Estado de la misión de la NASA para estudiar Urano y Neptuno

Por Daniel Marín, el 7 marzo, 2017. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 62

En 2015 el Congreso de los EEUU obligó a la NASA a comenzar los estudios para una posible misión a Urano y/o Neptuno. Es decir, todavía no existe ninguna propuesta de misión concreta, pero la NASA está evaluando cuál es la mejor estrategia para desarrollar una sonda a los gigantes de hielo a partir de 2030 aproximadamente. El verano pasado vimos que la opción favorita desde el punto de vista científico es enviar una pareja de orbitadores, uno a Urano y otro a Neptuno, los dos equipados además con sendas sondas atmosféricas. Obviamente este plan tiene una pequeña pega: es increíblemente caro. Hablamos de dos misiones de tipo flagship que deben ser financiadas al mismo tiempo justo cuando la NASA apenas tiene dinero para sacar adelante una única sonda a Europa.

Urano (izquierda) y Neptuno (NASA).
Urano (izquierda) y Neptuno (NASA).

El resultado es que en estos meses se ha impuesto la realidad presupuestaria y ahora parece que la balanza se va inclinando poco a poco, pero inexorablemente, hacia una misión a Urano. La estimación actual es que un orbitador a Urano saldría aproximadamente por lo mismo que uno a Neptuno, entre 2000 y 2300 millones de dólares. Pero la diferencia es que la sonda a Neptuno solo podría llevar una tercera parte de la carga científica —50 kg frente a 150 kg— y requeriría una etapa de propulsión solar eléctrica (SEP) con motores iónicos para alcanzar el planeta más lejano del sistema solar en un tiempo razonable.

as
Conceptos de sondas a los gigantes de hielo. De izqda. a dcha.: sonda de sobrevuelo de Urano con sonda atmosférica, orbitador de Urano con sonda y 50 kg de instrumentos y orbitador de Urano sin sonda y 150 kg de instrumentos (NASA).
Distintos tipos de misión estudiadas por la NASA en función del coste (NASA).
Distintos tipos de misión estudiadas por la NASA en función del coste (NASA).

Y es que el tiempo de vuelo es un parámetro fundamental en esta misión. Enviar una sonda de gran tamaño —más de 1500 kg— a Urano mediante un lanzador convencional y con propulsión química requiere un mínimo de doce años de vuelo, por lo que hablamos de misiones que llegarían a su objetivo alrededor de 2045 más o menos (!). La trayectoria elegida sería de tipo EVEEJU, es decir, serían necesarias tres maniobras de asistencia gravitatoria con la Tierra, una con Venus y otra con Júpiter (el sobrevuelo de Júpiter solamente sería factible para lanzamientos entre 2029 y 2032). Para misiones a Urano sería factible introducir un sobrevuelo de Saturno, pero solo si el lanzamiento tiene lugar en 2028. Si usamos un Delta IV Heavy, el cohete más potente que tiene EEUU en servicio ahora mismo, se podría reducir el tiempo en un año y medio. No obstante, para misiones a Neptuno con lanzadores convencionales es imposible reducir el tiempo de vuelo a menos de trece años sin empleo de SEP. Las opciones estudiadas ya no contemplan el empleo de una etapa SEP en las misiones a Urano para ahorrar costes.

sas
Ejemplo de trayectoria EVEEJU (NASA).

Por eso resulta tan interesante la posibilidad de usar el futuro cohete SLS de la NASA. Este lanzador permitiría reducir hasta cuatro años en la trayectoria hacia Urano y Neptuno y, por tanto, haría posible misiones a Neptuno de ‘solo’ doce años sin empleo de la etapa SEP. Además abre la puerta al lanzamiento de dos sondas al mismo tiempo (una a Urano y otra a Neptuno), aunque como hemos visto resulta difícil que haya presupuesto para las dos. Por otro lado se ha evaluado la aerocaptura en estas misiones, ya que su empleo conjuntamente con el SLS serviría para alcanzar Urano en menos de cinco años y Neptuno en menos de siete. Tiempos de vuelo aparte, si comparamos las sondas con las mismas prestaciones en cuanto a instrumentación, las misiones a Neptuno, tanto de sobrevuelo como orbitadores cuestan de media 300 millones de dólares más que las sondas a Urano. Un orbitador a Urano podría salir por entre 1700 y 2600 millones de dólares, dependiendo de la carga científica.

Urano (NASA).
Urano (NASA).
Neptuno (NASA).
Neptuno (NASA).

Una sonda alrededor de Urano permitiría estudiar un gigante de hielo en detalle por primera vez, así como su sistema de satélites, el menos conocido de todo el sistema solar. Desgraciadamente, el estudio de Neptuno ofrece la oportunidad de investigar un objeto del cinturón de Kuiper hermano de Plutón como es Tritón. Además Neptuno es interesante por generar mucho más calor interno que Urano, un misterio que nadie sabe explicar. ¿Vale la pena lanzar una sonda a Urano solamente o sería mejor esperar a poder enviar dos naves a los dos gigantes de hielo?

sds
Sonda para el estudio de la atmósfera de Urano y Neptuno (NASA).
sa
La sonda a Urano o Neptuno con los paneles solares de la etapa SEP desplegados (NASA).

Referencias:



62 Comentarios

  1. Que interesante artículo, ojalá que la NASA se decida a lanzar ésta misión con un SLS, al menos para no ser tan viejo cuando llegue y ya que estamos pedigüeños, sería buenísimo si lanzan dos naves.

  2. Uff… creo que hay otras prioridades ahora mismo para el estudio del Sistema Solar. Además, creo que sois muy optimistas en los resultados que se puedan analizar en Urano y Neptuno: ¿Tritón gemelo de Plutón? No voy a enredarme en este tema y el cinturón de Kuiper basadas en teorías sin demostrar. Allá cada cual. Prefiero algo más cercano como por ejemplo Venus, superar los logros de las Venera soviéticas, potenciar su chasis, que sobrevivan más de una hora posadas en la superficie, un análisis exaustivo de su atmósfera, una órbita de transferencia correcta….. por pedir. Lo veo más interesante para nuestro propio futuro tal y como estamos tratando a nuetro planeta, investigar cómo ha acabado el más cercano que tenemos.

    Saludos Daniel.

    1. El satélite Tritón fue capturado por el planeta Neptuno proveniente del cinturón de Kuiper probablemente. Es el único satélite que órbita su planeta en sentido contrario. Es la séptima ‘luna’ conocida mas grande sel Sistema Solar. Tiene un núcleo que representa los dos tercios del satélite formado por roca y metal, un helado manto compuesto por hielo de agua, y su superficie en su mayoría esta cubierta por Nitrógeno congelado. Un dato interesante es que es de la pocas lunas geologicamente activas, hay evidencias de Criovolcanes..
      Salvo el sobrevuelo de la Voyager 2 con algunas fotografías de baja resolución y en el espectro visible, no se sabe mas de estos planetas.

      1. Aupa Yag y Jx: Koño, ya lo creo que me alegra. Hemos usado a Venus en multitud de ocasiones, sobretodo para asistencias gravitatorias y también se han puesto en órbita misiones importantes… Hablamos de Magallanes, Messenger, Cassini… todo un lujo.

        Una pregunta off-topic y que no acabo de comprender. Lei en algún sitio que para ir a Marte había una asistencia con Venus que acortaba el viaje, pero que al parecer no se atrevían a hacer por algún tipo de inestabilidad al hacer la trasferencia ¿Tenéis algun sitio donde poder ver esta información?

        Un saludo.

  3. Bueno, Urano está bastante más cerca que Neptuno y ES interesante.

    Urano rota tumbado (???), su inclinación axial es de 97,77 grados, así pues sus polos reciben más luz solar que el ecuador, pese a lo cual el ecuador es más caliente (???). Es un gigante gaseoso, pero su flujo térmico interno es más bajo que el de la Tierra (???).

    Y detalle no menor, el SLS por fin podría realmente servir para algo 🙂

    Saludos.

  4. Con un poco de cooperación internacional estoy seguro q se podrían enviar las dos sondas…. lástima q los políticos no vean los beneficios de trabajar en equipo.
    Saludos!

    1. Pues sí, es una lástima. Una misión a Neptuno sería similar a una a Urano, por lo que sería una lástima no aprovechar el I+D para lanzar dos sondas. Estoy seguro de que Japón y Europa se apuntarían al carro y podrían aportar algo (instrumental científico o la SEP). China, Rusia y la India son asuntos más delicados donde el politiqueo pesa mucho.

      Ojalá lancen dos orbitadores, aunque sean sencillitos y sin sonda atmosférica.

      Saludos

      1. Hum, de hecho en el enlace que presenta Daniel se menciona que la NASA ya ha preguntado a la ESA si está interesada:

        ESA received a briefing on 31 January
        They will propose a mechanism for their participation in an Ice Giant Flagship.
        […]
        Partners, especially ESA, interested in cost‐sharing

        A ver si hay suerte… Con la participación de la ESA a lo mejor a la NASA le salen los números.

  5. Excelente artículo, como siempre Daniel! Me llama poderosamente la atención que nunca, con la pequeña salvedad de las Zond 6 y 7, se haya dedicado aunque sea una misión experimental para probar la maniobra de aerocaptura. Me imagino la respuesta, pero quisiera saber tu perspectiva: por qué todavía las principales agencias espaciales no han aunado esfuerzos para probar esta maniobra, si tan benéfica resulta ser para esta y otros tantos tipos de misiones?
    Saludos desde Mendoza, Argentina!

  6. Para la década del 2030 definitivamente Urano y/o Neptuno son prioridades.
    – Y nada de sobrevuelo, definitivamente un orbitador a Urano y/o Neptuno con o sin sonda atmosférica.
    – Hay que emplear el potente SLS o sino para que lo hicieron?!..
    – Si a la Propulsión Ionica incluida porque el viaje es largo.
    Si no hay para las dos sondas pienso que debería ser el planeta Urano el objetivo a visitar, entre otras cosas porque queda a mitad de camino que Neptuno, y porque se puede llevar mas carga útil.

    1. Proteger todo un mundo como Marte, aunque sea sólo con plasma, me parece una tarea tan colosal que nos queda aun muy lejos.
      ¿No se podría empezar aplicando la idea para proteger algo mucho más pequeño como las sondas espaciales, por ejemplo manteniendo una corriente de plasma orbitando en torno a la nave, y usando un campo eléctrico para generar la fuerza centrípeta que mantenga el plasma en órbita, a falta de gravedad?
      ¿Se podría aplicar la idea a una sonda de las que se proponen para Urano o Neptuno?
      Soñando un poco más, la magnetosfera artificial podría servir también como vela solar.

  7. Daniel cambiando de tema, existe algún indice de habitabilidad o colonización para los planetas o lunas del sistema solar? se han publicado estudios donde se especifique que es mas conveniente colonizar marte, la luna, europa o las nubes de venus? Saludos

  8. Personalmente, Neptuno y sobre todo Tritón me parecen mucho más interesantes que el “aburrido” Urano y sus rocosos satélites. Sería una lástima que la misión fuese únicamente a Urano.

    Lo del tiempo de vuelo es una putada, creo que a este paso ya no llegaré a ver llegar estas misiones. Suponiendo que se hagan, claro.

    1. Estoy de acuerdo con que Neptuno es el mas interesante de los dos planetas.
      NO estoy de acuerdo con su opinión de que Urano sea ‘aburrido’, para nada es aburrido, sino todo lo contrario, empezando por imaginar un planeta que órbita ‘acostado’.
      tanto Urano como Neptuno son denominados ‘gigantes de hielo’ porque su composición difiere a la de Saturno y Júpiter. En Urano y Neptuno los hielos dominan sobre los gases, resaltando al hielo de agua como uno de su amas importantes componentes.

  9. Que se planteen misiones al espacio profundo usando un Delta IV Heavy teniendo para esas fechas las dos versiones del SLS (bueno, eso es lo que se supone) es una clara señal de lo perdida que está la NASA.

    Me sumo a la pregunta de otros comentaristas: si no es para este tipo de misiones… ¿para qué puñetas te estas gastando el dinero en el SLS? ¿Para mandar a dos astronautas a dar vueltas alrededor de la Luna? ¿Estamos locos o qué?

  10. Da pena ver las escalas de tiempo de !as que se hablan. Por la mayor carga de pago, la opción es desde luego Urano aunque Neptuno se lo merece.

    La única esperanza es que los chinos se animen y envíen una sonda a Neptuno. Colaboración como la que produjo a Cassini es ciencia-ficción a menos que algo realmente serio (e improbable) fuera a pasar.

  11. Entiendo que ya no vivimos tiempos de carrera espacial donde todo dinero era poco con tal de hacer un ejercicio propagandístico contra el rival político, pero me da lástima ver que la exploración espacial queda tan limitada por culpa del recorte presupuestario y que, encima, la gente siga pensando que la NASA despilfarra millones y millones sin control. Menuda diferencia con la realidad.

    No obstante, me gustaría saber algo. En el artículo hablas de misiones de más de 1000 o incluso 2000 millones por sonda, pero… ¿cuánto saldría en millones por año? No sé si me explico. Si la misión flagship empieza a hacerse ahora y se lanza en 2030, esos 2000 y pico millones deberían repartirse en años. ¿Tan mal de presupuesto está la NASA que no tiene unos 200 millones anuales para enfrentar misiones de tanta importancia? ¿En un país con una barbaridad de PIB como el de EEUU?

  12. Hablamos de plazos de tiempo tan grandes que es posible que para entonces existan lanzadores más potentes o asequibles (Space X o Blue Origin) que los considerados en este artículo. Usar el SLS tiene un gran inconveniente: cada lanzamiento tiene un coste estimado entre 1200 a 1400 millones de dólares, sería como un 60% del coste de la misión y eso suponiendo que todavía exista y no haya sido cancelado .

    1. Tengo pocas dudas de que si la misión sale adelante y se deciden por el “viaje breve” van a usar el Falcon Heavy… o algo más nuevo, de aquí a 2028-32 quién sabe.

      El SLS es un elefante blanco, un mascarón de proa que a lo sumo van a usar un par de veces nada más que por orgullo… y luego a guardarlo, porque es carísimo y podría estropearse 🙂

      Puedo estar equivocado, claro. Saludos.

    1. No necesariamente. La NASA, además de hacer tareas de tapadillo para los militares, en general es una organización demasiado civil. No sirve para ese propósito. Cabe la posibilidad de que la operación espacial China comience a hacer sombra a EE.UU., en cuyo caso se tomará el espacio como un tema de “interés nacional”.

  13. Saludos Daniel
    Como siempre primero felicitarte por el excelente articulo que nos mantiene actualizados. Particularmente siempre me imagine que despues de Cassini en Satuno el siguiente seria Neptuno… me llama tanto la atenciòn ese planeta, y Triton…imaginarse las imagenes, las tormentas…el color azul profundo de Neptuno y con un poco mas de imaginacion ser testigos de alguna actividad en Triton… ufff.
    Urano no es una mala alternativa, pero Neptuno me llama mas. Igual, ver al SLS lanzar una nave a los gigantes de hielo es algo que merece ser vivido.
    Un gran saludo

    1. También quisiera que se fuera a Neptuno primero, pero como dice el articulo, la carga útil (instrumentos científicos) de la sonda disminuiría a la tercera parte, el costo se incrementaría en 300 millones de dolares de mas, y el viaje mas largo (Neptuno esta a mas de 3 veces veces la distancia al planeta Saturno) necesariamente implicaría motor ionico y la necesidad del SLS se requeriría.
      Lo ideal seria enviar dos sondas al mismo tiempo, una para cada ‘planeta de hielo’, o casi al mismo tiempo, mas interesante ir primero a Neptuno, pero mas realista, menos costos y practico ir primero a Urano.

  14. Me fascina Neptuno y Triton, ojala no se abandone el plan de mandar un orbitador. Supongo que teniendo naves gemelas se reduce casi a la mitad el costo de diseño y desarrollo. Serán situaciones bastante similares las que deberán afrontar las sondas.
    El aerofrenado me parece genial, pero por lo visto aun no esta lo suficientemente probado (o eficiente), considerando que casi ni se utiliza en mundos mejor conocidos como Marte, Venus o Jupiter.

    SLS, orbitadores, misiones gemelas pero no simultaneas, paciencia y saliva.

  15. Pienso que cambiarán las prioridades en la exploración del Sistema Solar los próximos proyectos estarán enfocados en los satélites de Júpiter y Saturno : Europa y Encélado.

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 7 marzo, 2017
Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar