¿Por qué no hay misiones robóticas en Europa o Enceladus?

Según Space.com, el metano en la pluma de la luna Encelado de Saturno podría ser un signo de vida extraterrestre , los estudios sugieren que Encelado y Europa son los dos cuerpos más prometedores del sistema solar en los que buscar vida extraterrestre.

¿Por qué se sigue prestando tanta atención a Marte cuando ya tenemos varios rovers allí, en lugar de enviar rovers aéreos o subterráneos a Encelado y Europa? En cuanto al presupuesto, creo que las misiones costarían lo mismo que la de Marte, mientras que Marte está bastante seco y la investigación se centra en encontrar signos de vida que "pudieran" haber existido en el pasado, entonces, ¿cómo es que reemplaza la misión de encontrar signos? de vida que tienen el potencial de "existir ahora mismo" en Encelado y Europa?

Me parece al menos que se están gastando miles de millones de dólares estadounidenses en un planeta yermo en lugar de estas dos lunas que pueden albergar vida. Aunque delgada, la atmósfera de Europa está compuesta de oxígeno .

Europa Clipper se lanzará en 2024: nasa.gov/press-release/…
@AlfonsoGonzalez gracias, pero es solo otro satélite, no una misión de superficie o subterránea.
@user0193 Sí, estoy muy emocionado por un (con suerte) futuro submarino Europa
La razón principal es cuán lejos (en delta-v) están las lunas heladas de la órbita terrestre. La superficie de Europa es de 17,5 km/s, que es 3 veces más "lejana" que la superficie de Marte, a 5,6 km/s. pero medido como lo haría Tsiolkovsky, es 13,3 veces más "lejos". (Se necesita una proporción de combustible 13,3 veces mayor). Agregue a eso el entorno de radiación muy interesante de Europa (54000 veces más radiación que la ciudad todavía evacuada de Pripyat, al lado de Chernobyl) hace que la ingeniería sea un desafío.
Buscar vida es solo uno de los muchos objetivos científicos cuando se trata de explorar planetas y lunas. En mi opinión, no es una prioridad muy alta, porque en realidad es bastante probable que en nuestro sistema solar solo haya vida en la Tierra. En todo caso, la posibilidad de que haya vida en Encelado es una razón para no ir allí antes de que hayamos tenido la oportunidad de observarla mejor con otras misiones de paso, telescopios espaciales, etc.
La NASA puede enviar una misión de aterrizaje para aumentar Europa Clipper, pero la financiación es incierta en.wikipedia.org/wiki/Europa_Lander
@JeremyFriesner, ¿está sugiriendo que estamos buscando en Marte porque es posible (no porque sea deseable) mientras que deberíamos estar buscando en Europa o Encelado?
@ user0193 En mi humilde opinión, deberíamos explorar ambos, pero no es razonable esperar que lo hagamos a menos que/hasta que la tecnología necesaria esté disponible y funcionando.
@CuteKItty_pleaseStopBArking ¿De dónde sacaste las "54000 veces más radiación"? Pensé que la magnetosfera de Júpiter protege a Europa del viento solar.
@Cornelis Júpiter en sí mismo es radiactivo
@ user0193 Hay una diferencia entre radiactividad y radiación. quora.com/¿Por qué- Júpiter-tiene- radiación?

Respuestas (4)

La respuesta de @GremlinWrangler resume varios puntos importantes;

  1. Llevar un rover de baja masa desde la Tierra hasta aterrizar en la superficie de una de esas Lunas requiere mucho más cohetes (delta-v) que aterrizar una sonda mucho más pesada y más capaz/diversa en la superficie de Marte.
  2. La energía solar no funcionará bien allí y los RTG son bastante escasos

Consideremos también que

  1. Gracias a la serie en evolución de rovers y orbitadores en Marte que trabajan de manera altamente coordinada durante décadas, la efectividad y el retorno científico (muy por dinero) de las misiones continúan aumentando, así como la experiencia en la interpretación de evidencia de vida en lugar de una búsqueda . para los seres vivos reales que te miran.
  2. Ambas lunas tienen capas de hielo de más de 10 km de espesor. Puede haber grietas y agujeros en lugares y el agua de los océanos puede haber sido depositada en la superficie y congelada y expuesta a la radiación, por lo que es probable que todo lo que haya en ella haya muerto. Afortunadamente, la experiencia obtenida de todos esos rovers de Marte de buscar signos de vida en lugar de cosas vivas será útil aquí.
  3. Las misiones que atraviesan el hielo y se adentran en el océano son actualmente hipotéticas y problemáticas. Necesitas mucha energía para atravesar 10 km de hielo sin importar cómo lo hagas y, a menos que tu nave espacial esté completamente esterilizada al 100% , puedes contaminar un océano sin vida o infectarlo desastrosamente con organismos terrestres. Que yo sepa, aún no existe una capacidad documentada de que la nave espacial pueda esterilizarse absolutamente y, sin embargo, seguir funcionando. 1

1 nota añadida en la prueba: ...por lo tanto, si se va a realizar una misión, se deben hacer esfuerzos para minimizar este riesgo precisamente porque no se puede eliminar. Estos podrían incluir más estudios o convocatorias de propuestas para nuevas formas de reducir la contaminación biológicamente viable. Alternativamente, esto podría convertirse en un punto de fricción y el pensamiento de "tal vez no deberíamos ir todavía" podría impulsar esta clase de misión un poco más adelante.

Para verificar que otros comparten mi idea de que la esterilización completa no es posible actualmente, acabo de preguntar:

El 100% de certeza es imposible y no se requiere. Se pretende que el módulo de aterrizaje Europa planeado tenga menos de 1 en 10000 posibilidades de infectar a Europa con vida terrestre (o un 99,99% de probabilidad de no infectar a Europa con vida terrestre).
Y para esas hipotéticas misiones subterráneas, también existe el problema de comunicarse con la Tierra a través de kilómetros de hielo y agua.
@notovny Hipotéticamente, podría colocar un cable de kilómetros de largo desde una torre de transmisión en la superficie hasta una torre de transmisión optimizada para submarinos debajo de la superficie, pero luego tendría que diseñar una misión para volar esos kilómetros de cable allí en el primer lugar.
las comunicaciones a través del hielo no son un problema. De todos modos, debe cavar / derretir un agujero a través de él, simplemente coloque un cable delgado en el orificio para volver a congelarlo. O posiblemente mejor aún, simplemente transmita a través de señales acústicas (como lo hacen las ballenas o el sonar). La tasa de bits será baja, pero el alcance a través del agua y el hielo puede ser de cientos de kilómetros. Obviamente, dejas la mayor parte del módulo de aterrizaje, con antena, etc., en la superficie.
@user0193 Se aplican reglas de protección planetaria similares a los módulos de aterrizaje y rovers de Marte. El "absolutamente completamente 100% cierto estéril" en esta respuesta es incorrecto.
@DavidHammen No hay absolutamente nada en las oraciones que escribí sobre la esterilización que sea incorrecta tal como está escrita. Estás leyendo algo en él que no está allí.
@uhoh El "absolutamente completamente 100% estéril" es incorrecto. Eso no es posible.
@DavidHammen No afirma que sea posible. Está diciendo que si no es estéril, la contaminación es una posibilidad. Y dado que no es posible esterilizar completamente el módulo de aterrizaje, no puede eliminar la posibilidad de contaminación.
@chepner, sin embargo, el Punto 5 de uhoh está abierto a la interpretación de que "completamente 100% seguro" es un requisito de algún comité, o al menos un objetivo. Me inclino a creer que tal objetivo nunca ha sido fijado por la NASA ni por ningún comité científico. Esto se reduce a decir "si no estás 100% seguro, no lo hagas", lo que significa "NUNCA lo hagas".
@NgPh no, una nueva lectura mostrará que no dije eso. ¡Pero es interesante que ahí es donde fuiste con eso!
@uhoh lo leí de la misma manera que lo hizo NgPh. Que "absolutamente completamente 100% cierto estéril" no es un requisito. Que haya hecho una pregunta posterior, a la que se vinculó, sugiere fuertemente que este es un requisito. El hecho de que escribiera en un comentario que tal vez el 99% es lo suficientemente bueno para el trabajo del gobierno dejó en claro que cree que esto debería ser un requisito. no lo es Ningún equipo de ingeniería en su sano juicio aceptaría un requisito de éxito del 100 %.
@DavidHammen nada en mi publicación de respuesta dice nada sobre ningún requisito. Estás leyendo tus propios puntos de vista sobre lo que escribí. No está ahí.
@DavidHammen, lo único que he dicho en los comentarios es que lo que realmente está escrito en la publicación no dice lo que usted u otra persona sugieren que dice, y lo que la gente dice que "sugiere" no es sequitur . No he comentado nada más que eso.
@uhoh, es su segunda oración, ya que está buscando un documento que demuestre la "capacidad de que la nave espacial pueda esterilizarse absolutamente y, sin embargo, seguir funcionando". O crees que es un objetivo aceptado, pero nadie puede cumplirlo todavía, o tu Punto 5 no debería formar parte de tu lista (de dificultades para una misión para descubrir vida extraterrestre).
@NgPh Este es un intercambio de pila. No adivinamos lo que otros usuarios podrían o no creer. Eso está fuera del alcance de los comentarios.
Podría agregar a su respuesta que la atmósfera de Marte también ayuda (no se necesitan retrocohetes para eliminar la mayor parte de la energía cinética).
@NgPh No obstante, el punto n. ° 5 cubre un aspecto muy estándar e importante de todas las misiones en el espacio profundo, tanto los módulos de aterrizaje como los orbitadores de cuerpos con poca o ninguna atmósfera. no es mi idea Vea esta respuesta a ¿ Por qué se colocó a Dawn en una órbita que solo sería estable durante "décadas" y esta respuesta a ¿Los aterrizajes forzosos en Marte no violan las reglas de Protección Planetaria? y especialmente esta respuesta a ¿Por qué Curiosity no se dirige a Peace Vallis? ...
@PeterMortensen que está cubierto en el delta-v discutido en el artículo n. ° 1 en el que remito a los lectores a la excelente respuesta de GremlinWrangler que cubre eso en detalle.
@uhoh, cualquiera entiende la lógica de reglas más estrictas donde las condiciones ambientales son más cercanas a las de la Tierra. No es necesario declarar que podemos necesitar, o deberíamos apuntar a, "absoluto completamente 100%". Siendo esto ESPACIO y no POLÍTICA SE, un mínimo rigor sería útil. Admitirlo no significaba que el absolutismo que escribió fuera mejor que argumentar que se le permite andarse con rodeos y que otros no pueden comentar sobre el riesgo de malas interpretaciones. A los políticos les encanta este juego. Los científicos no.
@uhoh Si, literalmente, todos los que han leído lo que ha escrito lo han leído mal en su opinión, entonces la única interpretación razonable es que su redacción no está clara.
@uhoh: en lugar de discutir la semántica, sugeriría actualizar el punto de su respuesta sobre la dificultad de esterilización. Podría expresarlo más como lo hizo David Hammen, y decir que la esterilización es una preocupación y una carga, quizás incluso más que Marte. Cada misión que envías tiene una pequeña posibilidad de desastre, por lo que puede tener sentido esperar hasta que estemos listos para enviar misiones "mejores". Como aficionado curioso, tuve la impresión de su respuesta de que la esterilización suficiente para una misión en Europa era un problema real que no sabemos cómo resolver completamente, ya sea que eso sea lo que quiso decir o no .
TL: DR: no ser técnicamente incorrecto no siempre es suficiente. La impresión que da a los lectores que aprenden sobre el problema por primera vez aún puede ser inexacta, y eso es algo que se debe considerar y mejorar en las respuestas de Stack Exchange. Creo/espero que ese sea el tipo de cambio que otros comentaristas como @NgPh intentaban sugerir.
@NgPh Ya hay muchas preguntas aquí sobre la vida y la muerte, la política estadounidense y la política internacional, las regulaciones, las leyes, las reglas y la ética. Nos guste o no, los temas difíciles son una parte integral de los vuelos espaciales; siempre lo han sido y en el futuro previsible lo serán. No todos los desafíos se pueden resolver con las ecuaciones de Tsiolkovsky y vis-viva , algunos requieren reflexión, discusión e introspección.
Depende totalmente de usted cómo quiere expresar su respuesta y qué impresión quiere dar a los lectores. Si no está de acuerdo con la opinión del comentarista sobre el tema y está satisfecho con él, está bien. Solo quería volver a centrarme en asegurarme de que su respuesta dé la impresión de que lo desea junto con los hechos, en lugar de enorgullecerse de si era técnicamente correcta o no. Pensé que el punto de David sonaba razonable y estaba interesado en averiguar cuáles eran los estándares de consenso (?), Así que redacté mi comentario asumiendo que estaba de acuerdo con él. No estaba sugiriendo conformidad por su propio bien.
No estoy tratando de estar en desacuerdo con tu punto; ser cauteloso con la contaminación de otros mundos es totalmente razonable. No estoy tratando de cambiar su redacción, lo siento si terminó redactado de esa manera. Honestamente, solo tenía curiosidad acerca de los diferentes puntos de vista y después de que los comentaristas anteriores señalaran los estándares de esterilización reales planeados para algunas misiones reales, y estaba tratando de confirmar si estaba en desacuerdo intencionalmente, no solo (sobre) simplificando.
@PeterCordes Las únicas cosas con las que no estoy de acuerdo explícitamente son los ismos "Entonces, lo que estás diciendo es". No he estado explícitamente de acuerdo ni en desacuerdo con los puntos de vista de otros sobre la contaminación y la esterilización. Esto es por diseño y no es un descuido.

Probablemente haya muchas respuestas, pero para adivinar misiones hipotéticas, un vistazo a los mapas delta-V /metro como este son muy informativos en términos de escala del problema.

Partiendo de eso, entrar en LEO es de 9,4 km/s, estos son los cohetes que ves lanzar regularmente y pueden poner en órbita alrededor del 5% de su masa de lanzamiento. El escape de la Tierra necesita otros 3,41 km / s, desde allí llegar a una intercepción en Marte es otro 0,39 km / s y debido a que Marte tiene una atmósfera, no necesitamos cohetes para la mayor parte de la inserción en órbita / aterrizaje Delta-V, solo un calor razonablemente capaz blindaje.

Si queremos interceptar a Júpiter, son otros 2,7 km, y debido a que Europa tiene muy poca atmósfera, probablemente necesitemos usar un cohete para descender profundamente en el pozo de gravedad de Júpiter en lugar de aerofrenado, lo que significa que para un propulsor determinado obtenemos mucha menos masa (posible como tan solo un 5%) a la órbita de Europa, ya que podemos llegar a Marte por el mismo costo de la misión, y la necesidad de sistemas de energía, calefacción y radio más complejos para una mayor reducción de la carga útil 'útil'.

La misión Europa Clipper planificada utiliza uno de los propulsores más grandes actualmente disponibles para llevar 6000 kg en ruta a Júpiter y luego quema alrededor de 4000 kg de combustible para entrar en órbita (usando asistencia gravitatoria para obtener más carga útil que la anterior), con una carga útil de instrumentos de 353 kg. . Tomando esto como plantilla, podríamos rediseñar la nave para aterrizar, usando esos 353 kg para agregar tren de aterrizaje, más combustible y más estructura para soportar los paneles solares durante el aterrizaje, pero sospechamos que obtenemos una masa de carga disponible negativa. O podríamos quitar los instrumentos y hacer un módulo de aterrizaje de 300 kg , lo que sin duda sería posible (D/V similar para una órbita lunar a la superficie lunar) pero funcionaría con baterías y sería muy básico.

Llegar a Saturno y Encelado requiere aún más rendimiento del motor, y está más allá del punto en el que la energía solar es útil, lo que agrega costos políticos por el lanzamiento de RTG nucleares en la mezcla.

Por lo tanto, las misiones a estos lugares son ciertamente posibles, pero las cargas útiles serán mucho más pequeñas que a Marte y se parecerán mucho más a Huygens en términos de entregar un par de imágenes y algo de química básica durante un período limitado que lo que obtenemos en Marte. Ciertamente no sería una búsqueda significativa de vida, y no mucho mejor que la que han reunido las sondas en órbita.

Entonces, hasta la fecha, por una cantidad determinada de dinero, se han visto más retornos al llevar una nave compleja a Marte que una nave más básica a las lunas exteriores. A medida que Marte se estudia mejor, esto está cambiando, por lo tanto, el progreso en Europa Clipper, que en un momento parece haber incluido un módulo de aterrizaje a un costo similar al de una misión completa a Marte .

¿Es plausible el aerofrenado en Júpiter para llegar a Europa, o existe un riesgo demasiado alto de sumergirse demasiado profundo por accidente o perderse y volar al espacio profundo?
El frenado aerodinámico en Júpiter es probablemente posible desde el punto de vista de la física, pero el nivel de radiación muy alto en órbita baja parece haber disuadido a todas las sondas hasta la fecha, incluida Juno, que habría tenido un perfil de misión mucho más simple si lo hubiera hecho. Tenga en cuenta también que para un aerofreno de alta energía en órbita, debe poder guardar paneles solares/antenas, etc. y luego volver a implementarlos de manera confiable.
"El nivel de radiación muy alto en órbita baja parece haber disuadido a todas las sondas hasta la fecha" ¿No podría usarse esto como un método de frenado por derecho propio? ¿O recolectar los fuertes campos magnéticos para alimentar un motor de iones o algo así, o empujar el campo magnético en sí?
@ nick012000 es posible que tenga algo allí, pero las pruebas en LEO han demostrado que esto es complicado en.wikipedia.org/wiki/STS-75 y en.wikipedia.org/wiki/Space_tether
Bueno, leer esto me hace preguntarme cómo es que los compuestos como el kevlar y la fibra de carbono aún no han resuelto los problemas de peso, resistencia y durabilidad en el lanzador. Las aleaciones a base de aluminio quizás estén limitando el progreso.
Los costos estimados actuales de las misiones Europa Clipper y Perseverance son 4.25 b i yo yo i o norte a norte d 2,750 millones, respectivamente.
Por supuesto, lo más sensato para una sonda de mayor masa sería usar varios lanzamientos y ensamblarla en una órbita terrestre baja. Pero los lanzamientos cuestan dinero, los RTG cuestan dinero, construir la sonda cuesta dinero, pagar a los equipos de ciencia e ingeniería cuesta dinero... No parece haber nadie interesado en gastar tanto de su propio dinero, y el Congreso (o quienquiera que esté asignación presupuestaria para la UE) no parece interesada en gastar tanto dinero de los impuestos.
@user0193 las agencias espaciales investigan ese tipo de cosas con mucho cuidado, especialmente cualquier cosa que pueda ahorrar masa, y casi siempre hay una buena razón para "por qué no simplemente...". Kevlar y CFRP se utilizan en algunas aplicaciones espaciales, pero con cualquier material hay muchas otras consideraciones además de la masa. Por ejemplo, los plásticos tienden a causar problemas de desgasificación .
@leftaroundabout: También es probable que los plásticos se vuelvan quebradizos a temperaturas inferiores a las normales de la Tierra. Esto también puede ser un problema con algunos metales y aleaciones, pero presumiblemente se han probado los materiales utilizados en naves espaciales que se dirigen a entornos de baja temperatura.
Y tenga en cuenta que la misión Europa Clipper en realidad no irá a Europa, ni cerca del delta-v necesario. Se dirige a Júpiter, donde realizará sobrevuelos de Europa, nunca entrará en la órbita de Europa.

El motivo de la exploración de Encelado y Europa es diferente al de Marte. El motivo principal para la exploración de las dos lunas es la posibilidad de encontrar una instancia independiente de vida, mientras que la exploración de Marte también incluye la recopilación de información para una posible futura colonización humana.

De los tres mundos, Encelado es el más desafiante porque Saturno es realmente grande (masivo) y Encelado orbita a poco más de cuatro radios de Saturno, por lo que se encuentra en un pozo gravitacional extremadamente profundo. Hicimos un estudio de una posible misión insignia a Enceledus en 2009 (1). Aunque se ha descubierto más sobre Encelado desde entonces, creo que el Informe de Encelado sigue siendo el estudio más detallado de los aspectos prácticos de una misión real allí.

Con el fin de ahorrar suficiente combustible para llegar a Encelado una vez que llegamos a Saturno, tuvimos que asumir múltiples asistencias de gravedad, por lo que no llegaríamos a Encelado hasta unos 10 años después (datos reales en la referencia 1) y el MTBF (Mean Time Before Failure). ) para muchos artículos de vuelo no está calificado por más de 10 años. La sección 3.1.1.1 del informe analiza algunos de los obstáculos que deben superarse para tal misión.

Entonces, si pregunta "Si la búsqueda de una segunda instancia de vida es tan importante, ¿por qué estamos planeando múltiples misiones a Europa y ninguna a Encelado en este momento?". La respuesta es: es mucho más difícil (y más caro) llegar a Encelado.

(1) https://www.lpi.usra.edu/opag/Enceladus_Public_Report.pdf

En esencia: aprende a caminar antes de intentar correr.
Que la exploración de Marte tenga un elemento precursor humano es enorme. Nunca enviaremos humanos a Europa debido a los problemas de radiación y delta-V, y probablemente tampoco a Encelado debido a los problemas aún mayores de delta-V.
so wouldn't reach Enceladus until about 10 years lateresto realmente me hace sentir insatisfecho, ya que tal vez no podamos ver la misión del módulo de aterrizaje a Encelado en el corto plazo o tal vez nunca en nuestra vida. Espero que se estudie Europa usando módulos de aterrizaje de superficie/subsuelo
@user0193 ¿Subsuelo? Se necesita una gran cantidad de equipo y combustible para perforar 2 km de hielo en la Antártida, además de un buen número de personas para supervisar las operaciones de perforación en tiempo real. Las operaciones subterráneas en Europa y Enceladus son pura ciencia ficción en este momento.
@DavidHammen sí, tiene sentido. Suponiendo que tengamos que perforar, tal vez podamos ver otras soluciones innovadoras, como derretir el hielo en el punto de entrada en lugar de perforar, ¡pero entonces el desafío sería mantener el robot funcionando a -225 grados Fahrenheit!
¿No es Marte el objeto más parecido a la Tierra del sistema solar? De cualquier manera, ¿cómo son los "planetas" Encelado o Europa, ya sea que puedan o no sustentar vida?
¡ @DavidHammen encontró este video del aterrizaje planeado de Rusia en Ganímedes en lugar de Europa para 2026! Consejo: active los subtítulos y use la traducción automática del ruso al inglés

Esta es una respuesta tardía, pero...

En cuanto al presupuesto, creo que las misiones costarían lo mismo que la de Marte.

Has subestimado enormemente el costo de un módulo de aterrizaje Europa. El aumento del delta V necesario para llegar y aterrizar en Europa solo aumenta enormemente el costo de una misión de aterrizaje a Europa en comparación con una misión de aterrizaje a Marte. La protección mejorada contra la radiación necesaria para hacer que un módulo de aterrizaje Europa sea viable aumenta enormemente el costo aún más.

Y luego está la protección planetaria. Si el valor de marcador de posición actual de una probabilidad entre diez mil de infectar a Europa con vida terrestre permanece intacto, esto aumenta aún más los costos. Esto requeriría que el Laboratorio de Propulsión a Chorro y la instalación de lanzamiento actualicen sus salas limpias de clase 10000 en órdenes de magnitud. Una sala limpia de clase 10000 significa que hay hasta 10000 partículas diminutas, incluidas esporas bacterianas, por pie cúbico de aire. Si bien eso representa una reducción de dos órdenes de magnitud de la cantidad de partículas de polvo en el aire de la habitación, significa que la misión más reciente del rover de Marte probablemente trajo medio millón de esporas bacterianas a Marte.

Otro factor más es el terreno. Todavía no sabemos si el terreno de Europa es compatible con los módulos de aterrizaje, y mucho menos con los hopper o los rover. Hay quienes especulan que Europa está cubierta de picos de hielo. Un pico de hielo de tres metros de altura no sería visible en las imágenes actualmente disponibles de Europa. Necesitamos mejores imágenes de Europa antes de siquiera pensar en enviar un módulo de aterrizaje, un hopper o un rover a Europa.

most recent Mars rover mission probably brought half a million bacterial spores to MarsSolo me preguntaba, ¿no mueren estas bacterias en el vacío, radiación cósmica mientras viajan 6 meses a Marte? Recientemente descubrí que se espera que los rusos envíen un módulo de aterrizaje a Ganímedes para 2026, que es otra luna de Júpiter, lo que me hace preguntarme que tal vez estas bacterias puedan morir en condiciones difíciles, otra respuesta aquí mencionó que tardaría 10 años en llegar. tal vez el viaje en sí podría considerarse un proceso de esterilización..
También encontré esta referencia a su reclamo de picos de hielo .
@ user0193 Se ha descubierto que los tardígrados son viables después de años en el espacio, y los tardígrados son débiles en comparación con algunas esporas bacterianas.