Llegar a Júpiter para visitar Europa

• Título: Europa Lander Study 2016 Report
• Co-chairs of Science Definition Team (SDT):  J. Garvin, A. Murray and K. Hand.
• Institución del primer autor: NASA Goddard Spaceflight Center, Greenbelt, Maryland, Estados Unidods
• Estado: de acceso libre
• Astrobite original: Move over Philae, we have a new lander in town, por Amber Hornsby

Europa es la más pequeña de las lunas galileanas que orbitan alrededor de Júpiter, pero es potencialmente uno de los objetos más interesantes de nuestro tan variado Sistema Solar. ¿Por qué? Con océanos de agua líquida escondidos bajo un manto de hielo, Europa es un objetivo esencial en la búsqueda de vida más allá de nuestro pálido punto azul. Para descifrar los secretos de esta misteriosa luna, debemos dar un salto gigantesco y explorar su superficie poco conocida.

Figura 1: Representación artística de la nave sobre la superficie de Europa. Crédito: Michael Carroll.

En esta entrada iremos más allá de los motivos científicos de la misión a Europa recientemente propuesta para enfocarnos en la gran pregunta: ¿cómo aterrizaremos exitosamente sobre la superficie de esta luna?

Aterrizajes previos

Desde el comienzo de la carrera espacial hemos enviado naves a estudiar la atmósfera de Venus, carros que atraviesan la oxidada superficie marciana y más aún, hemos rebotado sobre la superficie del cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (que extrañamente tiene forma de pato). Hemos tenido muchos triunfos y también fallas durante nuestros intentos de explorar el Sistema Solar (por suerte alguien los ha registrado – véase Interplanetary Lobbing), pero ¿qué tan buenos somos cuando se trata de aterrizar en una luna? Hasta ahora hemos aterrizado exitosamente varias veces en nuestra propia Luna, pero solo hemos logrado aterrizar en otra luna – Titán (la luna más grande de Saturno) – por única vez. No temas, también hemos aterrizado en Marte, Venus e incluso en dos asteroides. Ahora bien, ¿cómo haremos para llegar a Europa?

¡Sí! ¡Vamos camino a Júpiter! *

Figura 2: El camino sugerido para llegar de la Tierra a Júpiter: despegue en 2025, “maniobra de espacio profundo” (Deep Space Manuever, DSM) en 2026, “Gravedad Asistida por la Tierra” (Earth Gravity Assists, EGA) en 2027, e inserción en la órbita de Júpiter, (Jupiter Orbit Insertion (JOI) en 2030. (Figura 10.4 del Europa Lander Study 2016 Report.)

Llegar a Júpiter es relativamente fácil, pero poner algo en órbita alrededor del planeta gigante implica un desafío mayor. En 1979, Voyager tardó 1546 días en llegar a Júpiter, pero tristemente, una nave viajando tan rápido no puede quedar en órbita, sigue de largo. Para colocar una nave en órbita, ésta debe seguir un camino mucho más lento e indirecto, el cual require gravedad asistida.

Si fuera lanzado en octubre de 2025, el “Carrier and Relay Orbiter” (CRO) viajaría alejándose de la Tierra en dirección del cinturón de asteroides, pero luego regresaría hacia la Tierra debido a la atracción gravitacional del Sol (N. del T.: véase la Figura 2, el punto de retorno al que nos referimos se llama “DSM – Deep Space Manuever”). Para diciembre de 2027, el encuentro cercano con la Tierra (“EGA – Earth Gravity Assist”) enviaría al CRO hacia la órbita de Júpiter para julio de 2030 (“JOI – Jupiter Orbit Insertion”). Una vez completada esta etapa, el CRO requeriría aún varias asistencias gravitacionales por parte de las lunas Galileanas para lograr ponerse en órbita alrededor de Europa, lo cual agrega 18 meses más a la misión. Ahora finalmente se encontraría en órbita, pero ¿cómo se envía una nave a aterrizar sobre la superficie?

¡Sí! Ahora a la superficie *

Figura 3: Aterrizaje en Europa mediante el uso de la grúa espacial (“Sky crane”). N. del T.: La grúa espacial es una manera de referirse al hecho de que la nave despliega un carro con los instrumentos científicos cuando está a pocos metros del suelo. Este carro se posa suavemente sobre el terreno, mientras que la nave que lo desplegó lo suelta y se aleja. (Figura 10.6 del Europa Lander Study 2016 Report.)

Hay dos métodos comúnmente usados para aterrizar una nave sobre un objeto extraterrestre, los cuales requieren del uso de bolsas de aire o trenes de aterrizaje. Frecuentemente, los científicos hacen uso de la atmósfera desplegando un paracaídas que frena la caída. Claramente, esta última no es una buena opción en el caso de Europa, que carece de atmósfera. Así pues, la nave utilizaría bolsas de aire para protegerse del impacto con la superficie (lo cual limitaría la carga que puede llevar) o pequeños cohetes para controlar el descenso antes de desplegar el tren de aterrizaje (esto podría contaminar el medioambiente local). Ninguno de estos métodos fue viable en el caso de Curiosity – la reciente y exitosa misión a Marte. En cambio, la NASA usó una grúa espacial para bajar el vehículo a la superficie, y en el caso de Europa se espera que este método sea implementado nuevamente. Hay varias razones para preferir este método, pero la más importante es que permite implementar un sistema de detección y evasión de peligros durante el aterrizaje. Éste debe ser complemente automatizado, ya que tomaría demasiado tiempo comunicarse con el CRO desde la Tierra. Esto significa que la nave debe ser capaz de ajustar su propio curso para asegurar un aterrizaje exitoso, lo cual nos lleva el próximo problema: ¿dónde aparcar?

La superficie de Europa: un misterio

Las misiones Pioneer 10 & 11, Voyager y más recientemente New Horizons, han pasado cerca de la luna galileana. Sin embargo, es el satélite Galileo el que, desde 2003, nos ha provisto las imágenes más detalladas de la superficie de Europa. Aunque nos han aportado información invaluable, necesitamos aún más detalle para determinar un lugar seguro donde la nave podría aparcar.

Figura 4:  Algunas de las mejores imágenes de Europa tomadas por el satélite Galileo. Crédito: NASA.

¡Presentando: la Misión a Europa de Múltiples Pasajes (Europa Multiple-Flyby Mission)! NASA ha seleccionado recientemente nueve instrumentos para una misión futura a Europa, que podría ser lanzada en 2020. Entre estos instrumentos se encuentran cámaras y espectrómetros para obtener imágenes de alta resolución de la luna y un radar capaz de penetrar el hielo para determinar la profundidad de la corteza helada. Esta misión pasaría cerca de Europa 45 veces, permitiendo a los científicos identificar posibles zonas de aterrizaje. Si te interesa la ciencia planetaria, esta podría ser una gran oportunidad, ya que el “Science Definition Team” pretende llevar a cabo una selección pública, visible y abierta del sitio de aterrizaje (ver Figura 6.7 del reporte).

Conclusión

Habiendo visitado comentas, planetas y otras lunas, un aterrizaje en Europa constituye una de las mejores oportunidades de descubrir vida extraterrestre. Como con todas las misiones espaciales, la nave que aterrice en Europa requerirá miles de horas de científicos dedicados durante los próximos 8 años, y eso es solamente para llegar a la plataforma de lanzamiento. Si esta pequeña nave puede sobrevivir el despegue, varias asistencias gravitatorias y el pequeño detalle de un aterrizaje suave, tendremos la oportunidad de probar nueva tecnología, revolucionar la astrobiología y mejorar nuestro entendimiendo de una luna inexplorada. La misión está aún en una etapa de desarrollo temprana, pero combinada con la “Misión de Múltiples Pasajes”, tiene el potencial de convertirse en realidad en el futuro cercano.

* Lo lamento, he estado rememorando los años ’90.