Misión Europa Lander. Objetivo: aterrizar en Europa en 2031 para buscar vida
por Daniel Marín 

Fue una de las pocas veces en la historia reciente donde las instituciones políticas se interpusieron en la selección de misiones científicas de la NASA, una forma de proceder hasta el momento reservada para el proceloso programa tripulado. A finales de 2015 el Congreso obligó a la NASA a llevar a cabo una misión de aterrizaje en Europa, la luna de Júpiter famosa por la presencia de un hipotético océano interno. La decisión causó conmoción en la agencia espacial, que a duras penas está intentando sacar adelante la misión EMFM (Europa Multi-Flyby Mission) para el estudio de este satélite. La NASA quiere lanzar la sonda EMFM mediante un cohete SLS Block 1 en 2022, pero no ha conseguido asegurar los fondos suficientes para ello. Si finalmente recibe el presupuesto previsto, EMFM llegará a Júpiter en 2025 y realizará 45 sobrevuelos de Europa. A raíz de la decisión del Congreso la NASA sopesó la posibilidad de incluir una sonda de aterrizaje con EMFM, pero los estudios previos demostraron que era imposible añadir una sonda que pudiera tener un retorno científico lo suficientemente importante (no obstante, no se ha descartado que EMFM pueda llevar algún tipo de subsonda independiente de pequeño tamaño). Finalmente, la NASA ha concluido que la mejor opción es llevar a cabo una misión independiente por todo lo alto.

Concepto de misión Europa Lander de 2017 para buscar vida en Europa (NASA).

Como vimos el año pasado, los primeros estudios de esta misión se decantaban por una sonda formada por un orbitador que llevaría la sonda de aterrizaje propiamente dicha. Esta estaría formada por una etapa de frenado desechable y otra etapa propulsada que descendería hasta la superficie y la posaría usando la técnica sky crane desarrollada para el rover Curiosity. De hecho, el vehículo debía tener un diseño en forma de tetraedro muy parecido al de la sonda marciana Pathfinder de los años 90.

Sonda EMFM para el estudio de Europa (NASA).

Diseño original de Europa Lander de 2016 después del mandato del Congreso. Se aprecia el sistema de descenso ‘sky crane’ y el diseño similar a la Pathfinder (NASA).

Pero en estos meses el diseño ha evolucionado. La NASA acaba de publicar el informe pre-Fase A de la misión y, para sorpresa de muchos, han hecho acto de presencia cambios muy significativos. El primero es que la agencia espacial ya no disimula y ha optado por una misión a lo grande, tanto o más compleja —y cara— que la propia EMFM. Ahora la sonda de aterrizaje ya no es una réplica de la Pathfinder, sino un aterrizador hecho y derecho con cuatro patas que recuerda más a las Viking de los años 70 (aunque estas tenían tres patas), aunque sigue usando la técnica sky crane. El segundo cambio es que, al igual que las Viking, el objetivo de la misión ha pasado de ser la exploración genérica de las condiciones de habitabilidad de Europa a la búsqueda de vida propiamente dicha. Recordemos que desde las Viking no se ha lanzado ninguna misión de la NASA con este objetivo específico. Incluso el rover marciano de 2020 se centrará en la búsqueda de biofirmas, pero no de microorganismos vivos.

Elementos de la misión Europa Lander: orbitador CRO, etapa de descenso desechable, etapa sky crane y aterrizador. (NASA).

Elementos de Europa Lander (NASA).

La nueva misión estará formada por el orbitador portador, denominado CRO (Carrier Relay Orbiter), que se encargará de llevar la sonda hasta Europa y transmitir los datos a la Tierra (usará paneles solares). La sonda de descenso se llamará, lógicamente, Europa Lander, y llevará 42,5 kg de instrumentos científicos. Pese a que la misión todavía se encuentra en pre-Fase A —o sea, que podría cambiar significativamente antes de ser lanzada o cancelada— su tren de aterrizaje ha sido concebido para adaptarse a todo tipo de terreno, algo muy importante teniendo en cuenta que no contamos con imágenes de alta resolución de la superficie de Europa.

El tren de aterrizaje se adaptará al terreno (NASA).

De hecho, ahora que está claro que esta misión será independiente, Europa Lander dependerá de EMFM para obtener imágenes detalladas de la superficie y elegir la zona de aterrizaje más adecuada. Además también podrá usar EMFM como sonda retransmisora de reserva en caso de que el orbitador CRO falle. Aunque la misión será cara, la NASA ha puesto límites. Para evitar que se disparen los costes Europa Lander no llevará un generador de radioisótopos RTG con plutonio-238 y usará baterías convencionales (de 45 kWh) para sobrevivir entre veinte y cuarenta días en la superficie de la luna (se prevé que, por limitaciones en las comunicaciones, la sonda pase gran parte del tiempo hibernando). Ampliar la vida de la misión más allá no tiene mucho sentido porque los altísimos niveles de radiación en las cercanías de Júpiter hacen que sea poco probable que el orbitador CRO dure más de un mes en órbita de Europa, además de limitar seriamente la vida útil de la propia Europa Lander (aunque la radiación en la superficie es bastante menor que en órbita). Con el fin de soportar estos niveles de radiación la aviónica y los instrumentos estarán protegidos por blindaje adicional.

Fenómenos energéticos que afectan a la superficie de Europa (NASA).

Puesto que el objetivo fundamental de Europa Lander es la búsqueda de vida, se ha priorizado el proceso de recogida de muestras. El brazo robot, de 1,4 a 2,2 metros, recogerá al menos diez muestras alrededor de la zona de aterrizaje, cada una de unos siete centímetros cúbicos, y las llevará hasta los instrumentos, que serán capaces de detectar un mínimo de un picomol de sustancias orgánicas por cada centímetro cúbico. El sistema de recogida podrá ‘excavar’ hasta una profundidad de diez centímetros como mínimo.

Sistema de recogida de muestras de Europa Lander (NASA).

Estos instrumentos estarán formados por el detector de sustancias orgánicas OCA (Organic Compositional Analyzer), un espectrómetro de masas y cromatógrafo de gases basado en el instrumento SAM de Curiosity; el espectrómetro de tipo Raman VS (Vibrational Spectrometer) que debe detectar sustancias inorgánicas y orgánicas y tendría un diseño parecido al del instrumento SHERLOC del rover Mars 2020; el microscopio MLD (Microscope for Life Detection), que podrá buscar microorganismos de hasta 0,2 micras de diámetro; y, por supuesto, un par de cámaras estereoscópicas denominadas CRSI (Context Remote Sensing Instrument) con una focal de 34 milímetros, como las MastCam de Curiosity, y que estarán situadas sobre la antena de alta ganancia.

Europa Lander recogiendo muestras (NASA).

Búsquedas de biomarcadores y formas de vida en Europa (NASA).

Aunque obviamente Europa Lander no podrá estudiar directamente el océano interior de Europa, esto no será un impedimento para buscar vida. Los instrumentos de la misión se encargarán de analizar la composición de las sales y posibles sustancias orgánicas presentes en el hielo de la superficie. También medirán la proporción de distintos isótopos —especialmente entre el carbono-13 y carbono-14— y comprobarán si existen enantiómeros más abundantes que otros (por ejemplo, los aminoácidos biológicos de las formas de vida terrestres son levógiros). El microscopio buscará bacterias procedentes del océano interno como las descubiertas en lagos terrestres bajo capas de hielo (el más famoso es el lago Vostok de la Antártida).

Secuencia de recogida de muestras de Europa Lander (NASA).

La supuesta conexión entre el océano interno de Europa y la superficie hace que no sea necesario perforar kilómetros de hielo para buscar vida (NASA).

Interacción entre los distintos elementos de la corteza y el océano de Europa (NASA).

Teniendo en cuenta que Europa Lander aterrizará en un lugar del sistema solar potencialmente habitable deberá cumplir con los requisitos de la Categoría IV de las normas de Protección Planetaria (es decir, que la probabilidad de contaminación de microorganismos terrestres sea inferior a una diezmilésima), lo que significa que los criterios de esterilización serán excepcionalmente estrictos. La sonda de aterrizaje viajará a Júpiter dentro de una biobarrera (las Viking también iban dentro de una) para evitar llevar microorganismos terrestres. Además de seguir los procesos de descontaminación habituales (someter la sonda a temperaturas superiores a 125º C y exponerla al vacío o a una atmósfera de nitrógeno puro durante horas o días), las partes más críticas, como el tren de aterrizaje, las baterías (por si explotan) o el sistema de recogida de muestras, serán irradiadas con altas dosis de radiación ionizante para garantizar su esterilización. La obsesión con estos protocolos es tal que la NASA estudia incorporar un dispositivo incendiario (!!!) que viajaría dentro de la zona blindada para destruir y esterilizar la aviónica y los instrumentos una vez finalizada la misión (sí, como lo oyen).

Etapas de la misión Europa Lander (NASA).

Posible trayectoria de la misión en caso de usar un SLS Block 1b (NASA).

Europa Lander será una sonda mucho más pesada que EMFM. Tanto que, incluso usando la potente versión Block 1b del SLS —capaz de situar en órbita baja 100 toneladas frente a las 70 del Block 1—, no podrá viajar directamente hasta Júpiter y será preciso una maniobra de asistencia gravitatoria con la Tierra además de una maniobra propulsiva de espacio profundo para llegar al gigante joviano (la misma trayectoria que siguió la sonda Juno). Con el fin de efectuar esta maniobra de espacio profundo, la sonda transportará cuatro tanques de combustible que se separarán una vez completada. La misión Europa Lander debería despegar en 2024 o 2025 y pasaría por la Tierra en 2026. La llegada a Júpiter tendría lugar en 2029 y el aterrizaje en Europa en abril de 2031, como muy pronto.

Posibles lugares de aterrizaje de Europa Lander (NASA).

Thera Macula, uno de los lugares de aterrizaje posibles para Europa Lander (NASA).

Esta es la imagen de mayor resolución de Europa, tomada por la sonda Galileo. Su resolución es de 6 m/píxel (NASA).

El lugar de aterrizaje se elegirá teniendo en cuenta varios factores, pero, sobre todo, las imágenes de alta resolución de EMFM. La precisión en el aterrizaje debe alcanzar los cien metros y para ello la sonda usará un sistema activo ayudado de radar y lidar para evitar obstáculos y seleccionar la zona más segura. En total se espera que la sonda envíe más de cuatro gigabits de datos durante el transcurso de su misión.

Secuencia de descenso de Europa Lander. Se usará la etapa propulsora desechable y el sistema sky crane (NASA).

Órbitas del orbitador CRO durante la misión (NASA).

Y esta es la presentación oficial de Europa Lander. Con este informe la NASA parece haber lanzado un órdago al Congreso, algo así como «¿no queríais una misión a la superficie de Europa? Pues tomad dos tazas». Resulta obvio que una misión tan cara y compleja lo tiene muy difícil para salir adelante. Pero por otro lado, la fecha de la presentación del informe puede que no sea casual: la administración Obama se mostró tremendamente hostil a la misión EMFM, así que quizás estemos ante un intento de captar la atención del presidente Trump. El caso es que el cuartel general de la NASA ha concebido una misión de tipo flagship —el tipo más caro— que debe seguir los pasos de EMFM y convertir a Europa en el Marte de la década de los años 30. ¿Existe vida en Europa? La respuesta puede que la conozcamos a partir de 2031. 



Fuente:  danielmarin.naukas.com