. Ojalá que si Stewie, y pase lo que dices, de momento China esta muy centrada en la Luna y parece que ahora también en Marte, y además que está con la nueva estación espacial, etc…serán muchas cosas para la próxima década..

      Yo no vería sentido enviar una misión para competir con Pysche, cuando no hemos visitado Encelado o Europa, etc…vamos que China tiene mucho por hacer en materia de espacio profundo, ojalá y de verdad metan pasta por un tubo a su programa científico, pero creo que estamos subiendo demasiado el listón…

      s2

      1. De aquí a 2030 faltan 12 años. Si no se llega a ese listón con la progresión que llevan, mal asunto. Pero puedes comparar, series históricas (estoy hablando de economía, claro), p.ej. EEUU 1930-1945, la URSS 1945-1960, o incluso Francia o Japón en el mismo período. Verás que las curvas se parecen mucho, en realidad estoy haciendo estimaciones muy conservadoras porque el volumen es inédito, en términos de recursos EEUU en su época de alcanzar el cénit (~1945) debía manejar en términos absolutos la tercera parte de los recursos de China ahora (cfr. siderurgia, producción química básica, kWh producidos, etc.) y de RRHH ni la décima parte (sobre PA). Verás que es precisamente el tipo de pronósticos que ni de coña se ventilan en Occidente
        Obviamente, pueden gastarse la pasta en otras cosas. Personalmente, lo dudo.

  3. ¿A qué velocidad puede pasar Lucy por la órbita terrestre cuando pase al otro lado de la órbita de Júpiter?, porque va a cruzarla en cuatro años y poco.

  4. Soy de la opinión que Venus merecía una misión. Hace 30 años que no aterrizamos en él y las pocas misiones que se han enviado no son flagships.
    Psyche creo que es una buena elección. Nunca hemos visitado un asteroide metálico.
    Respecto a Lucy… Bueno, sin ánimo de ofender a los expertos, no termino de verle tanta utilidad como a Psyque. Eso sí, visitar 7 asteroides de una tacada mola 😉

  5. Caramba, que bueno aunque sean esos los proyectos. Me gustaría que la NASA tuviese una financiación mayor, que no estuviese limitada por el dinero.

  6. Hubiese apostado cualquier cosa que la ganadora era NEOcam … un día de estos caerá un meteorito en la sede de la ONU y las prioridades cambiarán

  7. Con esto ya podemos descartar a la misión idéntica de Lucy de la competición de la New Frontiers 4 como bien dice Daniel. Le da espacio a Venus In Situ Explorer, que es más mucho más emocionante que Veritas o DaVinci, y a la sonda de recogida de muestras de un cometa. Ambas mis favoritas.

  8. Creo que la elección ha sido la mejor posible.

    Venus se merece una mision pero una mas completa. Quizas le devuelvan el favor el 2019 como mision New Frontiers???!

    1. Es probable, pero la curiosidad que despiertan Encelado y Titán además de el interes científico y relativa sencillez de construir una sonda de retorno de muestras de un cometa pueden ser las que le quiten la gloria. Esperemos que no.

    2. Tambien soy de los que eha de menos una misión a Venus, sigo sin entender porque es siempre el gran descartado en las quinielas…

  9. Por otro lado aunque NeoCam es una misión muy importante para la civilización, que también me hubiera gustado que fuera elegida, su elección para ser una misión Discovery iba a ser muy complicada. Esta mision, aunque crucial, es sencilla, barata y sin ambiciones científicas tan altas como las otras que competían. Por lo tanto la NASA sabía que podía esperar para ser propuesta en un marco global de cooperación con otros gobiernos, organizaciónes y empresas privadas.

  10. Daniel, el sobrevuelo de Polymele ¿ha sido una añadido posterior? En el diseño previo de la misión, que ya habías comentado, no aparece. Por lo demás, felicitarte una vez más por las geniales entradas del blog.

  11. Por cierto, ¿como son de densas las zonas donde están los troyanos comparadas con el cinturón de asteroides?. Ya sé que no van a ser como los asteroides de “El Imperio Contraataca”.

    1. Eso creo que solo se da en el “Lord of the Ring” (Saturno). La densidad … pues la de pelirojos naturañes en la Siberia más norte es un Kowloon desbocado comparado estas zonas.

    2. Hay sitios donde dicen que los puntos de Lagrange de Júpiter son mucho más densos que el cinturón de asteroides -como de densos es la duda-.

  12. ¿¡¡¡Está la NASA empezamdo a hacer las cosas bien!!!? Lo he dicho varias veces, hay que pensar en el Sistema Solar como fuente de recursos (o aquí bajar al 25% de los que ahora nos llamamos Hombres Sabios). Ese satélite metálico … en cachitos y bien aprovechados da para mucha materia prima.
    Lo que no acabo de entender es la manía de diseñar cuasi desde cero cualquier sonda ¿no es posible diseñar un modelo estándar que valga para 100 misiones a asteroides … si 100 o más?. Imaginar un SSL y una constelación de satélites de este tipo.
    Lo peor el tiempo, tanto tiempo y yo sin paciencia ninguna.

    Gracias Daniel.

      1. Fabricación en serie (o casi) misiones parecidas mismo hardware, más misiones por menor coste, más rápido el lanzamiento … y a ser posible a asteroides “cercanos” y con volátiles y metales. Con esto el acceso al sistema solar solucionado, inversión e investigación la que sea necesaria. ¡Soñar es gratis! por ahora.

  13. Lucy in Space with trojans!
    Lucy in Space with trojans!
    Lucy in Space with trojans!
    Ahhhhh!
    Nasa con esta selección esta mal de la psyque 🙂

  14. La NASA tiene seis sondas candidatas a la próxima misión del programa New Frontiers, y seleccionara una de entre esas seis en mayo de 2019.
    …pero entre las seis candidatas hay una para estudiar los asteroides Troyanos en los puntos de Lagrange L4 y L5 de la orbita del planeta JUPITER.
    Con la seleccion de 16 Psyche y Lucy parece mas que obvio que la lista de candidatos a la nueva mision New Frontiers de la NASA se reduce de seis a cinco.
    https://danielmarin.naukas.com/2016/01/11/las-sondas-candidatas-a-la-proxima-mision-new-frontiers-de-la-nasa/

  15. La NASA tiene seis sondas candidatas a la próxima misión del programa New Frontiers, y seleccionara una de entre esas seis en mayo de 2019.
    …pero entre las seis candidatas hay una para estudiar los asteroides Troyanos en los puntos de Lagrange  L4 y L5 de la orbita del planeta JUPITER.
    Con la seleccion de 16 Psyche y Lucy parece mas que obvio que la lista de candidatos a la nueva mision New Frontiers de la NASA se reduce de seis a cinco.
    https://danielmarin.naukas.com/2016/01/11/las-sondas-candidatas-a-la-proxima-mision-new-frontiers-de-la-nasa/

  16. Pues también hay que felicitar a la NASA, digo yo, se sabía que escogerían una, pero es que han sido dos, puede que no las favoritas de todos, pero siguen siendo un ejemplo que el programa científico, sigue viento en popa…ya podría aprender la racana ESA:..

    Me encanta Pysche, creo que será este tipo de asteroides el futuro de la Humanidad, tanto para minería espacial, como para crear una mega estación-colonia espacial…

    s2

  17. En hora buena por lucy pero yo soy el único que piensa que a esta sonda deverian cambiarle
    el nombre por uno relacionado con la guerra de trolla por que el que tiene ahora lo único que sirve es para trollear a los creasionistas en el congreso

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 5 enero, 2017
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar