Europa Clipper

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Europa Clipper
Europa Clipper obsolete spacecraft model.png
Modelo artístico conceptual de la sonda espacial Europa Clipper
Información general
Estado Diseño
Aplicación Reconocimiento del satélite Europa de Júpiter
Organismo(s) responsable(s) NASA/JPL, APL
Fabricante(s) Jet Propulsion Laboratory, APL
Fecha de lanzamiento entre el 2022 y el 2025[1][2]
Vehículo de lanzamiento Atlas V 551 o SLS Block I[3]
Vida útil Crucero: 6.4 años (Atlas V), o
Crucero: 1.9 años (SLS Block I)[4]
Reconocimiento: 3.5 años[5]
Sobrevuelo Júpiter
Europa
Sitio web jpl.nasa.gov
Especificaciones técnicas
Potencia 600W de paneles solares[6]

Europa Clipper es una sonda espacial interplanetaria actualmente en desarrollo por la NASA, programada para ser lanzada en la década del 2020, en una misión cuyo objetivo será estudiar el satélite galileano Europa, mediante una serie de sobrevuelos, mientras la sonda gira alrededor del planeta Júpiter.

La misión continúa los estudios realizados por la sonda espacial Galileo durante los ocho años en que orbitó en torno a Júpiter, los cuales permitieron determinar la existencia de un océano bajo la superficie de Europa. Los planes para enviar una sonda a Europa fueron concebidos inicialmente con proyectos tales como Europa Orbiter y Jupiter Icy Moons Orbiter, en los que una sonda espacial sería colocada orbitando Europa. Sin embargo, dichos planes fueron descartados debido al fuerte impacto en la órbita de Europa que tiene la radiación emitida por la magnetósfera de Júpiter, por ello se decidió que resultaría más seguro colocar la sonda en una órbita alrededor de Júpiter y llevar a cabo varios sobrevuelos por el satélite . Esta misión fue denominada originalmente Europa Clipper y comenzó como un proyecto conjunto entre el Jet Propulsion Laboratory y el Applied Physics Laboratory.

La sonda Misión Europa será ensamblada y construida para llevar un equipamiento científico de nueve instrumentos provistos por JPL, APL, Southwest Research Institute, Universidad de Texas, Arizona State University y la Universidad de Colorado en Boulder. Para llegar a Júpiter se han estudiado dos estrategias diferentes: la primera utilizaría un cohete Atlas V 551 para lanzar la sonda espacial en una trayectoria que necesitaría varias asistencias gravitatorias de la Tierra y de Venus, mientras que la segunda emplearía el Space Launch System para lanzar la sonda espacial directamente hacia Júpiter.

Historia[editar]

Foto-composición hecha con datos recogidos en múltiples sobrevuelos de Europa efectuados por una misión anterior.

El satélite Europa ha sido identificado como uno de los lugares del sistema solar con posibilidades de albergar vida extraterrestre microbiana.[3][7][8]

Poco tiempo después de los descubrimientos realizados por la sonda Galileo, el JPL llevó a cabo una serie de estudios preliminares de posibles misiones que contemplaban una sonda espacial, como por ejemplo: Jupiter Icy Moons Orbiter (un concepto de misión de 16000 millones de dólares[9]​ ), el Jupiter Europa Orbiter (un concepto que costaría 4300 millones de dólares), un orbitador (un concepto que costaría 2000 millones de dólares) y una sonda para sobrevuelos múltiples: Europa Clipper.[10]​ La propuesta y alcance de la misión Europa Clipper aún están en una etapa conceptual, pero su costo se estima en unos 2000 millones de dólares.[3][8]​ Mientras tanto, la European Space Agency ya se encuentra desarrollando el Jupiter Icy Moon Explorer con una fecha de lanzamiento propuesta para el 2022.[11]

En marzo de 2013 se autorizó un presupuesto de 75 millones de dólares para expandir el planteamiento de actividades de la misión, madurar los objetivos científicos propuestos y financiar el desarrollo preliminar de los instrumentos,[12]​ tal y como lo propuso el Planetary Science Decadal Survey en el 2011.[4][8]​ En mayo de 2014 una ley del senado norteamericano incrementó significativamente los fondos autorizados para el 2014 del Europa Clipper, de 15 millones[1][2]​ a 100 millones de dólares.[13][14]​ Los fondos se utilizarían para efectuar estudios preliminares.

Los presidentes del consejo para la definición de la misión científica son Louise Prockter del Applied Physics Laboratory (APL) de la Universidad Johns Hopkins y Barry Goldstein del Jet Propulsion Laboratory (JPL),[4]​ quienes en julio de 2013 presentaron un concepto actualizado del Europa Clipper.[15]

Concluido el período electoral del 2014 en Estados Unidos, se buscó apoyo de los dos partidos políticos mayoritarios para continuar financiando el proyecto Europa Clipper.[16][17]​ El poder ejecutivo también asignó un fondo de 30 millones de dólares para estudios preliminares, la mayor suma que la Casa Blanca haya asignado a la misión.[18][19]

En abril de 2015, la NASA invitó a la Agencia Espacial Europea (ESA) a que presentara conceptos para una sonda adicional que pudiera volar junto con la sonda espacial Europa Clipper; ya fuese una sonda simple, un elemento de impacto o una sonda que aterrizara en la superficie.[20]​ La ESA aún está realizando una evaluación interna para determinar si hay interés y disponibilidad de fondos.[20]

En mayo de 2015, la NASA anunció que ya se habían escogido los nueve instrumentos que llevaría consigo la sonda y cuyo desarrollo costaría 110 millones de dólares a lo largo de los próximos tres años.[21]

En junio de 2015, la NASA anunció la aprobación del concepto de la misión, lo que permitió que el proyecto avanzara a su etapa de formulación.[22]

Objetivos[editar]

El concepto para lograr una "cobertura regional-global" de Europa durante sobrevuelos sucesivos. (Cortesía de NASA/JPL-Caltech).

Los objetivos de la sonda espacial Europa Clipper son explorar Europa, valorar su habitabilidad y servir de ayuda en la selección de futuros sitios para aterrizar.[23][24][25]​ Los objetivos específicos son estudiar:[15]

  • La cubierta de hielo y el océano: confirmar su existencia e identificar la naturaleza del agua dentro o por debajo del hielo, así como los procesos de intercambio superficie-hielo-océano.
  • La composición: distribución y química de los compuestos clave y sus relaciones con la composición del océano.
  • La geología: características y conformación de los accidentes geográficos superficiales, incluidos sitios activos con actividad reciente.

El Europa Clipper no orbitaría alrededor de Europa, sino en torno a Júpiter y haría 45 sobrevuelos de Europa a altitudes entre los 25 y 2700 km por encima de su superficie.[5][26]​ Cada sobrevuelo cubriría un sector distinto de Europa para lograr hacer un levantamiento topográfico global de mediana calidad, incluyendo el espesor del manto de hielo.[23]​ Se espera que el Europa Clipper pueda volar a una altitud lo suficientemente baja como para atravesar las plumas de vapor de agua que se elevan desde la delgada corteza helada del satélite, pudiendo así tomar muestras del océano bajo la superficie sin necesidad de aterrizar y taladrar el hielo.[1][2]​ Primero tiene que hacerse un reconocimiento de la superficie de Europa; es por esto que el concepto del Clipper tiene un objetivo secundario: perfilar sitios científicamente interesantes para una futura misión que vaya a aterrizar en Europa.[5]

Estrategia[editar]

Una amplia órbita en torno a Júpiter con varios sobrevuelos de Europa minimizaría la exposición a la radiación e incrementaría la velocidad de transferencia de datos.

Como Europa se encuentra inmersa en los muy intensos campos de radiación que rodean a Júpiter, aún una sonda espacial endurecida para resistir la radiación sólo podría permanecer funcionando por pocos meses en una órbita baja.[10]​ Otro factor clave limitante de la misión científica de la sonda Europa, no es tanto el tiempo en el que los instrumentos puedan efectuar observaciones, sino el tiempo disponible para enviar hacia la Tierra los datos recogidos por los instrumentos.[10]​ La mayoría de los instrumentos científicos pueden recabar información de forma más rápida que lo que el sistema de comunicaciones puede transmitirla a la Tierra, debido al reducido número de antenas disponibles para recibir los datos científicos.[10]

Los análisis realizados por los científicos del Jet Propulsion Laboratory indican que mediante la realización de sobrevuelos se dispondrían de varios meses para enviar los datos y el concepto del Europa Clipper permitirá, a una misión con un costo de 2000 millones de dólares, la realización de las mediciones cruciales que iba a efectuar el hoy cancelado concepto del Jupiter Europa Orbiter a un costo de 4300 millones de dólares.[10]​ Así, entre cada uno de los sobrevuelos, la sonda espacial dispondrá de un periodo de siete a diez días para transmitir los datos almacenados en cada breve pasada. Esta estrategia le permitirá a la sonda espacial disponer de hasta un año para transmitir la información, en comparación con los escasos 30 días con que contaría un orbitador. Esto dará como resultado el envío a la Tierra de casi 3 veces más información, al mismo tiempo que se reduce la exposición a radiaciones.[10]

El Europa Clipper aprovechará la tecnología probada por las sondas Galileo y Juno que estudiaron a Júpiter en relación a la protección contra radiaciones. El blindaje lo proveerá una masa de 150 kilogramos, además de que, para maximizar su efectividad, la electrónica será alojada en el centro de la sonda para que cuente con una protección adicional contra radiaciones.[23]

Diseño y construcción[editar]

Energía[editar]

Para proveer de energía eléctrica a la misión se analizaron tanto la opción de un generador termoeléctrico de radioisótopos como la de una fuente de potencia fotovoltaica.[27]​ En septiembre del 2013 se decidió que los paneles solares son la opción más económica para proveer de potencia a la sonda. Los cálculos preliminares indican que cada panel solar tendrá una superficie de 18m2 y producir 150 watts de manera continua cuando apuntan hacia el Sol desde Júpiter.[28]​ Mientras se encuentra a la sombra de Europa, las baterías permitirán que la sonda continúe adquiriendo información. Sin embargo, la radiación ionizante puede dañar las celdas solares. La órbita del Europa Clipper será tal que la sonda atraviese en ocasiones la intensa magnetósfera de Júpiter, lo que degradará en forma paulatina los paneles solares a lo largo de la misión.[23]

Como alternativa a los paneles solares se analizó el uso del generador termoeléctrico de radioisótopos multi misión, a base de plutonio-238.[5][23]​ El funcionamiento de esta fuente de potencia ya ha sido demostrado por su uso exitoso en la misión Mars Science Laboratory. En la actualidad hay cinco unidades disponibles, una está asignada para la Misión rover a Marte 2020 y otra es una reserva. Si se dispusiera del financiamiento apropiado para recomenzar la producción de plutonio y reemplazar el equipamiento necesario para producir los pellets de plutonio, seria posible equipar al Europa Clipper con este tipo de generador.[23][29]

El 3 de octubre de 2014, se anunció que se había elegido los paneles solares para proveer potencia eléctrica al Europa Clipper. Los diseñadores de la misión han determinado que a pesar que la intensidad de la potencia solar en Júpiter es de solo el 4% del valor en la órbita terrestre, la alternativa solar era más económica que la basada en plutonio y más práctica de implementar en la sonda.[27]​ A pesar de que los paneles solares son más pesados que los generadores que operan a base de plutonio, aun así se ha estimado que la masa del vehículo todavía estaría dentro de los límites aceptables para el lanzamiento.[30]

Equipamiento Científico[editar]

Diagrama que muestra al instrumento REASON en funcionamiento, utilizando un radar de doble frecuencia podrá relevar la capa de hielo de Europa.
Fotografía del instrumento Thermal Emission Imaging System (THEMIS), que voló en el 2001 Mars Odyssey.
Fotografía de Nanedi Valles por el THEMIS aboard 2001 Mars Odyssey. El instrumento E-THEMIS que volará en la misión Europa producirá imágenes de calidad similar.

La sonda y su trayectoria sufren modificaciones en la medida que madura el diseño. Los nueve instrumentos científicos, anunciados en mayo de 2015, se estima tendrán una masa total de unos 82 kg y se indican a continuación:[31]

  • PIMS
El Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS) (en español: Instrumento Plasma para Reconocimiento Magnético)[32]​ funciona en colaboración con un magnetómetro y es fundamental para determinar el espesor de la capa de hielo de Europa, la profundidad del océano, y la salinidad al corregir la señal de inducción magnética por el efecto de las corrientes plasma en torno de Europa.
Investigador principal: Joseph Westlake, Applied Physics Laboratory
  • ICEMAG
El instrumento Interior Characterization of Europa using Magnetometry (ICEMAG) (en español: Caracterización Interior de Europa mediante Magnetometría) es un magnetómetro que medirá el campo magnético en cercanías de Europa junto con el instrumento PIMS, determinando la ubicación, profundidad, espesor y salinidad del océano bajo la superficie de Europa utilizando sondeo electromagnético multifrecuencia.[33]
Investigador principal: Carol Raymond, Jet Propulsion Laboratory
  • MISE
El instrumento Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE) (en español: Espectrómetro de Relevamiento de Imágenes de Europa) investigará la composición de la superficie de Europa, identificando y relevando las distribuciones de compuestos orgánicos, sales, hidratos ácidos, fases del hielo, y otros materiales para determinar la habitabilidad del océano de Europa. A partir de esta información, los científicos esperan poder relacionar la composición de la superficie del satélite con la habitabilidad de su océano.[33][34]​ MISE es construido conjuntamente entre el Applied Physics Laboratory (APL) de la Johns Hopkins University y el JPL.
Investigador principal: Diana Blaney, Jet Propulsion Laboratory
  • EIS
El instrumento Europa Imaging System (EIS) (en español: Sistema de Imágenes de Europa) es una cámara de ángulo amplio y estrecho que relevará con una resolución de 50 m la mayoría de la superficie de Europa, además producirá imágenes de ciertas porciones selectas de la superficie con una resolución 100 veces mayor.
Investigador principal: Elizabeth Turtle, Applied Physics Laboratory
  • REASON
El Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON) (en español: Radar para Evaluación y Relevamiento: Océano a Superficie)[35][36]​ es un instrumento tipo radar de doble frecuencia con penetración en el hielo diseñado para caracterizar y relevar la corteza de hielo de Europa desde el campo próximo a la superficie hasta el océano existente en su inferior, revelando la estructura oculta de la corteza de hielo de Europa y las posibles cavidades internas con agua. Este instrumento será construido por el JPL y la Universidad de Iowa.[33][35]
Investigador principal: Donald Blankenship, University of Texas
  • E-THEMIS
El Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS) (en español: Sistema de Imágenes de Emisiones Térmicas de Europa) es un "productor de imágenes térmicas", el cual proveerá una imagen térmica multiespectral con una elevada resolución espacial de Europa para ayudar a detectar sitios activos, como ser posibles emanaciones de agua hacia el espacio. Este instrumento está basado en el Thermal Emission Imaging System (THEMIS) de la sonda 2001 Mars Odyssey, que también fuera desarrollado por Philip Christensen.
Investigador principal: Philip Christensen, Arizona State University

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b c Wall, Mike (5 de marzo de 2014). «NASA hopes to launch ambitious mission to icy Jupiter moon». Space.com. Consultado el 15 de abril de 2014. 
  2. a b c Clark, Stephen (14 de marzo de 2014). «Economics, water plumes to drive Europa mission study». Spaceflight Now. Consultado el 15 de abril de 2014. 
  3. a b c Dreier, Casey (12 de diciembre de 2013). «Europa: No Longer a "Should," But a "Must"». The Planetary Society. 
  4. a b c Leone, Dan (22 de julio de 2013). «NASA's Europa Mission Concept Progresses on the Back Burner». Space News. 
  5. a b c d Phillips, Cynthia B.; Pappalardo, Robert T. (20 de mayo de 2014). «Europa Clipper Mission Concept:». Eos, Transactions American Geophysical Union 95 (20): 165-167. doi:10.1002/2014EO200002. Consultado el 1 de octubre de 2014. 
  6. Goldstein, Barry; Pappalardo, Robert (19 de febrero de 2015). «Europa Clipper Update». Outer Planets Assessment Group. 
  7. Schulze-Makuch, Dirk; Irwin, Louis N. (2001). «Alternative Energy Sources Could Support Life on Europa» (PDF). Departments of Geological and Biological Sciences. University of Texas at El Paso. Archivado desde el original el 3 de julio de 2006. Consultado el 11 de noviembre de 2015. 
  8. a b c Zabarenko, Deborah (7 de marzo de 2011). «Lean U.S. missions to Mars, Jupiter moon recommended». Reuters. 
  9. «Project Prometheus final report - page 178». 2005. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 20 de enero de 2015. 
  10. a b c d e f Kane, Van (26 de agosto de 2014). «Europa: How Less Can Be More». Planetary Society. Consultado el 29 de agosto de 2014. 
  11. «ESA—Selection of the L1 mission». 17 de abril de 2012. 
  12. «Destination: Europa». Europa SETI. 29 de marzo de 2013. Archivado desde el original el 23 de agosto de 2014. Consultado el 11 de noviembre de 2015. 
  13. Zezima, Katie (8 de mayo de 2014). «House gives NASA more money to explore planets». Washington Post. Consultado el 9 de mayo de 2014. 
  14. Morin, Monte (8 de mayo de 2014). «$17.9-billion funding plan for NASA would boost planetary science». Los Angeles Times. Consultado el 9 de mayo de 2014. 
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  17. Dreier, Casey (3 de febrero de 2015). «It's Official: We're On the Way to Europa». Consultado el 8 de febrero de 2015. 
  18. Kane, Van (3 de febrero de 2015). «2016 Budget: Great Policy Document and A Much Better Budget». Consultado el 8 de febrero de 2015. 
  19. Clark, Stephen (10 de marzo de 2015). «Europa Clipper concept team aims for launch in 2022». Space Flight Now. Consultado el 9 de abril de 2015. 
  20. a b Clark, Stephen (10 de abril de 2015). «NASA invites ESA to build Europa piggyback probe». Space Flight Now. Consultado el 17 de abril de 2015. 
  21. Klotz, Irene (26 de mayo de 2015). «NASA's Europa Mission Will Look for Life's Ingredients». Discovery News. Consultado el 26 de mayo de 2015. 
  22. Howell, Elizabeth (20 de junio de 2015). «NASA's Europa Mission Approved for Next Development Stage». Space.com. Consultado el 21 de junio de 2015. 
  23. a b c d e f Kane, Van (26 de mayo de 2013). «Europa Clipper Update». Future Planetary Exploration. 
  24. Pappalardo, Robert T.; Vance, S.; Bagenal, F.; Bills, B.G.; Blaney, D.L.; Blankenship, D.D.; Brinckerhoff, W.B.; Connerney, J.E.P.; Hand, K.P.; Hoehler, T.M.; Leisner, J.S.; Kurth, W.S.; McGrath, M.A.; Mellon, M.T.; Moore, J.M.; Patterson, G.W.; Prockter, L.M.; Senske, D.A.; Schmidt, B.E.; Shock, E.L.; Smith, D.E.; Soderlund, K.M. (2013). «Science Potential from a Europa Lander». Astrobiology 13 (8): 740-73. PMID 23924246. doi:10.1089/ast.2013.1003. Consultado el 14 de diciembre de 2013. 
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  28. Dreier, Casey (5 de septiembre de 2013). «NASA's Europa Mission Concept Rejects ASRGs -- May Use Solar Panels at Jupiter Instead». The Planetary Society. 
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  30. Foust, Jeff (8 de octubre de 2014). «Europa Clipper Opts for Solar Power over Nuclear». Consultado el 8 de febrero de 2015. 
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