Hera, una sonda europea para estudiar la atmósfera de Saturno

La misión Cassini finalizará en septiembre de 2017 cuando esta sonda se estrelle contra Saturno. A partir de entonces la humanidad dejará de tener una nave espacial capaz de estudiar este fascinante mundo y sus lunas. Pero, ¿cuál será la siguiente misión a Saturno? Aunque los deseos de la comunidad científica pasan lógicamente por una compleja misión a Titán o Encélado, lo cierto es que por el momento las agencias espaciales no tienen dinero para una sonda tan costosa. Sin embargo, existe una opción mucho más barata que goza del favor de los investigadores: una sonda para analizar directamente la atmósfera de Saturno.

Una sonda atmosférica en Saturno sería muy similar a la cápsula de la misión Galileo (en la imagen)(NASA/JPL).

A primera vista uno pudiera pensar que no se trata de un objetivo especialmente interesante, al fin y al cabo, ¿acaso no conocemos ya la composición de Saturno? Pues sí y no. Ciertamente sabemos cuáles son los compuestos principales que forman este gigante gaseoso, pero únicamente una inspección directa nos permitirá medir la composición exacta y, más en concreto, hallar la proporción de isótopos de cada elemento. Una cápsula es además una herramienta fundamental si lo que queremos es averiguar la estructura de la atmósfera, es decir, conocer el perfil de presión, temperatura y vientos, así como la distribución de las distintas capas de nubes. La composición precisa de los planetas gigantes depende del momento exacto de su formación y de su situación en el sistema solar primigenio. Y el caso es que por ahora no estamos seguros de por qué Saturno emite mucho más calor del que debiera teniendo en cuenta los modelos de formación planetaria. Dicho con otras palabras, analizar la atmósfera de Saturno nos ayudaría a saber cómo nació el sistema solar.

¿Cuál será la próxima sonda en estudiar Saturno? (NASA/JPL).

Está claro que una cápsula que se zambulla en el interior de Saturno es fascinante, pero diseñar una misión de este tipo tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Por un lado, Saturno está al doble de distancia del Sol que Júpiter, lo que implica que para llegar hasta allí necesitamos más tiempo -o sea, más dinero- y se hace muy difícil emplear paneles solares, que son significativamente más baratos que los RTG. A cambio, el menor campo gravitatorio de Saturno ofrece velocidades de entrada menores a las de Júpiter (unos 30 km/s frente a 47 km/s), lo que se traduce en un escudo térmico más ligero y fuerzas g más pequeñas. Además, los menores niveles de radiación alrededor del planeta permiten reducir el blindaje de la nave y, por tanto, su coste. Puesto que estamos hablando de una misión barata, lo ideal es que la sonda esté formada por una cápsula atmosférica acoplada a un bus que la transporte hasta Saturno. El bus no necesitaría entrar en órbita de Saturno, lo que permitiría simplificar sobremanera la misión y reducir la masa de la nave. Este módulo terminaría su misión después de transmitir los datos de la cápsula a la Tierra.

En 2010 la NASA llevó a cabo un estudio preliminar de una misión de este tipo, con una cápsula similar a la que llevaba la sonda Galileo. De acuerdo con el estudio, la sonda sería lanzada en 2027 mediante un Atlas V y llegaría a Saturno en 2034 después de realizar un única maniobra de asistencia gravitatoria con la Tierra y un encendido de su motor en el espacio profundo. O sea, una trayectoria similar a la de Juno. La cápsula descendería por la atmósfera de Saturno hasta resultar destruida por las elevadas presiones, transmitiendo los primeros 55 minutos de su viaje. Para ello usaría un paracaídas principal que frenaría el descenso en la región situada entre las 0,1 y 1 atmósferas de presión.

Trayectoria de la misión a Saturno propuesta por la NASA en 2010 (NASA/JPL).

Al alcanzar la presión de una atmósfera el paracaídas se separaría y la cápsula caería libremente -quizás con la ayuda de un pequeño paracaídas de estabilización- hasta llegar a la profundidad de 250 kilómetros y una presión de cinco atmósferas, donde terminaría la misión nominal (obviamente, es posible que el vehículo siga transmitiendo una vez superada esta profundidad). Los datos del descenso no contendrían imágenes, por lo que apenas ocuparían 2 MB y podrían ser transmitidos al bus en sesiones de veinte minutos. El bus, también llamado CRSC (Carrier-Relay Spacecraft) sobrevolaría Saturno para no volver jamás y terminaría sus días en una órbita solar altamente elíptica.

Huelga decir que este concepto de misión de la NASA no ha tenido mucho éxito y por el momento espera tiempos mejores. No obstante, la agencia espacial europea (ESA) podría tomar el relevo de este proyecto. Precisamente, una sonda de este tipo ha sido propuesta para la próxima misión de tamaño medio -denominada M4- de la ESA, que ha sido bautizada como Hera. Con el fin de reducir la factura de la misión, el bus de la misión europea emplearía un diseño parecido al de la sonda Juno de la NASA para Júpiter. Es decir, incluiría enormes paneles solares, una opción que resulta obligatoria para la ESA al no disponer de RTGs de fabricación propia. Nadie ha utilizado nunca energía solar tan lejos del Sol, pero hay que tener en cuenta que los requisitos energéticos de esta misión serían mínimos. A diferencia de la misión de la NASA, Hera incluye una cápsula capaz de soportar el doble de presión, hasta diez atmósferas, por lo que alcanzaría una profundidad mucho mayor.

El bus de Hera estaría basado en la misión Juno de la NASA (NASA).

Dependiendo del presupuesto disponible el diseño de Hera contempla tres escenarios. En el primero, es la propia sonda la que envía los datos directamente a la Tierra, lo que evitaría equipar al bus con de un complejo equipo de comunicaciones. El segundo es una propuesta similar a la formulada por la NASA en 2010, mientras que el tercero, el más caro, pasa por hacer del bus un orbitador que entraría en órbita de Saturno (es decir, una especie de Juno en Saturno).

Concepto de cápsula de la misión Hera (ESA).

Gracias a su batería de espectrómetros, Hera podrá determinar si los datos que transmitió la sonda Galileo en Júpiter -como el exceso de gases nobles (argón, kriptón y xenón)- son también característicos de Saturno o no. Hera sería construida en colaboración con la NASA, la cual podría suministrar el módulo CRSC, y sería lanzada por un cohete Soyuz/Fregat en mayo de 2025. Alcanzaría Saturno en agosto de 2033 y, aunque la cápsula apenas viviría unas horas, el bus CRSC también transmitiría imágenes del planeta, especialmente de la región de descenso de la cápsula.

Por ahora Hera es un simple concepto de misión, pero de ser elegida por la ESA se convertirá en la sonda equipada con paneles solares que llegue más lejos del Sol. ¿Le damos una oportunidad?