Siguiendo los pasos de la New Horizons: un orbitador para Plutón

Por Daniel Marín, el 7 noviembre, 2019. Categoría(s): Astronáutica • NASA • Plutón • Sistema Solar ✎ 85

Antes de 2015 muchos esperaban que Plutón fuese un «aburrido» y pequeño mundo congelado sin ninguna actividad geológica digna de mención. Pero cuando la sonda New Horizons de la NASA sobrevoló el planeta enano el 14 de julio de ese año, la sorpresa fue mayúscula: inmensos glaciares de nitrógeno, montañas de hielo de agua, criovolcanes, cordilleras con picos cubiertos de nieve de metano, sustancias orgánicas en la superficie, varias capas de neblina flotando en la atmósfera y hasta un posible océano subterráneo global. En definitiva, un mundo complejo y fascinante. Pero todo lo que sabemos de Plutón fue gracias a un breve sobrevuelo de unas pocas horas y fuimos capaces de contemplar el 40% de la superficie en una resolución relativamente elevada. Seguro que este planeta enano guarda aún muchos misterios, aunque no volveremos allí hasta dentro de varias décadas. ¿O no?

Una sonda en órbita de Plutón pasa sobre Caronte. Se aprecia la estela de xenón de sus motores iónicos (Ron Miller para la revista Astronomy).

El sentido común y la opinión de la mayoría de expertos en la comunidad científica sugieren que, después de Plutón, deberíamos estudiar otro planeta enano del cinturón de Kuiper —o, al menos, Tritón— para comparar sus características y saber así hasta qué punto Plutón es único. Pero la complejidad de Plutón ha derribado este paradigma. Desde mediados de 2017 hasta mediados de este año el equipo de la sonda New Horizons del SwRI (Southwest Research Institute), liderado por el famoso Alan Stern, ha llevado a cabo un estudio para analizar la viabilidad de enviar un orbitador a Plutón. Es decir, una nave que no se limite a pasar de largo a toda velocidad, sino que se quede estudiando el planeta enano a su alrededor durante años.

La atmósfera de Plutón vista a contraluz por la New Horizons (NASA/JHUAPL/SwRI).

Propuestas de orbitadores de Plutón ha habido unas cuantas, pero el principal logro del estudio de Stern y su equipo ha sido demostrar que un orbitador podría usar Caronte, el mayor satélite de Plutón, para realizar maniobras de asistencia gravitatoria y estudiar así el planeta enano y el resto de lunas en profundidad. Además, Caronte permitirá que el orbitador abandone la gravedad de Plutón para seguir de largo y explorar otro planeta enano y varios objetos del cinturón de Kuiper más pequeños similares a Ultima Thule. Vamos, lo mismo que hizo la sonda Dawn, pero en el cinturón de Kuiper en vez de en el cinturón de asteroides. Al ser capaz de estudiar otro planeta enano, la propuesta de orbitador de Stern ya no entra en conflicto con los intereses prioritarios de la comunidad científica.

Sputnik Planitia, el mayor glaciar del sistema solar, compuesto por hielos de nitrógeno y monóxido de carbono (NASA/JHUAPL/SwRI).

El orbitador tendría una masa de 2340 kg, o sea, casi cinco veces más que la New Horizons (la mayor parte de la masa es combustible). Con el fin de desentrañar los misterios de Plutón, la nave llevaría nuevos instrumentos, como por ejemplo un radar que estudiará el subsuelo de Plutón —para averiguar la profundidad de los glaciares y si algunas montañas de hielo de agua flotan sobre los mismos—, un magnetómetro para aclarar —junto con el radar— si hay o no un océano subterráneo y un lídar para levantar un mapa en tres dimensiones de todo Plutón, incluyendo la región que esté en sombra por culpa del invierno cuando llegue la nave. Otra novedad es que usaría una antena de ganancia principal más grande y un transmisor diez veces más potente que los de la New Horizons. Para reducir costes, la New Horizons usó una antena relativamente pequeña, aunque, a cambio, el envío de datos del sobrevuelo se prolongó durante más de un año. Esta técnica es inviable para un orbitador, pero pese a todo es una buena estrategia, por lo que una solución de compromiso es que la sonda contacte con la Tierra solamente una vez cada mes o medio mes. Además, llevaría volantes de inercia para controlar la orientación de la sonda y reducir el gasto de combustible. De paso, al ser un orbitador, se podrán usar fácilmente las variaciones en la frecuencia de la señal de radio para estudiar el campo gravitatorio de Plutón y, por ende, su estructura interna.

Posible arquitectura de misión de una sonda en el sistema de Plutón con trayectoria de escape usando maniobras de asistencia con Caronte (SwRI).

De ser aprobada, la misión despegaría en 2028 mediante un cohete gigante tipo SLS y realizaría una maniobra de asistencia con Júpiter en octubre de 2030. Esta maniobra es similar a la que realizó la New Horizons y servirá para acelerar la velocidad de la sonda y, por consiguiente, reducir el tiempo de vuelo significativamente. Pese a todo, recordemos que hablamos de un orbitador, así que la nave no puede ir demasiado rápido o, si no, no tendrá combustible suficiente para colocarse en órbita alrededor de Plutón. Por eso la sonda llevará un sistema de propulsión eléctrico con motores iónicos basados en los de la sonda Dawn. De esta forma, comenzará a frenar años antes de llegar y así reducirá la masa de propergoles hipergólicos necesaria para el impulso de inserción orbital definitivo. En el caso de la propuesta de Stern, la sonda comenzará a frenar en 2046 y finalizará la maniobra en 2059 (!!). Como eso significa que es muy probable que muchos no estemos por aquí para verlo, Stern y su equipo dejan la puerta abierta a usar un reactor nuclear —como el Kilopower— en vez de generadores de radioisótopos (RTGs) que puedan acortar estos tiempos. Después de dos años estudiando el sistema de Plutón, la sonda usaría la gravedad de Caronte para seguir hacia otros objetivos del cinturón de Kuiper y completar así su misión de varias décadas.

Ejemplo de misión que, tras orbitar Plutón, sobrevolaría otros cuerpos del cinturón de Kuiper antes de entrar en órbita alrededor de 2002 MS4 (SwRI).

Esta propuesta de Stern y su gente es fascinante, pero todavía tiene unos cuantos flecos que hay que detallar, como es el empleo de motores iónicos alimentados por RTG o reactor nuclear, las comunicaciones o la trayectoria tras el estudio del sistema de Plutón. Por este motivo, la NASA ha accedido a financiar un estudio adicional al del SwRI para saber hasta qué punto una misión así es factible. A partir de este nuevo estudio la comunidad científica deberá decidir si incluye a Plutón en el Decadal Survey de 2022, la «biblia» que recogerá las prioridades a la hora de explorar el sistema solar a lo largo de la próxima década.

Referencias:

  • http://www.astronomy.com/magazine/2019/10/return-to-pluto


85 Comentarios

  1. Sería extraordinario poder realizar esta misión, y se tiene la oportunidad de poderla realizar lo más pronto que es posible. Ya no sé si llegaría a ver sus resultados, a menos que se pueda acortar el tiempo de trayecto, pero bien valdrá la pena si nuestros descendientes pueden conocer Plutón más en detalle.

    1. Chupito.
      Jajajajajajaja
      Una misión muy interesante.
      Pero igual que muchos de los que leemos este blog posiblemente no veamos la llegada de la sonda a Plutón.

      Un artículo magnífico como siempre.

      Gracias Daniel.

  2. Pues iba a decir que le veía a esto pocas posibilidades pero si le da por decir que hay que lanzarlo en un SLS y meterle un reactor nuclear lo mismo consigue apoyo político.
    No sé, en 2028 estaremos en plena carrera lunar y quizá a Marte, ¿bajo qué tipo de programa se financiaría esta sonda, una Flagship? No lo veo, no lo veo.

  3. Con un reactor nuclear no puede ser porque eso está prohibido por la “Federación de Planetas Civilizados de la Galaxia”.Mandar sondas con reactores nucleares pone en peligro el Cosmos.Ellos tienen la capacidad de sabotear la sonda e incluso de hacernos pensar que ha sido fallo nuestro.

    1. Tienes razon, es mejor emplear un buen motor de impulso alimentado por un reactor de fusion nuclear -los cruceros corren que se las pelan con ellos- o mejor aun un propulsor hiperespacial -para poder mover una nave de batalla-.

    2. El Gobierno Federal de los Planetas del Cinturón de Orión de la Via Lactea autorizó la semana pasada el uso de reactores nucleares en la región. Siempre y cuando cumpla con las condiciones y requisitos de la Agencia Interestelar del Cinturón de Orión Sergéi Koriolov.

    3. Al mundo vendrán, dentro de poco, 13 millones de naves de alguna confederación intergaláctica, de Ganímedes, de Constelación Orión, de Raticulín, de Alfa, de Beta, de Omega…

    4. Nepuonucemo: supongo que sabes que solo en el universo observable hay más de 100 mil trillones de reactores nucleares naturales (o sea, estrellas) …

  4. Con propulsión nuclear térmica seguro se alcanzaría a mediados de la decena de 2030 como máximo, pero debido a la fobia por todo lo nuclear (a regañadientes se aceptan los RTG porque no queda de otra -fíjense que la palabra nuclear no aparece en el nombre, puede que ese sea el truco-) eso no sera posible.

    1. Opino lo mismo. Para mí, hay que dar prioridad a Urano y Neptuno. Ahora mismo ni siquiera hay presupuesto para estudiar los dos a la vez (al menos NASA&ESA no pueden, a ver si se suman más países…), así que me temo que el estudio a fondo de Plutón tendrá que esperar. Saludos

  5. Pues en 2059 yo tendré 95 años, así que no veo motivos para el pesimismo. Pienso seguir aquí dando por saco. 😄

    En serio, está misión y otras similares necesitan sí o sí de propulsión nuclear eléctrica. Sólo así se puede reducir la duración de las fases de crucero a tiempos razonables. Pretender usar RTG para esas misiones es un dislate.

    1. Parece Hilario, que tenemos motivos para la esperanza…

      En el presupuesto aprobado por el Senado, para 2020:

      https://spacenews.com/senators-introduce-new-nasa-authorization-bill/

      The act requires NASA to develop a plan by the end of 2021 on how it will perform a flight demonstration of nuclear thermal propulsion technology by 2024. Language in separate appropriations bills has provided funding for such work and also set a 2024 deadline for a flight demonstration, but gave few details on how that technology, which could significantly decrease travel times for Mars missions, would be tested.

      El Senado y luego pasará por el Congreso, con ambos partidos de acuerdo…quiere que la NASA empiece a desarrollar en serio, una nave nuclear prototipo para un viaje inaugural en 2024…Aquí la cosa parece que se pone buena para el Kilopower, y quizás para el motor iónico X3 😉

      Si todo va bien, parece que en el Congreso están buscando el siguiente mega proyecto post SLS…y todo parece indicar que serán las naves nucleares, cosa que para nosotros es miel sobre hojuelas…

      1. A ver, ERICK, no confundamos conceptos.

        Esa propuesta del Senado de EEUU para el presupuesto de 2020 se refiere a “nuclear thermal propulsion technology”, es decir, propulsión nuclear térmica (NTR o NTP): Emplear un reactor nuclear como fuente de energía para el calentamiento de una masa de reacción (habitualmente hidrógeno, pero también serviría el metano o, ya puestos, la cerveza), que es expulsada a alta velocidad por la tobera. Su rendimiento en Isp es del doble de un sistema químico criogénico. Vamos, el motor NERVA de los 60 y sus variantes.

        Otra cosa es la NEP o “propulsión nuclear eléctrica” en la que un reactor nuclear genera grandes cantidades de electricidad para alimentar un motor eléctrico (iónico). Esto y no otra cosa es el KILOPOWER: un proyecto iniciado en 2015 en colaboración con el laboratorio de Los Álamos que tiene por objetivo construir reactores espaciales de fisión capaces de producir entre uno y diez kilovatios (KW) de potencia eléctrica durante 12-15 años. Actualmente ya existe un prototipo llamado KRUSTY (“Kilopower Reactor Using Stirling Technology”), un dispositivo de 2 metros de altura y 134 kilos de peso alimentado por 28 kilos de uranio 235 capaz de generar 1 KW de energía. Las pruebas comenzaron en noviembre de 2017 y han continuado hasta marzo de 2018 en las instalaciones del Nevada National Security Site. El año pasado se logró mantener funcionando el reactor 28 horas seguidas alcanzando temperaturas de 850º C y generando 5,5 KW de potencia eléctrica. En 2020-21 se dispondrá de un demostrador tecnológico operativo.

        Un reactor compacto de este tipo es ideal para misiones robóticas al espacio profundo y ya hay propuestas en tal sentido como la misión TSSM (Titan Saturn System Mission), que se propulsaría con un sistema eléctrico alimentado por una planta Kilopower de 1 KW de potencia eléctrica, o la más ambiciosa misión Orbitador Quirón, una sonda de 4 toneladas (con 80 kilos de carga científica) impulsada por tres propulsores de iones de 7.000 W y 1.600 kilos de xenón, alimentados por un reactor de 8 KW generados por 75 kilos de uranio. La duración de la misión sería de 13 años.

        Resumiendo; una cosa es un sistema NTR/NTP (Nuclear Thermal Rocket / Nuclear Thermal Propulsion) y otra un sistema NEP (Nuclear Electric Propulsion). Esta última sería la que usara un motor derivado del X3. Incluso cabría usar un NTR para inyectar en órbita interplanetaria una nave y luego usar la energía del reactor para un sistema NEP: es lo que se denomina motor nuclear bimodal.

        Saludos

        1. Muy bien explicado Hilario, si parece que la apuesta fuerte del Senado, es por la nuclear térmica…

          Aunque como bien dices, llevan años investigando la NEP, con el Kilopower… mí me gusta mucho más esta última…

          Lo que parece claro es que la Nuclear en general, vuelve a entrar en los planes de la NASA y el congreso…

        2. Ufff, el motor X3 necesita al menos 100 kW de potencia eléctrica, no?
          Quiero decir, va mucho más avanzado el motor iónico que la forma de alimentarlo de electricidad.
          Con paneles solares necesitamos el doble de tamaño que los del PPE de la Gateway, que dan 50 kW, creo. Si ponemos varios, ya ni te cuento.

  6. No sé si estaré equivocado, pero creo que la forma de propulsión disponible que da más velocidad en menos tiempo son los cohetes químicos.
    ¿Alguna vez se han ensamblado múltiples etapas propulsoras químicas en órbita baja, cargadas de combustible, que se hayan puesto en órbita con lanzamientos independientes?

    ¿Un montaje así podría llevar una sonda a Plutón a tiempo de que lo veamos la mayoría de los que leemos este blog?
    Quizá podría reservar una última etapa para frenar y ponerse en órbita.

    1. Eso lo he pensado yo varias veces. Un “tren” de segundas etapas cargadas de combustible, a continuación la sonda (y sus propias reservas de combustible completas, motores iónicos y demás, para poder maniobrar con relativa libertad en Plutón y en el Kuiper) y, delante, la última (o dos últimas) etapas apuntando al contrario. Un diseño anidado me parece más estable en tránsito, pero no sé cómo se inestabilizaría al ir perdiendo masa de un lado cada vez en los sucesivos encendidos…

      Sea como sea, para desecharlas, órbita de colisión con Júpiter o Saturno… para no dejarlas por ahí rondando.

      1. No hay ningún problema en dejarlas por ahí rondando como dices. El sistema solar es tan abrumadoramente inmenso que es como escupir en el mar. Una etapa de 10 o 20 metros de largo es a la distancia sol-plutón lo que un átomo es a unos 300 metros…

      2. Pienso que no haría falta que las etapas de frenado fueran por delante apuntando hacia atrás. No habría más que girar media vuelta. Pueden estar todas las etapas en línea o en paralelo detrás de la nave, así no sufriría la presión de etapas colocadas delante cuando le empujan las de atrás.

        1. Lo de poner las de frenado delante (que en ese caso sí me decanto por un diseño anidado a lo “Zero To Infinity” es más por usarlas como escudos contra el polvillo y micrometeoritos, para proteger a la sonda.

          He hecho un dibujillo rápido en Paint para ilustrar la idea (y, de paso, le he puesto un contenedor para un reactor Kilopower y para ir soltando unos cuantos cubesats por ahí)

          1. Está bien el dibujo.
            Pienso que el escudo amtiimpactos sólo serviría para pequeños impactos desde delante, pero la sonda puede recibir impactos a tanta o más velocidad desde cualquier dirección. Sobre todo de rayos cósmicos, ante cuya velocidad la de la sonda es insignificante. Supongo que es un riesgo que asumen todas las naves espaciales.

          2. En principio, la idea del escudo es contra micrometeoritos, cuya mayor probabilidad de impacto es al frente (que no la única, como bien apuntas). En lo relativo a rayos cósmicos, no hay nada que hacer: soportarlos y ya.

            Lo que se me ocurre es que el escudo igual, dependiendo de la trayectoria de la sonda, podría usarse después para proteger una sonda de descenso a Neptuno, por ejemplo, soltándolo “de camino” y con la sonda guardadita en su centro, comunicándose con la propia nave o con los cubesats de repetición que fuese soltando.

            Como ves, soy de aprovechar más una gran masa múltiple que poner toda la carne en el asador para una sola sonda. De mis años de conductor profesional, sé que hay que aprovechar los viajes, jajajajajaja.

            Salu2.

    2. A ver, señores, ¿toca repasar la ecuación del cohete?

      A fecha de hoy, la propulsión química es la que mayor EMPUJE proporciona en menos tiempo, pero son los sistemas iónicos los que permiten alcanzar una mayor velocidad final a cambio de un empuje considerablemente menor.

      Y sí, es posible montar en órbita un “tren” de fases para acelerar una nave, pero hay que saber qué razón de masas estamos dispuestos a tolerar, pues las prestaciones de un sistema de propulsión están limitadas por la velocidad de salida de los gases en la tobera. Os recuerdo que la ecuación del cohete nos da la velocidad final del vehículo (DeltaV) como resultado de multiplicar el logaritmo natural o neperiano de la razón de masas por la velocidad de los gases expulsados:

      DeltaV = n[VxLn(R)]

      n= etapas del cohete
      V= velocidad del chorro
      Ln= logaritmo natural
      R= Razón de masas

      Por ejemplo, con un sistema criogénico y dos etapas en órbita de igual rendimiento, y gastando todo el combustible, tendríamos:

      DeltaV = 2*[4500*Ln(10)]= 2*[4500*2,30]= 2*10361,63= 20.723,27 metros/segundo.

      O lo que es lo mismo: nuestro cohete alcanzará una velocidad máxima de 20,72 km/s. A más etapas, más velocidad, pero incrementando la razón de masa. Sabiendo el tipo de propulsor (velocidad del chorro) y el DeltaV de la misión, podéis calcular la razón de masas:

      RM = e^(DeltaV/V)

      donde el número “e” es elevado al resultado de dividir el DeltaV por la velocidad del chorro (V).

      Ya os advierto de que os podéis encontrar con razones de masa absurdas.

      Lo tenéis todo en mi libro… 🙂

      1. Hilario, una pregunta, por simple curiosidad:

        Para una sonda, que tiene relativamente poca masa… ¿sería factible un sistema de propulsión tipo Orión pero con alto explosivo convencional?

        Quiero decir: una vez puesta la sonda en órbita, usar una etapa Orión con explosivos compactos convencionales (no nucleares) para acelerarla, o frenarla cerca de su destino (Neptuno o Plutón, en este caso), y mantener la SEP para maniobras o para una nueva aceleración hacia el Kuiper.

        No sé cuál es la potencia explosiva máxima conseguida con convencionales, ni cuánto se pueden compactar, ni cuál sería el peso total de la carga explosiva, ni si son estables en el ambiente del espacio… Vamos, que podría ser perfectamente una soberana memez… Pero me gusta explorar posibilidades, aunque luego resulten ser una tontería.

        Gracias por tu tiempo.

    3. Por favor, no hace falta realizar ese montaje orbital de etapas: basta con repostar una Starship en órbita para obtener resultados parecidos con un coste mucho menor.

      Elon habló de un mini-Starship desechable aligerado de 40 toneladas, con 3 Raptors Vacuum, sin patas, sin alas, etc. llevando un cargamento de sondas interplanetarias basadas en el bus Starlink.

      Se reposta la Starship en órbita y empieza a viajar hacia el sistema solar exterior:
      Con un ISP de 380 s, 1200 t de propelente y 20 toneladas de sondas tenemos más de 11 km/s de Delta-V.

      Una vez quemado el combustible de la Starship, se liberan las sondas (también se pueden lanzar por etapas reencendiendo la Starship).

      Cada sonda tiene un ISP de 1500 s y un Mass Ratio de 2.
      Eso le proporciona -a cada sonda- más de 10 km/s de Delta-V adicionales para alcanzar su destino final.

      Una mini-Starship cuesta una miseria: menos de 10 millones de dólares. No hay problema en desecharla.
      Con Starship y el repostaje orbital puedes conseguir un Delta-V de más de 20 km/s con un enjambre de 20 toneladas de sondas interplanetarias.

      En cuanto al viaje tripulado a Marte, lo mismo: no hace falta acoplar un montón de etapas propulsoras, basta con repostar una Starship en LEO.
      Y es mucho más barato y limpio, en vez de ir dejando un rastro de basura espacial.

      Y, en última instancia, podríamos ensamblar múltiples mini-Starships para conseguir un Delta-V final de espanto.

      1. Starlink usa paneles solares, olvídate más allá de Júpiter.
        Pero, además, con la limitada capacidad de maniobra y de instalar instrumentos de todo tipo, tendrás una capacidad limitada de hacer ciencia.
        Eso sí, de lo que puedas hacer, podrás hacer mucha cantidad.

        1. Pues lanza otro tipo de sondas! También pueden ser nucleares.
          Lo de Starlink era el ejemplo concreto que puso Elon.

          Vaya, no es que un cohete con capacidad para 100+ t no pueda llevar cualquier tipo de sonda.

  7. Opino que la NASA debería de asociarse con la ESA para sacar adelante una sonda como la propuesta POP que podría lanzarse con un Falcon heavy o un Ariane 64 o mejor que la ESA se asocie con Canhina para poder verla despegar lo antes posible

  8. Si se aprueba la mision y esos tiempos son los que se plantean, mas vale que lo de la reencarnacion o las ideas transhumanistas de poder volcar la mente en un ordenador sean ciertas para que podamos verlo -o no porque a saber como estara el mundo en el 2059 con por ejemplo el tema del calentamiento global a este paso-.

    Propulsion nuclear YA, que esos tiempos incluso con asistencias gravitatorias de por medio son disparatados.

    1. Las reservas de petróleo son finitas. No sabemos cuanto hay, pero, si conseguimos terminar el diseño de una planta de fusión, quizás sea más barato que usar petróleo. Además, a medida que se vaya gastando, se irá encareciendo y siendo menos competitiva, respecto a las renovables.
      No podremos estar 200 años con el uso de petróleo, porque no hay tanto. Cada vez es más difícil de extraer. Quizás el punto álgido sea dentro de 20 años, quizás 50, o quizás 100, pero no es infinito.
      China, uno de los países contaminantes tiene actualmente 13 plantas de fisión, pero está construyendo 33 más, con lo que se reducirán bastante las emisiones de CO2.

  9. LA SONDA:

    Que buena oportunidad para una misión del tipo ICE (https://danielmarin.naukas.com/2010/12/24/tsiolkovsky-la-urss-a-la-conquista-del-sistema-solar-exterior/) con motores SPT-140 de OKB Fakel unidos uno de los 18 reactores espaciales Topaz II (de 5 kW de potencia, frente al 1 kW del Kilopower) almacenados desde los 90 por Rosatom (se probarón con éxito 7 en caliente en hasta 1995).

    APORTACIONES:

    – Los estadounidenses pondrían al aviónica (ya que Rusia no dispone de electrónica testeada en espacio profundo, dada su menor experiencia actual) y el instrumental (es su sonda).

    – La aportación rusa podría definirse en la puesta a punto de uno de los reactores Topaz II (como los motores NK-33 para el Antares en los años 2010), el suministro de los modernos motores iónicos rusos SPT-140 y el lanzamiento de la sonda completa con el módulo de propulsión Fregat (con un Angara A5 Block-DM o Proton-M Block-DM, el Block-DM se acoplaría a la etapa Fregat, tal como se propuso hacer para combinarlos en los años 90).

    – La factible aportación europea de dos aterrizadores “drop zond”, basados en las propuestas de sondas MetNet (https://danielmarin.naukas.com/2009/05/13/metnet-mpm-espana-en-marte/) y Eos(Eole)-VeGa (https://danielmarin.naukas.com/2011/03/01/el-primer-globo-en-otro-mundo/); modificando los penetradores marcianos de la MetNet para convertirlos en dos ballutes (https://danielmarin.naukas.com/2017/10/12/una-sonda-para-aterrizar-en-pluton/) con la aportación de la experiencia francesa en Eole/Eos y rusa en las sondas VeGa. El CNES francés, el INTA/CDTI español y el FMI finés podrían promoverlo dentro de la ESA.

    ESTRUCTURA DE LA SONDA:

    – Una etapa Fregat integradora de la sonda y alojamiento de las “drop zonds” (dos duplican las posibilidades de éxito), de forma similar a la configuración propuesta para la Phobos-Grunt, dejando toda la zona de carga de la etapa superior para alojar la sonda en sí. Los motores SPT-140 se montarán en dos plataformas basadas en los paneles solares del aterrizador de la Fobos-Grunt (plegadas en la configuración de lanzamiento) montadas en los laterales de la etapa (los no ocupados por los “drop zond”) y apuntando a hacia atrás. La intención es combinar un sistema de propulsión hipergólico-iónico y un control de actitud inercial (con los volantes de inercia).

    – El reactor apuntará hacia arriba para reducir la exposición a la radiación del instrumental y porque el escudo protector de la sonda respecto del reactor será un óvalo de wolframio (más ligero que el plomo y con propiedades similares*) con la aviónica e instrumental vital en su interior. Lo que amumenta las posibilidades des supervivencia de la sonda y permite el uso de ese punto ciego provocado por el reactor y su escudo para minimizar por interposición y orientación la exposición a la radiación de cuerpos celestes masivos (Jupiter, Saturno, Neptuno u Urano) durante la travesía a Plutón (con probables asistencias gravitatorias).

    – Los instrumentos se alojarán a lo largo de un anillo bajo el escudo y sobre la etapa Fregat, apuntando al exterior.

    – Los volantes de inercia de alimentación nuclear (muchos y duplicados ante fallos) se alojarán en el interior del cilindro bajo el reactor, de tal forma que permitan orientar y hacer rotar la sonda para permitir la orientación correcta de la sonda y de los distintos instrumentos para que tengan al alcance los elementos estudiados sin necesidad de brazos extensibles o robóticos que encarezcan la sonda.

    * El interés ruso en esta sonda estadounidense se verá motivado por la posibilidad vender a la NASA a alto precio con un coste bajo, tener la posibilidad sin riesgo de testear la electrónica de alto rendimiento rusa y el conjunto de la plataforma Fregat (UVML) para vuelos en espacio profundo de cara a Boomerang y Laplace-P. Así como, en conjunto con Europa, lanzar una msión de aterrizaje a Plutón (Exomars se quedaría corto frente a este hito). Total, Lavochkin ya trabajó en globos en las VeGa y trabaja en la nueva Venera-D; y en escudos inflables en el desarrollo de la MetNet.

    Para la ESA es una forma de compensar retrasos y combinar con su programa de exploración del sistema solar exterior (JUICE).

    Y para EE.UU., es una forma de permutar su intervención en la Venera-D y reducir la necesidad de desarrollar la tecnología necesaria y ser estafado por más contratistas. Pudiendo sacar algo en claro en medio de la que tienen montada, algo para sacar un poco de pecho; y si no sale tampoco salió tan caro…..

    1. Excelente comentario GM, ojalá se hiciera algo así en el marco de la colaboración post Venera-D…precisamente no nos sobran sondas a los planetas exteriores…

      Dos preguntas, ¿el SPT-140, lo produce bajo licencia SSL (Maxar) o se los vende para sus buses-satélites la OKB Fakel?

      He encontrado un muy interesante pdf, sobre estos motores, para la próxima misión Psyche, que fabricará la sonda Maxar…

      https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20180005324.pdf

      También está este antiguo de la NASA…

      //ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19980016322.pdf

      Y aquí Maxar hablando de sus motores para sus satélites producidos por SSL:

      //sslmda.com/html/pressreleases/2018-12-19-Maxars-SSL-Highlights-its-US-Industry-Leadership-in-Next-Generation-Solar-Electric-Propulsion.php

      ¿Te parecen mejores los SPT-140, que los AEPS del PPE para la Gateway, de Aerojet, o los T6 de Quinetiq usados en la BepiColombo?

      //en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Electric_Propulsion_System

      //epic-src.eu/wp-content/uploads/23_EPICWorkshop2017_QinetiQ_EPIC_Madrid-2017.pdf

      un saludo

      1. Uh, en cuanto a empuje, el paper que has adjuntado dice que el SPT-140 produce casi 300 milinewtons con 4.5 kW de potencia eléctrica.
        El AEPS da 600 milinewtons, pero consume 12.5 kW.

        Ops, me encantaría una entrada sobre motores iónicos, de plasma y demás, algún día…

      2. Los SPT-140 de OKB Fakel (el líder mundial) son los mejores actualmente. No obstante, su elección en la propuesta anterior iba más orientada a usar el más fiable, disponible y barato motor; así como para encuazar la aportación rusaen lo más notable que puede aportar. Si se proponen motores estadounidenses igual de competitivos, económicos y operativos la cosa cambiaría.

        1. Muchas gracias por la respuesta GM, si la OKB Fakel, es una de las joyitas que guarda Roscosmos, bajo su arsenal espacial…

          Y como dice pochimax, ojalá Daniel nos deleite en un futuro en el fascinante mundo de los motores iónicos y de plasma…

    2. PUNTUALIZACIÓN:

      Las reservas de xenón para alimentar al SPT-140 irían ubicadas en los depósitos extra de combustible esféricos, en la parte superior de los lados de la etapa, y aquel con forma de anillo, situado en torno al motor principal S5.92 de la Fregat.

      Los cuales, ya se añaden a la Fregat en su versión pesada (Fregat-MT) con N2O4/UDMH. Creando, a su vez, un escudo protector (que actúa junto al escudo protector del reactor como un faldón, y pantalla protectora de popa, en el caso del depósito con forma de anillo) ante la radiación para la etapa Fregat y sus elementos internos en el espacio profundo.

      Por último, las plataformas laterales de la Fregat con los SPT-140 irán recorridas por conductos con el xenón rumbo a los dispositivos propulsores; lo que actuará como escudo anti-radiación de facto.

  10. El egoismo de la “prisa” en el viaje no me parece una buena receta. Sino lo vemos algunos, mala suerte, haber nacido más tarde….

    Creo que debe ser un programa de exploración ambicioso en sus objetivos, pero con la cuestión del “tiempo de viaje” en segundo plano. Opino.

    1. En parte de acuerdo.
      Es una cuestión de costes. Si lanzar una sonda rápida cuesta tanto como otra sonda nueva, prefiero que se lancen dos sondas lentas.

      1. Creo que una sonda en camino, sin hacer ciencia, puede costarle a la NASA del orden de 20 millones de dólares al año. Así que si lanzas rápido y llegas cinco años antes te ahorras 100 millones. Sin embargo, es muy probable que ahorrarte cinco años de viaje te pueda suponer una cantidad de dinero muchísimo más grande en el lanzamiento, por acoplamientos en órbita o por el uso del SLS (al menos con los medios actuales).
        De momento no salen las cuentas, me parece a mí. En el futuro, ya veremos.

    2. El problema no solo son los plazos, es que este tipo de sondas se lanzan con cuentagotas. De cuando en cuando lanzan una.

      La excusa que ponen siempre es que son muy caras. Algo que resulta que no es cierto, los absurdos sobrecostes del SLS y el James Webb demuestran que el dinero está muy mal gestionado.

      Si viviesemos en un mundo ideal estaríamos enviado sondas a todos los rincones del sistema solar sin parar. Entonces a partir de un año determinado estaríamos recibiendo datos y más datos de cada una de ellas, en paralelo. Eso es ciencia con mayúsculas.

      Pensar en crear una sonda y esperar que llegue a destino para que los resultados los vean nuestros hijos o nietos… es casi un brindis al sol. Hay poco interés, muchos sobrecostes, enchufados que viven el cuento y políticas cambiantes a cada administración. Así se hace lo que se puede, pero no es lógico.

      Dentro de unas décadas cuando la tecnología avance de verdad, quizás enviemos sondas a otros sitemas solares. Esta vez si como legado para futuras generaciones, que serán quienes disfrutarán de esos datos.

  11. A mí personalmente no me motivan misiones que no voy ver finalizadas, la verdad. Prefiero disfrutar de lo que me queda. Además, este tipo de misiones son peligrosillas: ¿Y si aparece una nueva tecnología distruptiva que permita llegar a Plutón en la mitad de tiempo?

    Lo dicho, misiones de más de 10-15 años (o al menos que comiencen el retorno científico en ese tiempo) no me molan.

    1. Qué lástima, nunca se podrá enviar nada más lejos de la órbita de Saturno, se quedarán sin investigar cientos y cientos de cuerpos que están demasiado lejos.

  12. Ese Ex-planeta expulsado llamado… como se llamaba …. Asi, pluton.

    De acuerdo con la unión astronómica Internacional: plutón no es un planeta. Nunca lo ha sido y nunca más lo sera, pluton es parte de otros objetos del sistema solar, que no gozan de unas dimensiones suficiente como para tener una gravedad que limpie su atmósfera de basura a su alrededor, es decir, no cumple con una de las funciones básicas que si cumplen el resto de planetas de nuestro sistema solar.

    El Chiquitín rarito, no es normal, su órbita no es circular al sol como los demás planetas (su orbita es elíptica), además esa orbita tiene una inclinación diferente al resto de planetas, con respecto al sol. Por esto y otros motivos, la unión astronómica Internacional lo a expulsado del salon de la fama de los poderosos y bien ponderados planetas de siempre como Marte, el planeta ROJO por excelencia.

    Bye… bye…

    El actual administrador de la NASA, intenta revertir la decisión tomada por la unión astronómica Internacional, en su terquedad por devolverle al objetito ese, su status; a dicho que pluton es un oceano de vida viviente y para comprobarlo se enviarán Sondas a perforar el hielo, además, de no encontrar nada agregó que la definición de planeta es lo que diga estados unidos y no lo que piense todo el mundo, que para eso son las Sanciones.

    Pobre perro. … el de Mickey Mouse que también se llama como el planeta, y había sido nombrado asi, para que los niños en las escuelas recordaran al planeta rarito del sistema solar. Bye… Bye…
    https://youtu.be/BPIhTJerQrE

    Paz y bien.

     

     

    1. “…su órbita no es circular al sol como los demás planetas (su orbita es elíptica)…” 1º Ley de Kepler: La órbita de los planetas es elíptica con el Sol en uno de sus focos

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Por Daniel Marín, publicado el 7 noviembre, 2019
Categoría(s): Astronáutica • NASA • Plutón • Sistema Solar