Dragonfly: estudiando los mayores campos de dunas del sistema solar

Por Daniel Marín, el 8 junio, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Saturno • Sistema Solar • Titán ✎ 158

Pocos mundos hay en el sistema solar más fascinantes que Titán. Mares y lagos de metano y etano líquidos, sustancias orgánicas complejas, posible criovulcanismo, lluvia de metano… En 2005 la sonda europea Huygens nos permitió vislumbrar fugazmente cómo es la superficie de esta luna de Saturno. Pero está claro que un cuerpo tan complejo merece una exploración más detallada. Afortunadamente, ya hay una misión en camino. En 2027 debe despegar Dragonfly, un dron nuclear que volará por los cielos de Titán a mediados de los años 30. Dragonfly se puede considerar en realidad el equivalente a un rover marciano, ya que para explorar Titán resulta mucho más sencillo volar que desplazarse por la superficie con ruedas. Con una atmósfera que es 1,5 veces más densa que la terrestre y con una gravedad de apenas 1,4 m/s2 —es decir, el 83% de la aceleración gravitatoria superficial de la Luna, pese a que Titán es mucho más grande que nuestro satélite—, volar en Titán es muuuy fácil. Claro que otra cosa muy distinta es hacerlo de forma totalmente automática a casi 1500 millones de kilómetros de la Tierra y con una temperatura ambiente de –180 ºC.

Dragonfly en medio de los campos de dunas de Titán (NASA).

El objetivo de Dragonfly es explorar Titán durante 3,3 años terrestres, aunque siempre que se habla de esta sonda hay que empezar dando una mala noticia: no, Dragnfly no se acercará a los lagos y mares del polo norte. ¿Por qué? ¿No es algo así como ir a París y no pasar por Notre-Dame? Algo parecido, puede, pero hay dos motivos muy importantes que justifican esta decisión. El primero es que cuando Dragonfly aterrice será invierno en el hemisferio norte del satélite y, por tanto, los lagos no estarán iluminados. No olvidemos que Saturno tarda 29 años en dar una vuelta al Sol, por lo que cada estación en Titán dura 7,3 años. El segundo motivo, más técnico, es que, para ahorrar costes, Dragonfly realizará una entrada atmosférica en Titán siguiendo una trayectoria directa desde la Tierra. Esta decisión limita seriamente la superficie de Titán accesible para la sonda. Pero tranquilos, que Dragonfly tiene sitios de sobra que explorar. De entrada, Dragonfly estudiará los mayores campos de dunas del sistema solar. Y es que Titán tiene un porcentaje importante de la superficie de su ecuador cubierta con dunas. Eso sí, la «arena» de estas dunas no está formada por silicatos o restos de animales marinos, sino por sustancias orgánicas. Podríamos decir que son dunas de «plástico».

Trayectoria original de Dragonfly antes de que el lanzamiento fuese retrasado a 2027. La sonda realizará un sobrevuelo de Venus y dos de la Tierra para llegar a Saturno (NASA).
La entrada directa, las comunicaciones y la iluminación limitan las zonas de la superficie en las que puede aterrizar Dragonfly (NASA).
La superficie y la atmósfera de Titán y las cosas que pasan por allí (NASA).

Lo cierto es que, dejando a un lado las dunas, los cráteres y los mares, no tenemos ni idea de cómo es la superficie de Titán en detalle. La corteza —y, por ende, las rocas—, está hecha de hielo de agua, pero no sabemos cómo se combina este hielo con las sustancias orgánicas de la superficie y las procedentes del interior. Aunque aterrizará lejos de los lagos, Dragonfly podrá estudiar el ciclo del metano en Titán y las sustancias orgánicas que cubren el suelo de esta luna (por cierto, el equipo de la misión no está especialmente preocupado por las precipitaciones de metano, aunque el dron está programado para aterrizar en caso de que pille un chaparrón muy intenso). Dragonfly aterrizará más o menos en la misma estación y en la misma latitud que la sonda Huygens, pero lo hará en los campos de dunas ecuatoriales situados al sur del cráter Selk, un gran cráter de 90 kilómetros de diámetro situado a 7º norte y 199º oeste. A lo largo de su misión, la sonda debe viajar hacia el cráter Selk para explorarlo. La razón de dirigirse a este cráter es que supone una oportunidad perfecta para ver cómo es la estructura corteza de hielo de Titán aprovechando el material excavado por el impacto que formó el cráter. Además, el impacto tuvo que fundir el agua de la corteza, creando una zona en la que interaccionaron las sustancias orgánicas de la superficie con el agua líquida.

Lugar de aterrizaje de Dragonfly, cerca del cráter Selk (NASA).
Localización del cráter Selk en un mapa de Titán en el que destacan los campos de dunas ecuatoriales (NASA).
Detalle de los campos de dunas de Titán (NASA).
Mapa geológico de Titán (USGS).
Elipse de aterrizaje de Dragonfly. Arriba se aprecia el cráter Selk (NASA).

Dragonfly entrará en la atmósfera de Titán y, tras separarse del paracaídas, activará sus cuatro pares de rotores y usará sistemas de navegación óptica para encontrar una zona adecuada para descender. El generador de radioisótopos (MMRTG) permitirá que no dependa del Sol para producir electricidad y usará el calor sobrante para mantener los sistemas del vehículo a una temperatura óptima. Las operaciones de Dragonfly en Titán serán muy distintas de las que llevan a cabo los rovers marcianos. Y no solo por la mayor distancia y el consiguiente retraso en las comunicaciones. Cada día en Titán dura 16 días terrestres, por lo que Dragonfly disfrutará de 8 días de actividad seguidos de 8 días de hibernación en la gélida noche titánica. Durante la noche, la sonda no podrá comunicarse con la Tierra aunque quiera porque la zona de aterrizaje no será visible desde nuestro planeta (Dragonfly usará una antena de alta ganancia para comunicarse directamente con la Tierra).

Configuración de crucero y elementos de Dragonfly (NASA).
Esquema de la fase EDL de Dragonfly (NASA).

Esto quiere decir que los 3,3 años de la misión primaria son en realidad «solo» 74 días titánicos o tsols. En este tiempo el equipo de la misión espera poder desplazarse unos 180 kilómetros y visitar entre 25 y 30 sitios diferentes. Dragonfly tendrá que realizar su propio mapa mientras vuela, ya que las imágenes infrarrojas y de radar de Cassini no tienen la resolución suficiente para saber con qué se va a encontrar en su camino. Dragonfly realizará vuelos para buscar zonas seguras o interesantes para aterrizar. Luego, en el momento de moverse hacia una de esas zonas, volará un poco más allá para buscar otros lugares de aterrizaje antes de regresar y aterrizar a la zona previamente elegida, una estrategia que está empleando el helicóptero marciano Ingenuity en sus vuelos. No obstante, Dragonfly volará una vez cada dos tsols, o sea, más o menos un vuelo cada mes terrestre. O lo que es lo mismo, la sonda pasará la mayor parte del tiempo investigando la superficie.

Estrategia de selección de las zonas de aterrizaje en cada vuelo (NASA).
Instrumentos de Dragonfly (NASA).
Estación meteorológica DraGMet (JHU-APL / NASA).
Elementos de los taladros DrACO y el espectrómetro DraMS (NASA).

Para ello incluye cuatro instrumentos. Aparte de las cámaras, los instrumentos principales son el espectrómetro de masas DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer) —construido en colaboración con el CNES francés— y los taladros DrACO (Dragonfly Acquisition of Complex Organics). DraMS es muy parecido al instrumento MOMA del rover Rosalind Franklin de ExoMars 2022 e incluye dos taladros redundantes situados en las patas frontales del patín de aterrizaje capaces de perforar tanto por percusión como por rotación (como los taladros de Curiosity o Perseverance). Las muestras superficiales se llevarán a DraMS a través de una serie de conducciones, por lo que el equipo de la misión está muy ocupado en la actualidad asegurándose de que el material no se quede atascado independientemente de su viscosidad o temperatura. De hecho, la temperatura es un factor muy importante a tener en cuenta porque basta el calor de la electrónica de la sonda para derretir el regolito y los guijarros recogidos por el taladro (sería algo así como intentar analizar las rocas marcianas y que se derritan para formar lava antes de que sean estudiadas). Por este motivo, la sección de análisis incluye una «zona fría» conectada a la atmósfera titánica para mantener las muestras a la temperatura ambiente. DraMS buscará, entre otras cosas, biomarcadores en las sustancias orgánicas de Titán y será capaz de identificar la quiralidad de las moléculas complejas que encuentre, un requisito para buscar rastros de vida.

Partes de Dragonfly (NASA).
Configuración de vuelo (izquierda) y de superficie (NASA).

Dragonfly es una misión tan increíblemente ambiciosa y emocionante que duele pensar que todavía nos quedan casi quince años para que llegue a su objetivo. Sin duda valdrá la pena.

Referencias:



158 Comentarios

    1. Relativity es una de las nuevas compañías espaciales en la que tengo esperanzas. Su planteamiento es radical -imprimir un cohete entero mediante impresión 3D- y por ello, interesante.

      1. Yo ya te dije, que Relativity y Rocket Lab irían por cohetes 100% reutilizables clase medianos pesados y tú no me creías…y el New Glenn también puede tener una segunda etapa recuperable más adelante…

        La realidad es que el mercado tendrá varias compañías que serán 100 % reutilizables, y con lanzadores más aptos para el mercado Mundial de lanzadores que la Starship…

        La realidad se impone…Veremos…

        1. La starship llegara al espacio mucho antes que cualquiera de la competencia o sus imitaciones, y ya veremos entonces quien ofrece los mejores precios.

        2. La starship está diseñada para conquistar el espacio. El NG y este cohete vienen para ser sostenibles comercialmente.
          El F9 por ahora cumple. Igual lo evolucionan hacia algo así, pero también es posible que SpaceX pase del «pequeño» mercado comercial de lanzadores y simplemente ponga el F9 y la SS en multimarca para el que las quiera comprar. El dinero está en otros lados, pero los lanzadores sostenibles son importantes para la humanidad. A ver si Blue nos da una actualización en breve, su producto es necesario aunque me causan mucha simpatía está plegada de startups que us no solo miran a los microlanzadores. Este en particular parece una versión pulida del NG, pero con la estrategia de los motores Merlín y las ventajas del metano. Me gusta.
          Veremos que tan competitiva es la impresión 3d es a estas escalas, pero de entrada es muy muy interesante. Que fabriquen las máquinas.

      2. Erick, no te inventes cosas. ¿Por qué no iba a creer que, tarde o temprano, todos iban a pasarse a la reutilización?

        Si acaso, lo que yo decía es que no habrá competencia para SpX en bastantes años, y eso lo confirma:

        – El proyecto de Relativity apunta a 2024 sobre el papel (porque de momento es un cohete de papel), más los años de retrasos que sufra, ya que es una compañía nueva que nunca ha lanzado un cohete.
        En cambio, Starship es real y debuta este año, gestionado por la empresa número 1 del mundo en lanzamientos.

        – El Neutron ni siquiera es 100% reutilizable y creo que no usa metano. Si fuera un gran éxito, (lo que está por demostrar) podría competir en costes con el Falcon 9 (que ya ha demostrado ser un éxito) como mucho, pero nunca con Starship.

        – Y lo del New Glenn con una segunda etapa reutilizable debe ser un chiste. En serio, ¿cómo puedes creer eso a estas alturas? No antes de 2030, en todo caso.
        Para entonces, habrán humanos en Marte gracias a Starship.

        Te dije que Blue no era más que un comparsa, y el tiempo me está dando la razón.
        Al final, la realidad se impone.

        «La realidad es que el mercado tendrá varias compañías que serán 100 % reutilizables,…»

        Esa No es la realidad.
        El único que pretende desarrollar un lanzador 100% reutilizable es Relativity, y aún no ha sacado su primer cohete (Terran-1) previo al cohete reutilizable futuro, su segunda generación. Imagina todo lo que les falta hasta tener un cohete reutilizable.
        Mientras, Starship lanzará cargas reales en 2022.

        Posiblemente Starship será el único cohete 100% reutilizable hasta final de década, como mínimo.

        «…y con lanzadores más aptos para el mercado Mundial de lanzadores que la Starship…»

        Es una afirmación gratuita, basada en supuestas cualidades de cohetes que no existen y sin tener en cuenta que SpX también evoluciona.

        Lo importante es el coste de lanzamiento, y ahí es difícil competir con Starship.
        La versatilidad de Starship le permite acceder a todos los mercados (satélites grandes y pequeños a cualquier órbita, HLS, P2P, vuelos tripulados y turismo, transporte de espacio profundo, etc), y eso abarata mucho los costes operativos del sistema.

        Para cuando debute el segundo cohete 100% reutilizable, Starship ya estará en su segunda o tercera versión.

        Al final, SpX se impone.

        1. Recuerdo que siempre vaticinabas problemas importantes en el desarrollo de Starship que iban a retrasarla durante años y años…

          …y un camino de rosas para Blue Origin, cuyo New Glenn iba a asaltar el liderazgo de los Falcon en 2021.

          Pero ya ves, la realidad se ha impuesto, la muy cabrona.

          1. ¿Y qué se supone que van a hacer en 2022?
            ¿Cruzarse de brazos y sentarse sin hacer nada?

            Porque una vez Starship llegue a órbita (y eso será posiblemente en 2021, principios de 2022 como mucho), el siguiente paso es empezar a lanzar satélites Starlink.

            Aún no has procesado el hecho de que la NASA, que conoce mucho mejor que nosotros el estado del proyecto, confía en Starship para alunizar sus astronautas en 2024/25.

    2. La jugada de Relativity es muy inteligente. Ataca tecnológicamente al F9 con el know how de la SS.

      Si le sale bien el proyecto, el F9 quedará obsoleto en 5 años. El Terran R es más potente (20T vs 15T) y 100% reutilizable, más barato.

      1. Sí, en 5 años.
        En 5 años lo que no puede pasar con el actual ritmo de las cosas.
        Yo (que tampoco tendría con qué) podría un centavo a un proyecto de un lanzador que vería la luz en 5 años.
        Bueno, pero también ya saben porqué no tendría un peso… 🤔

      2. Ejem… No creo que lo que pretende hacer Relativity tenga nada que ver con el know-how del SSH, ni en cuanto a escala, métodos de fabricación, materiales, motores, ni perfil de vuelo.

        1. Cogen lo mejor del F9, Starship y New Glenn. Es ciertamente una arquitectura elegante.
          El imprimir en 3D si funciona les puede permitir ser muy competitivos en la fabricación. Pero luego certificar, probar y operar no es tema baladí y ahí la impresión 3D no te hace más competitivo.
          Además son buenrolleros, SpaceX les mola, ellos quieren ser parte de la conquista del espacio siendo complementarios.

          1. Me gusta la idea del Terran R, pero lo único que tiene en común con Starship es conceptual: los dos son cohetes 100% reutilizables.
            Nada más, ni siquiera el tipo de reentrada, descenso y aterrizaje tiene algo que ver con Starship.

            En teoría, la impresión 3D es adecuada para prototipado rápido, pero no para producción en masa, donde hay formas más eficientes de fabricar.

            En la práctica, será interesante ver cómo se las arregla Relativity con su revolución de la impresión 3D.

  1. Yo tengo que amitir que era muy estético con esta misión pero viendo el éxito del ingenuity creo que fue una buena decisión pero me parece que no sería más Pratico complementarla con un Rover aunque sea una misión Discovery 🤔

    1. Por lo que comenta Daniel podría ser como intentar rodar por una superficie de mantequilla (por el calor generado). A Titan, globos, dirigibles, aviones helicópteros, barcos y submarinos. Vehículos terrestres parece que pocosm

  2. Es una misión alucinante, nos va a tener entretenidos durante mucho tiempo.

    Le podrían poner unos flotadores por si finalmente se encuentra con algún charco de metano.

  3. El primer mundo realmente Alien de peli de ciéncia ficción a ser explorado por un robot nuclear volador. Da para un relato de Asimov.
    A nivel exploración molongui, esto es de alto nivel. Quizás se podría superar con los volcanes de ío o metiéndonos en uno de los mundos océano, pero atmósfera, lluvia, lagos, dunas… En un entorno criogénico… Es de lo más chulo a ver en el sistema solar.

    1. Es una verdadera lastima que no vayamos a poder ver las olas rompiendo en las costas de esos lagos, ojala el dron grabe algun video con audio de cuando llueva en titan, seria una experiencia alienígena

      1. Quién sabe, si el bicho es robusto como Oppy, pues igual una vez amortizado se puede montar un viaje. Parece que va a ser capaz de volar largas distancias.

  4. Fisivi : Este cohete te gustará
    https://spacenews.com/relativity-raises-650-million-round-announces-terran-r-rocket/
    Totalmente reusable y sólo 20T a LEO, llamado Terran R. Pero para este año quieren probar un cohete más modesto con capacidad de 1.2T.
    Se suma a Rocket Labs que quiere crear su cohete Neutron (Entre neutrones, raptores y vulkanos, me hago un lío).
    Y a ello se le suma Firefly. Con otro más.
    Las cosas van cambiando en el sector. Ando perdido con la competencia de Space-X. Pero a corto plazo, dudo que puedan competir con él. Musk compite contra sí mismo y no mira a nadie para mejorar. Es un peligro para el que quiere vivir cómodo de rentas, sin innovar.

    1. Ese futuro Terran R lo veo «menos mal» que otros cohetes por ser completamente reutilizable. Pero no veo la necesidad de poner en órbita más toneladas que el Falcon 9, porque pienso que se debería tender a construir en órbita las estructuras voluminosas en vez de lanzarlas hechas.
      En cuanto a fabricarlos en 3D, siendo tan grandes, pienso que puede ser un derroche de energía frente a usar partes fabricadas en serie, pero sus motivos tendrán.

    1. A mi también me sorprende. Es algo que deja una sensación tan rara.
      Y demos gracias a Elon. Si hubiera que esperar a cambios en cuanto a coches eléctricos y cohetes reutilizables, los primeros serían un capricho de ricos y con la competencia sin interés, ni prisas en implantarlo. Y los cohetes reutilizables serían vehículos experimentales caros que seguirían demostrando que no son rentables y se postergaría su uso generalizado para el siglo que viene.
      Los científicos se volverán más trascendentes que nunca. Cultivan la semilla del conocimiento que florecerá con el tiempo.

  5. Titán me parece el mundo del sistema solar con más probabilidades de crear su propio tipo de vida después de la Tierra, porque tiene un medio líquido con un ciclo parecido al del agua en la Tierra. Incluso tiene ríos. Los ríos me parecen el laboratorio químico más animado y constante donde ensayar seres prebióticos que se alimenten de las múltiples sustancias que recoge y lleva la corriente a lo largo de su curso.

    Seguro que los que vivan para ver los resultados de explorar Titán disfrutarán de grandes descubrimientos de su química y, quien sabe, de conocer otra forma de vida nacida en las temperaturas del metano líquido.

      1. Si, está claro que son más lentas. Se dice que las reacciones en agua son el doble de rápidas por cada 10º que se eleva la temperatura.

        Pero el frío también conservará por más tiempo los organismos que resulten de evolucionar en ese ambiente. Me parece haber leido que entre los bivalvos más longevos están los que se encontraron bajo la plataforma de hielo flotante de la Antartida.

    1. Es muy interesante pero para vida antes van Europa, Encelado, Ganymede’s, Marte o Venus por poner algunos ejemplos.

      Agua y fumarolas o sitios que pudieron ser habitables y todavía mantienen reductos de vida.

        1. Tanto Marte como Venus tienen muchos números de haber sido habitables en el pasado. Océanos y estas cosas que hacen falta para la vida.
          La atmósfera de Venus o lagos subterráneos en Marte tienen cierto potencial.
          Por lo tanto los pongo antes que un mundo criogénico, por muy fascinante que sea.

  6. «(…) Con una atmósfera que es 1,5 veces más densa que la terrestre y con una gravedad de apenas 1,4 m/s2 —es decir, el 83% de la aceleración gravitatoria superficial de la Luna, pese a que Titán es mucho más grande que nuestro satélite. (…)»
    Que curioso. Titan tiene 5100 km de diametro (Marte: 6800 km) contra los 3000 de la Luna.
    Segun la wiki:

    «Estructura interna:
    La baja densidad que posee (1,9 gramos por centímetro cúbico) apunta a que es 50 % roca y 50 % hielo. Inicialmente se pensó que tenía un núcleo rocoso de diámetro 3400 kilómetros rodeado por diversas capas de hielo,​ es decir, similar a la de Ganimedes, la mayor luna de Júpiter. Pero investigaciones recientes realizadas con ayuda de Cassini sugieren que no existe tal núcleo de roca; en su lugar, y de modo similar a Calisto, la segunda mayor luna de Júpiter, el interior de Titán consiste en una mezcla de hielo y roca no diferenciada (excepto en los 500 kilómetros más exteriores, donde no hay materiales rocosos).​

    Se cree que existe también un océano subterráneo de agua y amoníaco disuelto en él a una profundidad de 100 kilómetros bajo la superficie,​ y tal vez otro de hidrocarburos.​»

    1. El aluminio se funde mucho antes que el acero. Igual le añaden algo de protección pero lo interesante es que de entrada aguanta altas temperaturas. Se podría mejorar con titanio pero es un metal exótico y caro de trabajar.

    1. La NASA últimamente borda todo lo que hace. Aunque tengas razón, mis expectativas son altas en cuanto a éxito. Pero bueno … no sé si llegaré a verlo.

  7. OT. Elon Musk, presionado por la ‘última’ (mmmm … no sé qué pensar con eso de última) decisión de Jeff Bezos de viajar con su hemano en el vuelo inaugural del New Sheppard, ha afirmado que va a tripular el vuelo de Starship SN16 para adelantarse a la competencia:
    https://youtu.be/snTaSJk0n_Y?t=97

    1. Sería un buen incentivo para asegurarse de que no explota. 😜
      Pero esa seguridad le llevaría mucho tiempo. Casi mejor. Ya tanta explosión y llamas pide un descanso.

    2. Bezos puede hacer lo que le plazca, no es relevante, pero Elon es fundamental!
      Sin él, vuelve la Boeing y cia. y todo retornará a ser aburrido, y chau a ver como arman cohetes y bases en vivo!
      Y los lanzamientos!!! Y los tortazos!!!
      No, Elon, nooooooo

      😂😂😂😂😂

  8. OT: ya me instalaron la Spunik V en mi hardware biológico. «En el brazo izquierdo como debe ser. 😂»

    Si yo, que vivo en la Patagonia Argentina tengo 1/2 vacuna, entonces estamos empezando a vivir el final de esta terrible tormenta. Paciencia y sigamos cuidandonos: barbijo, distanciamiento, lavado de manos y ventilación de hambientes cerrados. 👍

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