El Observatorio Cuyano

Una sonda para analizar la superficie de Mercurio en 2045

Por Daniel Marín

De todos los planetas interiores, el único en el que todavía no se ha posado un artefacto humano es Mercurio. El motivo es, principalmente, el enorme coste energético que conlleva poner algo en la superficie del planeta más pequeño del sistema solar. Debido a su posición tan al interior del pozo gravitatorio solar, es muy complicado enviar una sonda que aterrice en Mercurio. Sin embargo, Mercurio no es una versión ligeramente más caliente y grande de la Luna. Las sondas Mariner 10 y MESSENGER de la NASA nos han enseñado un mundo que, si bien no es tan atractivo como Marte o Venus, resulta clave para entender el origen del sistema solar. En 2025 llegará a Mercurio la sonda europea BepiColombo, que también incluye un orbitador japonés. BepiColombo promete aclarar muchos de los misterios que rodean este planeta, pero seguiremos sin poder analizar la superficie directamente.

Mercury Lander, una sonda para estudiar la superficie de Mercurio (JHU-APL/NASA).

Y estudiar la superficie es importante porque nadie esperaba que Mercurio tuviese tantos compuestos químicos reducidos —en vez de oxidados— y que fuese tan rico en elementos volátiles —para la zona del sistema solar en la que se encuentra, se entiende—, como sodio, azufre o potasio, por no mencionar el hielo que se halla en el fondo de los cráteres polares. Mercurio posee grandes planicies oscuras probablemente ricas en carbono resultado de episodios volcánicos antiguos y un enorme núcleo en proporción a su tamaño, quizás creado a raíz de una enorme colisión durante el origen del sistema solar. Por estos motivos es necesario un análisis geoquímico directo de los minerales de la superficie para saber cómo se formó. La última propuesta de una sonda para el estudio de Mercurio viene del laboratorio APL de la Universidad Johns Hopkins. Esta propuesta se denomina —de forma no muy original— Mercury Lander, con Carolyn Ernst como la Investigadora Principal del proyecto.

Mercurio es el único mundo de gran tamaño del sistema solar interior que no hemos visitado su superficie (JHU-APL/NASA).

Mercury Lander se dividiría en cuatro módulos: la etapa de crucero SEP con motores iónicos, la etapa de inserción orbital de propulsión química, la etapa de descenso para abandonar la órbita y comenzar el descenso y el lander propiamente dicho, dotado de un tren de aterrizaje de tres patas y un generador de radioisótopos (RTG) de nueva generación. Usar RTG en vez de paneles solares en el planeta más cercano al Sol parece un sinsentido, pero es que, y no es un chiste, Mercury Lander llevará a cabo su misión de noche para evitar las altísimas temperaturas del día mercuriano. El aterrizador propiamente dicho tendría una longitud de unos tres metros aproximadamente. Llevaría una importante carga de instrumentos científicos formada por un magnetómetro para analizar el campo magnético actual y el remanente fósil de la corteza generado en el pasado, un sismómetro para estudiar el interior del planeta (en coordinación con un experimento de radio para determinar su momento de inercia), así como varios instrumentos para estudiar la exosfera (varios espectrómetros de iones, partículas energéticas y partículas neutras, además de un detector de polvo). Por otro lado, incorporaría dos cámaras, una orientada 90º con respecto a la otra, tomarán imágenes durante el aterrizaje. También transportaría, como no, cámaras panorámicas a color similares a las usadas en los rovers marcianos. Dos de las tres patas llevarán un sencillo e ingenioso sistema de recogida de muestras de la superficie que no requeriría del uso de ningún brazo robot. Las muestras serían analizadas por un espectrómetro de rayos gamma y un instrumento de fluorescencia por rayos X, además de por cámaras para dar información de contexto.

Las distintas partes de la sonda (JHU-APL/NASA).

Configuración de lanzamiento y crucero (JHU-APL/NASA).

Partes del aterrizador (JHU-APL/NASA).

Par aterrizar, la etapa de descenso de combustible sólido deberá frenar la velocidad orbital de la sonda de 3,4 km/s a unos 83 m/s. Luego el sistema de propulsión de combustible líquido del aterrizador reducirá la velocidad hasta llegar a cero a unos pocos metros de altura sobre la superficie. Para el guiado autónomo se usará un LIDAR y navegación óptica. El aterrizaje tendrá lugar antes del anochecer para poder tomar imágenes panorámicas y, al mismo tiempo, evitar todo lo posible la exposición a la luz solar. Gracias al RTG, la sonda trabajará continuamente durante la noche, evitando así sobrecalentar los sistemas de la nave y facilitando las comunicaciones con la Tierra, aunque habrá un periodo de pérdida de comunicaciones directas de más de un mes durante la noche local. La misión terminará poco después del amanecer, cuando la nave no pueda soportar las altas temperaturas de la mañana mercuriana. Se espera que la sonda envíe a la Tierra un total de 10,8 gigabytes de datos. La sonda aterrizaría en el hemisferio sur, en la zona situada a 40º de latitud sur y 170º este. Se trata de una región en la que abunda material oscuro rico en carbono —denominado LRM (Low Reflectance Material) en la jerga de los científicos planetarios— que se cree es el resultado de actividad volcánica que experimentó el planeta en el pasado. Se supone que estas zonas son las más antiguas del planeta y en ellas se encuentran los hollows, unas peculiares y enigmáticas formaciones geológicas descubiertas por MESSENGER cuyo origen no está del todo claro. Por lo tanto, no nos debe extrañar que analizar su composición sea un objetivo prioritario para entender el interior de Mercurio y su evolución.

Trayectoria de descenso de Mercury Lander (JHU-APL/NASA).

Posible zona de aterrizaje de la sonda (JHU-APL/NASA).

La arquitectura elegida para esta propuesta de misión es una sonda que lleva una etapa de propulsión solar eléctrica (SEP) dotada de motores iónicos que debe reducir el tiempo de vuelo interplanetario y que además incorpora otra etapa de propulsión química para alcanzar la órbita final. Es decir, una arquitectura parecida a la de la misión BepiColombo. El lanzador sería el Falcon Heavy de SpaceX en su versión desechable para lograr la máxima capacidad de carga. La sonda despegaría en marzo de 2035 y realizaría un sobrevuelo de la Tierra en 2036 y dos sobrevuelos de Venus en 2036 y 2038, así como cinco sobrevuelos de Mercurio antes de colocarse en órbita del planeta en enero de 2045. El aterrizaje tendría lugar el 12 de abril de 2045 y la sonda funcionaría hasta el 11 de julio de ese año, cuando está previsto que la salida del Sol mate a la nave como si fuera un exótico vampiro robótico.

Posible interior de Mercurio (izquierda) y mapa del campo magnético de la corteza (JHU-APL/NASA).

Fases de la misión (JHU-APL/NASA).

Resumen de la misión (JHU-APL/NASA).

La propuesta Mercury Lander debe salir por unos 1600 millones de dólares, un chollo para una misión tan ambiciosa (habrá que ver si en la realidad podría mantener este presupuesto una vez aprobada). Lamentablemente, ahora mismo Mercurio no es una prioridad para la comunidad científica, así que es muy difícil que la NASA se embarque en una misión de este tipo habiendo tantos y tantos objetivos atractivos en el sistema solar. Una pena, porque a mí me encantaría contemplar la superficie de Mercurio.