Las misiones de tipo Discovery son la categoría de sondas planetarias más baratas de la NASA, con un precio que no debe superar los 450 millones de dólares. Muchas de las misiones más destacables de la agencia espacial han sido aprobadas dentro de este programa, como por ejemplo Mars Pathfinder, Dawn, InSight o el telescopio Kepler. Para 2019 la NASA decidió sacar a concurso una nueva convocatoria de misiones Discovery con el fin de elegir un máximo de dos sondas —la número 15 y 16, respectivamente— de este programa. Se recibieron unas veinte propuestas —el número preciso no se hace público— y hoy se han anunciado las cuatro misiones finalistas: DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus), VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy), IVO (Io Volcano Observer) y Trident.

Dos —DAVINCI+ y VERITAS— son dos misiones a Venus, el gran olvidado de la exploración planetaria, mientras que IVO tiene como objetivo Ío, el mundo más volcánico del sistema solar, y Trident consiste en una nave para sobrevolar Tritón, el mayor satélite de Neptuno que, además, es un objeto del cinturón de Kuiper capturado. Salvo Trident, todas estas misiones se han presentado en encarnaciones diferentes a convocatorias anteriores del programa Discovery, por lo que ya hemos hablado de ellas en este blog. No obstante, repasemos lo más destacable de cada una.

DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus) es la versión mejorada de DAVINCI, una propuesta que se presentó en la convocatoria Discovery de 2015. Básicamente, se trata de una cápsula que debe estudiar la atmósfera de Venus. Desde los años 80 ninguna nave ha analizado la atmósfera de nuestro planeta vecino. Las sondas soviéticas Venera y VeGa, así como la Pioneer Venus de la NASA desplegaron cápsulas y globos que analizaron la atmósfera venusina, pero la tecnología actual nos permitiría obtener muchos más datos que estas antiguas misiones. En concreto, la prioridad de los científicos es comprobar la cantidad de determinados gases nobles —sobre todo argón, xenón y kriptón— y la proporción de los diferentes isótopos de los mismos. ¿Por qué? Porque estos gases nos darán pistas sobre el origen y la evolución de la atmósfera de Venus y, de paso, de todo el planeta. ¿Fue Venus habitable durante la juventud del sistema solar? De ser así, ¿hasta cuándo? DAVINCI+ debe responder a estas preguntas.

Además, DAVINCI+ será capaz de medir con gran detalle la proporción de deuterio e hidrógeno, así como la de los isótopos nitrógeno-14 y nitrógeno-15, que servirá para refinar los modelos de pérdida de agua que sufrió Venus a medida que se convirtió en el infierno que es hoy en día. Será también la primera misión que mida la proporción de isótopos de xenón en Venus. La cápsula DAVINCI+ viajará a Venus acoplada a un bus orbital de Lockheed-Martin y, tras llegar a su destino, descenderá durante una hora por la atmósfera del planeta. El bus orbital se encargará de retransmitir los datos a la Tierra, aunque no se pondrá en órbita de Venus y finalizará su misión cuando la cápsula sucumba a las brutales condiciones del planeta vecino. DAVINCI+ no ha sido diseñada para sobrevivir en la superficie ni para analizar el suelo venusino —eso sería mucho más caro—, pero se espera que aguante cerca de veinte minutos en la superficie de Venus.

Los instrumentos principales que llevará la cápsula serán el espectrómetro de masas VMS (Venus Mass SPectrometer), basado en el SAM de Curiosity, el espectrómetro VTLS (Venus Turntable Laser Spectrometer) y el instrumento VASI (Venus Atmospheric Structure Investigation), que nos dará información de la temperatura, presión, vientos y otros parámetros atmosféricos. Además, el público podrá disfrutar de imágenes de la superficie tomadas a gran altitud por la cámara VenDI (Venus Descent Imager), un instrumento que usará tecnología de las cámaras MARDI y Mastcam del rover marciano Curiosity. El Investigador Principal de esta misión es James Garvin, del Centro Goddard de la NASA.

Si DAVINCI+ se centrará en analizar la atmósfera de Venus, VERITAS (The Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) deberá abordar la otra gran carencia en el conocimiento de Venus que lastra los estudios sobre este planeta: conocer su superficie a nivel global. Como todos sabemos, es imposible fotografiar en alta resolución la superficie de Venus en el visible por culpa de sus capas de nubes y su densa atmósfera, así que la única posibilidad es usar radares de apertura sintética (SAR) para esta tarea. Sí, las sondas Venera 15 y Venera 16 y, especialmente, la sonda Magallanes cartografiaron la superficie de Venus hace décadas, pero la resolución es insuficiente para descifrar de forma clara las características geológicas de muchas zonas de Venus. La prioridad de VERITAS es identificar las zonas geológicamente activas del planeta y conocer la composición general de cada región (¿dónde están las planicies de basalto? ¿dónde está el granito?).

VERITAS usará un radar SAR avanzado denominado VISAR (Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar) para levantar un mapa global de Venus con una resolución de unos 30 metros (y 5 metros en vertical), aunque en algunas zonas —el 15% de la superficie— podrá alcanzar una resolución de hasta 15 metros. Como comparación, la resolución de Magallanes era de entre 115 y 280 metros, con un máximo de 75 metros en algunas regiones. VERITAS también lleva la cámara VEM (Venus Emissivity Mapper) para ver la superficie de Venus a través de las nubes en cinco ventanas espectrales del infrarrojo, aunque la resolución será inferior a la obtenida mediante el radar. La misión primaria de VERITAS durará 64 meses y se colocará en órbita de Venus mediante un encendido que requerirá una Delta-V de 1,5 km/s. La órbita científica inicial será elíptica, con una inclinación de 89º, pero la órbita final será circular, con una altura de entre 175 y 250 kilómetros. El PI de VERITAS es Suzanne Smrekar, del JPL.

Con respecto a IVO (Io Volcano Observer), hablamos de ella hace poco, así que no hay mucho más que añadir. Se trata de una sonda alimentada por tres paneles solares que debe estudiar cómo se produce exactamente el calentamiento de marea de Ío de cara a comprender mejor la habitabilidad de mundos como Europa o Encélado. IVO despegaría en 2026 y llegaría a Ío en 2031 tras varias asistencias gravitatorias. Durante los cuatro años de misión primaria realizaría diez sobrevuelos de Ío. La órbita de IVO será parecida a la de Juno y estará inclinada unos 45º con respecto al ecuador joviano con el fin de limitar la dosis de radiación a 20 kilorad por sobrevuelo. La dosis total recibida a lo largo de la misión será solo una décima parte de lo que recibirá Europa Clipper. IVO incluye una cámara de alta resolución similar a la cámara EIS (Europa Imaging System) de Europa Clipper, un instrumento de plasma, varios magnetómetros, un espectrómetro infrarrojo y un espectrómetro de masas idéntico al de la sonda europea JUICE. El PI de IVO es Alfred McEwen, de la Universidad de Arizona en Tucson.

Trident es una misión que también hemos mencionado en Eureka. Es la única de las cuatro que no ha sido propuesta con anterioridad a una convocatoria Discovery, aunque fue presentada antes con el acrónimo TRIDENT (Taking Remote and In-situ Data to Explore Neptune and Triton) como una misión más cara y compleja. Sin duda, también es la misión más ambiciosa de las cuatro. Despegaría en mayo de 2026 y luego realizaría tres sobrevuelos de la Tierra y uno de Venus para alcanzar Júpiter. Alcanzaría Neptuno en junio de 2038. La trayectoria de tipo EVEEJN permitirá que Trident estudie también Venus y Júpiter. Para aumentar el retorno científico del proyecto, Trident también realizaría un sobrevuelo cercano de Ío. La carga científica estaría formada por dos cámaras de alta y media resolución, un espectrómetro de plasma para estudiar la atmósfera de Tritón, un experimento de ocultación de radio, un espectrómetro infrarrojo para estudiar la composición de Tritón y un magnetómetro para comprobar la existencia del océano bajo la corteza de hielo. Trident pasaría a una distancia mínima de 500 kilómetros de Tritón y obtendría imágenes del hemisferio que no pudo ver la Voyager 2 en 1989 con una resolución inferior a 200 metros. Usaría un generador de radioisótopos de tipo MMRTG para generar electricidad. El PI de Trident es Louise Prockter, del LPI/USRA.

De estas cuatro misiones, la NASA debe elegir una o dos el año que viene. ¿Cuáles son las favoritas? Difícil saberlo. A diferencia de las misiones de tipo New Frontiers o Flagship, las misiones Discovery no se valoran en función del objetivo que van a estudiar, sino únicamente por la calidad y volumen de la ciencia que van a producir en relación con su presupuesto. Por la experiencia de otras convocatorias, propuestas muy ambiciosas se han quedado fuera ante la imposibilidad de que puedan ser desarrolladas dentro de los límites presupuestarios de una misión Discovery. Por contra, otras muy sencillas —y a priori baratas— tampoco han sido elegidas porque el retorno científico se consideró escaso o poco relevante. Puesto que los detalles técnicos de cada propuesta no se hacen públicos, es difícil juzgar cuál de las cuatro tiene más posibilidades, pero si hay que mojarse, ahí va mi apuesta: VERITAS e IVO. La primera es una misión tecnológicamente asequible y poco arriesgada que nos aportaría muchísima información sobre Venus. DAVINCI+ es también relativamente simple, pero la prioridad de la mayoría de la comunidad científica con respecto a Venus es disponer de mapas de alta resolución que permitan discriminar entre modelos básicos que expliquen el presente y el pasado del planeta. Misiones posteriores, como Venera-D, ya podrán analizar en detalle la atmósfera y la superficie.

Por su parte, entre IVO y Trident, está claro que la primera es mucho más sencilla de llevar a cabo. Enviar una sonda de tipo Discovery con RTG a los límites del sistema solar es una tarea casi imposible. Además, muchos científicos planetarios ven en Trident una amenaza que podría retrasar aún más el lanzamiento de una sonda avanzada para el estudio de Urano o Neptuno. Por contra, IVO deberá explorar un mundo genuinamente único y se beneficiaría de la tecnología de Juno. Además, podrá crear sinergias muy interesantes con las futuras misiones Europa Clipper y JUICE. Por supuesto, existe otra posibilidad: que se aprueben VERITAS y DAVINCI+. En ese caso, la comunidad de investigadores de Venus estará más que satisfecha.

Referencias:

• https://www.nasa.gov/press-release/nasa-selects-four-possible-missions-to-study-the-secrets-of-the-solar-system