¿Es posible lanzar una sonda barata para explorar Urano?

Por Daniel Marín, el 18 octubre, 2018. Categoría(s): Astronáutica • NASA • Sistema Solar ✎ 79

Urano y Neptuno son los planetas menos conocidos de nuestro sistema solar. Solo los hemos visitado una vez a finales de los 80 gracias a la sonda Voyager 2. Para la comunidad científica el estudio de los gigantes de hielo es una prioridad, pero la NASA no tiene dinero para lanzar una misión tan ambiciosa. Por el momento el objetivo de la agencia es enviar una o dos sondas en la década de los 30 que no llegarían a su objetivo antes de 2040. Lo que no está tan claro es si se debe mandar una sonda a cada mundo o, por el contrario, lo mejor sería concentrarse en uno de ellos. Tampoco se ha alcanzado un consenso en el diseño de la sonda y si debería incluir una cápsula atmosférica —uno de los requisitos de la comunidad científica— o no. Por eso de vez en cuando aparecen conceptos que estudian la posibilidad de construir una sonda de «bajo presupuesto» a los gigantes de hielo. Claro que bajo presupuesto significa en este contexto cualquier cosa que esté por debajo del coste de una misión Flagship, es decir, menos de tres mil millones de dólares.

Urano visto por el Hubble en 2005 (NASA/ESA).

Lo ideal sería diseñar una sonda a los gigantes de hielo que fuese del tipo New Frontiers, o sea, que no costase más de mil millones de dólares. Pero, ¿es posible? Parece que sí. En los últimos años hemos visto propuestas de sondas «baratas» centradas en Urano. La razón de escoger Urano en vez de Neptuno es que está mucho más cerca y, por lo tanto, se puede reducir significativamente el tiempo de vuelo y, de paso, el coste de la misión. Desde el punto de vista científico la comunidad internacional considera que Urano y su sistema de lunas es igual de interesante —y poco conocido— que Neptuno, así que por este lado no hay objeción alguna.

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Las cuatro opciones principales sopesadas por la NASA para el estudio de Urano y Neptuno. De izqda. a dcha.: orbitador de Neptuno con sonda atmosférica y etapa SEP, sonda de sobrevuelo de Urano con sonda atmosférica, orbitador de Urano con sonda atmosférica y orbitador de Urano sin sonda atmosférica (NASA).

En 2016 se presentó la propuesta OCEANUS (Origins and Composition of the Exoplanet Analog Uranus System), cuyo nombre hacía referencia a que uno de los principales objetivos para estudiar Urano y Neptuno es que ambos mundos forman parte del tipo de planeta más común en la Galaxia y, sin embargo, apenas los conocemos. OCEANUS incluiría tres generadores de radioisótopos del tipo eMMRTG y llevaría solamente tres instrumentos científicos. Uno de ellos, UnoCam, estaría basado en la modesta cámara JunoCam a bordo de la sonda Juno que actualmente está alrededor de Júpiter. La nave incluiría además la subsonda atmosférica URSULA (Understanding Real Structure of the Uranian Laboratory of Atmosphere), que se soltaría antes de la inserción en órbita. OCEANUS despegaría en 2030 con un Atlas V 511 (aunque por entonces ya no existirá este lanzador y se deberá emplear otro vector) y llevaría a cabo dos sobrevuelos de Venus y uno de la Tierra para alcanzar Urano en 2041. También usaría una etapa propulsiva SEP con motores iónicos para acortar el viaje. La órbita inicial tendría un periodo de 120 días, que se reduciría posteriormente a 30 días.

Propuesta de sonda OCEANUS (NASA).
Órbita de OCEANUS (NASA).

Otro concepto más reciente y aún más sencillo es QUEST. Al igual que OCEANUS se trata de otro orbitador simple de Urano, pero no llevaría sonda atmosférica y solamente dispondría de dos eMMRTG. La carga científica sería ligeramente mayor, con cinco instrumentos. QUEST se lanzaría en 2032 y realizaría dos sobrevuelos de la Tierra y uno de Júpiter para llegar a Urano en 2045. La asistencia gravitatoria con Júpiter permitiría prescindir de la etapa propulsiva SEP, aunque el tiempo de vuelo seguiría siendo elevado (13 años). QUEST también estaría situado en una órbita científica de 30 días alrededor de Urano.

Propuesta QUEST (NASA).
Trayectoria de QUEST (NASA).
Emblema de la propuesta (NASA).

Tanto OCEANUS como QUEST son simples propuestas no oficiales planteadas más como un ejercicio para profesionales y estudiantes del sector que proyectos reales, pero demuestran que es posible concebir una sonda relativamente sencilla y barata para el estudio de Urano. La pregunta es, ¿merece la pena mandar un vehículo tan simple o es mejor esperar a la segunda mitad de este siglo para explorar estos planetas de forma adecuada? Si elegimos la segunda opción debemos sopesar la posibilidad de que ya no estemos aquí para verlo.

Referencias:

  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2017/pdf/1583.pdf
  • https://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/sep2018/posters/Jarmak.pdf


79 Comentarios

  1. A ver, New Horizons a Plutón empezó a diseñarse en enero de 2001 y se lanzó justo 5 años más tarde, en enero de 2006. Aquí se habla de un tiempo de desarrollo de 12 años, algo a todas luces inaceptable, y aún más teniendo en cuenta el dilatado tiempo de viaje de estas propuestas más modestas.

    1. Pero la new horizons era muy simple y exagerando un poco se limito a pasar de largo y poco mas que sacar unas fotos, con Urano ya se hizo eso, lo logico es una mision que no se limite a poco mas que sacar unas fotos y unos pocos datos sobre la composicion y temperatura atmosferica, lo que requiere mucho mas tiempo de desarrollo.

      1. Primero felicitar a Daniel por otra gran entrada.
        segundo: una mision tipo new horizons a alguno de los gigantes helados, con la tecnologia actual, tendria una gran devolucion cientifica.
        no seria lo mismo que el paso de la voyager.
        Tengio 42. Cambio cualquier cosa por una pasada con tecnologia moderna por alguno de los dos gigantes helados.

      2. Es igual, aunque sea una más compleja que la NH, no es aceptable 12 años de desarrollo. Podría entenderse si fuera la primera sonda diseñada de la historia, y te encuentras ante nuevas tecnologias y maneras, pero es que ya hay mucha experiencia construyéndolas. Y aunque no todas sean iguales por razones de misión, si son todas, sondas. El problema son los fondos y la gestión. No podemos, como ha pasado muchas vecesm ir cambiando cosas, quitando, añadiendo durante el desarrollo y construcción, porque ralentizan y encarecen mucho el proceso.

    2. Exacto si es difícil por las enormes distancias llegar rápido, al menos en desarrollo de las sondas debería ser en el menor tiempo posible…12 años, es demasiado…así es imposible avanzar…

  2. Que envíen una sonda de sobrevuelo ya!!! Bien sencilla, después le buscamos algunos KBO para mayor retorno científico. Más vale pájaro en mano… caso contrario podemos meternos a fabricar artefactos demasiado complejos que nunca se terminan… SLS, estoy hablando de ti!!!

    1. Pero si el SLS era simplemente añadir un quinto segmento en los SRB´s y alargar un poco los tanques de combustible. Que utilizaba la herencia del transbordador 😛

  3. yo creo que no hay forma de que llegue a ver algun proyecto de estos, quiero decir, para 2050 voy a tener 75 y si llego a estar vivo para entonces, quizá ni me acuerde que era espaciotrastornado

    1. Y hablando de misiones cuyo coste no sea estratosférico, ahora mismo faltan 18,5 horas para el lanzamiento de la Bepi-Colombo desde Kourou en un Ariane 5.

          1. La BepiColombo estaba presupuestada en 970 millones de euros cuando fue aprobada en 2008, pero los retrasos, la necesidad de coordinarse con Japón (la misión incluye DOS orbitadores) y el tener que desarrollar instrumental específico de ala tecnología (el 85% de la misión emple nuevas tecnologías, como el dispositivo italiano MORE, que es capaz de indicar la posición de la sonda con un margen de error de 15 cm),el escudo térmico, etc. permiten explicar su coste(lanzador incluido) de unos 2.400 millones de euros.

            Si esa misión fuese estadounidense, estaríamos hablando de 3.000 millones o mas.

  4. Me parece que el tipo de planeta más abundante va a ser más pequeño que Urano o Neptuno y que su abundancia va a ser más un bias observacional que otra cosa.

    Eso dicho quizás la miniaturización de las sondas pueda ser una ventaja reduciendo costes y tiempo de viaje, aunque a éste paso puede que no las viéramos a menos que fuera otra agencia espacial distinta a la NASA. Incluso podría lanzarse así una sonda extra a Neptuno.

  5. Supongo que lo que más encarece y hace impopulares estas sondas es que necesitan isótopos radiactivos para poder funcionar tan lejos de la radiación solar, porque allí no servirían los paneles solares.

    Pienso que en lo que tardarían en desarrollarse y viajar estas sondas dará tiempo a desarrollar medios de propulsión más baratos y populares. P. ej.:
    – Motores iónicos muy potentes y ligeros que permitan acortar el viaje con grandes paneles solares y llevar suficiente combustible químico para cuando se esté lejos del sol.
    – Velas solares enormes y ligeras basadas en materiales ultrafinos, de pocos átomos de espesor.

    1. Hola fisivi. Los combustibles químicos te pueden servir unos días, semanas o -estirándolo mucho- meses. Pasado este tiempo el peso del combustible necesario sería tan elevado que convierte la propuesta en impracticable. Y, respecto a las velas solares, son un método de propulsión pero aún te quedaría por resolver el problema de cómo generar la energía en Urano. Saludos.

      1. Hola, Pedro. Tienes razón, el viaje sería de años y, aunque durante casi todo el trayecto sólo se usara la química para mantener caliente la sonda, y para frenar, se necesitaría demasiado combustible como para que fuera viable, o al menos barato.
        En cuanto a la energía eléctrica y la vela, no estoy muy seguro, pero controlándo esta para que oscile respecto a la nave u otra vela quizá se podría mover un generador electromecánico.
        En fin, que antes de los años 40 seguro que salen ideas que sí funcionen.
        Saludos.

  6. Decantarse por Urano y renunciar, por tanto, a visitar Tritón (el tercer gran “mundo helado” junto a Europa y Encédalo) sería una lástima. Sobre todo si consideramos que, de realizarse esta misión a Urano, la de Neptuno quedaría ya para la segunda mitad de siglo.

    Personalmente prefiero la misión compleja tipo Cassini, con una cápsula que aterrice en Tritón. Ya que nos proponemos esperar tantos años, al menos que el retorno lo compense.

    1. Es más interesante y sencillo conocer la estructura atmosférica de un gigante de hielo que arriesgarse a aterrizar en un lugar que no se conoce ni los lugares donde se puede aterrizar. Además Urano tiene más peculiaridades y un sistema de lunas desconocido.

  7. Buena reflexión, Daniel. ¿Estaremos aquí para verlo? No es cuestión baladí. Visto lo visto, me daría con un canto en los dientes si pudiera morirme sabiendo que ahí fuera hay una atmósfera con marcadores “habitables”. Si encuentran microorganismos o calamares en Encélado o Europa y lo veo, me pego un tiro yo mismo. ?

  8. La opción de lanzar una sonda tan rapida como New Horizons y aerofrenarla en la atmósfera de Urano. Como experimento!! Eso si adaptando un buen escudo térmico.

  9. Me parece lamentable que no se este diseñando ya las “Cassini” para Urano y Neptuno, misiones Flagship que realmente merecen la pena para estudiar estos gigantes y sus lunas.
    En cambio no sabenos ni cuando tendremos una solo misión sencilla.
    De las cosas que te entristecen y no le encuentras sentido.
    Saludos

    1. Apoyo resolver esta duda. Sería absurdo gastarse 2000 millones, y luego para ahorrarse 100 millones, alargar la misión 10 años. Aunque con las fechas que barajamos, probablemente existirá un BFR para hacerlo a la tercera parte del precio actual.

      1. No estoy tan seguro, el SLS se deshecha y tiene una tercera etapa bien eficiente. El BFR no se “suicida”, luego habría que añadir una tercera etapa integrada en la cofia y la sonda….
        Me sorprende es la falta de una propuesta con el FH. La new Horizons costó 700, debería ser posible apañar un orbitador sencillo. Concuerdo que 12 años es una burrada, hay que decir que las sondas de la NASA luego funcionan bastante bien.

  10. Ya he dicho muchas veces que no me gusta opinar sobre los presupuestos de la NASA a los que no contribuyo.
    No obstante sí digo que me gustaría, por si por casualidad la NASA u otra agencia tuvieran a bien escucharme, que hubiera una sonda que orbite a Neptuno.
    Para mí Neptuno es como matar 2 pájaros de un tiro.
    Por una parte Neptuno es un gigante helado que puede ayudar a entender a los mini-neptunos extrasolares que están tan de moda.
    Por otra parte Tritón es un hermano de Plutón y los objetos transneptunianos. La Pluto-Kuiper Express fue una sonda de sobrevuelo y nos dejó con ganas de más.

  11. tristemente la nasa no tiene suficiente presupuesto para un orvitador pero yo pienso que se podría ser realidad con colaboración internacional ya sea con la ESA o china pero esto ultimo bastante improbable ,esperemos que allá un cambio en el panorama internacional

  12. Con lo que se están gastando en el SLS de más si se podría. Lo de siempre dinero para unas cosas hay pero para otras no, da igual que se pasen de presupuesto.

    Jorge m.g.

  13. Yo no enviaría ninguna sonda a Urano, ni a Neptuno con la tecnología actual (combustibles químicos, radioisótopos RTG , SEP iónicos).
    Mucho más interesantes son algunas lunas de Saturno y Júpiter; así como los planetas interiores y también el sol.

    1. Si hay que dejar algo sin explorar en el sistema solar para estimular la curiosidad de las generaciones futuras. Urano y Neptuno. Los chinos estan centrados en la Luna. Van un paso a la vez.

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