agosto 16, 2022

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Lo que nos depara la próxima década de la ciencia planetaria: cielo y telescopio

Decadal Survey illustration
Una visión planetaria para la próxima década.
Academias Nacionales de Ciencias

esta afuera La Comunidad de Ciencias Planetarias ha publicado un informe que describe una visión para la próxima década. La encuesta decadal, el resultado de años de comités directivos, libros blancos, grupos asesores y conferencias, representa las órdenes de marcha de la NASA (y hasta cierto punto de la NSF) durante 10 años de exploración de planetas y exoplanetas.

Academias Nacionales de Ciencias Encuesta decenal de ciencias planetarias y astrobiologíanoble Orígenes, mundos y vida: una estrategia nodal para las ciencias planetarias y la astrobiología 2023-2032Es la tercera lista de deseos prioritarios de este tipo. Como siempre, cualquier concepto importante deberá pasar por rondas de financiación, diseño y desarrollo antes de llegar a la plataforma de lanzamiento.

la ultima decada

Una mirada a la última encuesta decenal titulada Visiones y viajesMuestra el impacto que estos esfuerzos pueden tener. Este informe se incluyó como una prioridad principal en la misión Mars Astrobiology and Sample Cache Explorer, que se ha convertido en el rover persistente que actualmente explora el cráter Jezero en el planeta rojo. Perseverance está reservando muestras como primer paso en la iniciativa Mars Sample Return, para la cual el rover de retorno se lanzará en la ventana de lanzamiento de 2026. La segunda prioridad de la década, la misión Orbiter ahora llamada Europa Clipper, está programada para lanzarse en 2024.

Visiones y viajes También identificó temas para misiones más pequeñas, designadas por la NASA como misiones de clase New Horizons y Discovery. Estos temas eventualmente llevaron a la selección de libélulael helicóptero de propulsión nuclear que volará a la luna Titán de Saturno en 2027, y lucia Y espíritu Misiones de asteroides, también Da Vinci y Veritas Las misiones de Venus volarán a finales de esta década.

Los campeones de este año

Junto con el desarrollo y el apoyo continuos de estos proyectos, la última encuesta decadal prioriza algunos conceptos de misión grandes y emocionantes.

como una nueva máxima prioridad Misión principalque por definición tiene un presupuesto de más de mil millones de dólares, el informe recomienda Sonda y sonda de Urano. Esta sería una gran misión al estilo de Cassini al gigante de hielo y sus lunas e involucraría una sonda que ingresa a la atmósfera. Hasta ahora, solo hemos visto a Urano acercarse una vez, durante el breve vuelo de la Voyager 2 en 1986. Urano venció a Neptuno debido a la flexibilidad de los vehículos de lanzamiento actuales y la tecnología para la ventana de lanzamiento de 2031 a 2038, con Júpiter. ayudar.

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Diseño de la sonda de Urano
Una propuesta de diseño conceptual de principios de 2011 para una posible misión de Urano.
Encuesta decenal de la NASA/NRC

La segunda prioridad más alta entre los buques insignia es un orbitador y un módulo de aterrizaje que se dirigirá a la luna Encelado de Saturno, a la que se hace referencia en el informe como Encelado Orbelander. Esta luna es un mundo dinámico con un océano subterráneo que puede contener los procesos complejos necesarios para albergar vida. Cassini ha visto penachos que emanan de géiseres helados durante varios vuelos, y Enceladus Orblander puede tomar muestras y estudiar la superficie lunar de cerca.

Otros cuatro conceptos importantes que estaban en funcionamiento eran el módulo de aterrizaje Europa, el módulo de aterrizaje Mercury, la misión Neptuno/Tritón y una gran misión a Venus.

Ilustración de Orbelander en Enceladus
Concepto artístico de un Orbilander en la superficie de Enceladus.
NASA

Como principios rectores, la encuesta identificó 12 preguntas científicas clave bajo tres temas principales: orígenes, mundos y procesos, y vida y habitabilidad. Estas preguntas, que cubren todo, desde cómo se formaron los planetas gigantes hasta si encontraremos vida extraterrestre, ayudarán a nutrir la selección de misiones.

«Sospecho [the decadal] Es una visión muy convincente para la exploración espacial para la próxima década y más allá”, dice Jonathan Fortney (Universidad de California, Santa Cruz). Creo que es una gran combinación de obtener nuevos datos de algunas de las áreas más calientes y básicamente nuevos en exploración y reconocimiento».

El papel de las misiones más pequeñas

La NASA tiene dos clases de misiones más pequeñas, New Frontiers ofrece aproximadamente el doble del presupuesto para las misiones de clase Discovery pero con una cadencia de lanzamiento más lenta. La selección de New Frontiers 5, cubierta en la última década y originalmente programada para octubre de 2022, se retrasó hasta octubre de 2024.

La nueva encuesta decenal cubre las próximas dos rondas, New Frontiers 6 y 7, que nos llevarán hasta 2032. En lugar de recomendar tareas específicas para estas selecciones competitivas, el informe presenta temas detallados para su consideración:

  • Sonda y aterrizaje del asteroide Centaur
  • devolver muestra ceres
  • Misión de retorno de muestras de la superficie del cometa
  • Misión Enceladus con múltiples vuelos
  • red geofísica lunar
  • sonda saturno
  • Titán Orbitador
  • Triton Ocean World Surveyor (agregado solo para New Frontiers 7)
  • Explorador de flores en el lugar

El informe no especifica ningún tema específico para el programa Discovery, aunque recomienda que la NASA continúe seleccionando dos misiones de clase Discovery por ronda. El informe también recomienda elevar el techo de costos para las misiones de clase de exploración de $500 a $800 millones.

Además, la década también recomienda aumentar el tope, de $55 millones a $80 millones, para las Pequeñas Misiones de Exploración Planetaria Innovadoras (SIMPLEx) de la NASA y proyectos muy pequeños, de bajo costo y alto riesgo.

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Para nuestro próximo paso en Marte, el informe prioriza el Mars Life Explorer como la próxima misión que se desarrollará después de que se complete el retorno de la muestra de Marte.

Para la exploración lunar, la encuesta recomienda desarrollar Endurance A, una gran misión de retorno de muestra que visitará el polo sur de la luna. Recogerá alrededor de 100 kilogramos (220 libras) de muestras, que los astronautas devolverán a la Tierra como parte de la iniciativa Artemis. El informe señala que los objetivos de exploración planetaria deben ser primordiales para Artemis y no un objetivo secundario.

El informe también señala la necesidad de la NASA de abordar el déficit de financiación tecnológica para las misiones científicas planetarias, que en los últimos años se ha reducido a solo el 4 %. Para corregir esto y lograr los objetivos mencionados en el informe, el comité recomienda que la División de Ciencias Planetarias de la NASA aumente los fondos para igualar los niveles anteriores, 6-8% del presupuesto total.

Diagrama de presupuesto para ciencia planetaria.
Costos del proyecto en la encuesta decenal a lo largo del tiempo.
Academias Nacionales de Ciencias

defensa planetaria

Los objetivos de defensa planetaria de la NASA están guiados por la Ley de Brown, que exige que la NASA identifique el 90% de los asteroides cercanos a la Tierra de más de 140 metros de diámetro para 2020. A partir de 2021, los científicos han clasificado solo un tercio de este grupo. El telescopio espacial de infrarrojo medio NEO Surveyor, que ya está en desarrollo, será fundamental para encontrar más de estas rocas espaciales potencialmente amenazadas. Si bien el próximo Observatorio Vera C. Rubin es un complemento del NEO Surveyor, no es un reemplazo.

El informe también instó a la Oficina del Programa de Desechos Orbitales de la NASA a trabajar con el Comando Espacial de EE. UU. para descubrir asteroides que están muy cerca de la Tierra. El radar terrestre y otros rastreadores brindan la oportunidad de caracterizar pequeños asteroides cercanos a la Tierra, incluido el próximo paso cercano de 99942 Apophis el 13 de abril de 2029. La reciente pérdida de Arecibo hace que la necesidad de actualizar la red de rastreo y espacio profundo sea particularmente urgente. .

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Diversidad e Igualdad

Inicialmente, esta encuesta decenal destaca la urgente necesidad de promover la diversidad y la equidad en el campo de la ciencia planetaria. “Garantizar el nivel más amplio de participación es esencial para producir ciencia de alta calidad en un entorno de competencia feroz por recursos humanos limitados”, afirma el informe. “La diversidad rica y sin precedentes de personas en los Estados Unidos es la ventaja más poderosa de la NASA, pero solo si esta diversidad se aprovecha mediante procedimientos sólidos de identificación y reclutamiento… y estructuras de recompensa justas”.

Con este fin, el informe recomienda que la Dirección de Ciencias Planetarias de la NASA considere que el sesgo a menudo puede ser generalizado e involuntario, y que la agencia debería trabajar para «eliminar el sesgo de sus acciones, donde sea que se encuentre».

La necesidad de plutonio

El informe también destaca la producción de plutonio-238, que se reinició en 2013, como crucial para el futuro de la exploración del espacio profundo. La fuente de energía radiante será necesaria para las misiones Urano y Encelado, que se alejan demasiado del Sol para usar los paneles solares. El informe recomienda que la NASA revise las necesidades de plutonio para la próxima generación de misiones y aumente la producción si es necesario.

Géiseres Encelado
Cassini espía manantiales de hielo en Enceladus.
NASA/JPL/Instituto de Ciencias Espaciales

Satélites vs asteroides cercanos a la Tierra

Finalmente, el informe cita el impacto que tendrá la aparición de constelaciones de satélites, como Starlink de SpaceX, OneWeb del Reino Unido y Project Kuiper de Amazon, en los esfuerzos para buscar asteroides cercanos a la Tierra de manera efectiva. Por lo tanto, el informe pide a la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias y la comunidad astronómica que continúen monitoreando los enjambres de satélites e investigando formas de mitigar sus efectos en las observaciones.

La próxima década promete emocionantes años de exploración espacial planetaria. Yo, por ejemplo, no veo la hora de ver la media luna de Saturno sobre el horizonte helado de Encelado, sin mencionar las nuevas imágenes de Urano y sus lunas. A ver, para el 2042 lo estaré. . .


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