Articulo de referencia

Sonda de entrada atmosférica de Saturno

A modo de comparación, aquí tenéis una ilustración de la sonda Galileo, que penetró en la atmósfera de Júpiter en la década de 1990. La sonda de entrada atmosférica de Saturno e...

A modo de comparación, aquí tenéis una ilustración de la sonda Galileo, que penetró en la atmósfera de Júpiter en la década de 1990.

La sonda de entrada atmosférica de Saturno es un estudio de concepto de misión para una nave espacial robótica que introduciría una única sonda en Saturno para estudiar su atmósfera. El estudio de concepto se realizó para apoyar la Encuesta Decenal de Ciencias Planetarias de la NASA de 2010 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ].

Debido a las órbitas y posiciones relativas de Saturno y la Tierra, se propuso el lanzamiento para el 30 de agosto de 2027 para una llegada el 22 de junio de 2034. [ 3 ] La misión fue estudiada para el Estudio Decenal de Ciencias Planetarias de la NASA [ 2 ] [ 4 ] como una posible misión de la clase Nuevas Fronteras de la NASA . [ 1 ]

Descripción general

Imagen compuesta que compara aproximadamente los tamaños de Saturno y la Tierra.

Para desvelar los procesos de formación de los planetas exteriores y la evolución del Sistema Solar , serían necesarios estudios detallados de la composición, la estructura y la dinámica de los interiores y las atmósferas de los planetas gigantes. Para determinar la estructura interna de los gigantes gaseosos , se requeriría una combinación de misiones de sondas de entrada in situ y estudios de teledetección de los planetas gigantes. [ 3 ] La misión de la Sonda de Entrada Atmosférica de Saturno consistiría en una nave espacial portadora-retransmisora ​​y una sonda. La nave espacial portadora-retransmisora ​​liberaría la sonda en Saturno, un gigante gaseoso, y proporcionaría retransmisión de datos desde la sonda a la Tierra. La sonda determinaría la estructura de la atmósfera, así como las abundancias de gases nobles y las proporciones isotópicas de hidrógeno , carbono , nitrógeno y oxígeno . [ 3 ] [ 2 ]

Objetivos

Los objetivos de nivel 2 incluyen: [ 5 ]

  • determinar el perfil vertical de los vientos zonales en función de la profundidad en el punto de entrada de la sonda;
  • determinar la ubicación, la densidad y la composición de las nubes en función de la profundidad en la atmósfera;
  • determinar la variabilidad de la estructura atmosférica y la presencia de nubes en la ubicación;
  • determinar el perfil vertical de abundancia de agua en el punto de descenso de la sonda;
  • realizar mediciones isotópicas de precisión para elementos ligeros (por ejemplo, S, N, O) en los componentes atmosféricos.

Carga útil científica

Para completar sus objetivos, la sonda debe llevar al menos estos dos instrumentos: [ 3 ]

  • un espectrómetro de masas (EM); este determinaría la abundancia de gases nobles y las proporciones isotópicas de H, C, N, O y Ar en la atmósfera de Saturno.
  • un instrumento de estructura atmosférica (ASI, por sus siglas en inglés); basado en el diseño de la sonda Galileo , constaría de tres sensores para medir la temperatura, la presión y la densidad.

Cronología

Lanzamiento y trayectoria

El lanzamiento está previsto para el 30 de agosto de 2027. Tras el lanzamiento, la nave espacial entraría en órbita heliocéntrica y se colocaría en una trayectoria que la llevaría a sobrevolar la Tierra, lo cual se propone que ocurra el 16 de julio de 2030 a una distancia de 300  km. Después de eso, la nave espacial pasaría 4 años viajando hacia Saturno. [ 3 ]

Fase de aproximación y selección de objetivos

Esta fase comenzaría 8 meses antes de la llegada. La sonda se separaría de la nave nodriza y caería en caída libre en la atmósfera de Saturno. [ 3 ]

Fase científica

Horas antes de la entrada de la sonda, comenzaría la fase científica. Un temporizador de eventos en la sonda iniciaría las actividades, mientras que la nave nodriza encendería su receptor de radio y giraría para apuntar su antena de retransmisión hacia el sitio de entrada. La sonda entraría en la atmósfera de Saturno a una velocidad aproximada de 27  km/s, menor que la velocidad de la sonda Galileo  (47,4 km/s). Tras la fase de calentamiento y desaceleración de la entrada, la sonda desplegaría un paracaídas de frenado y, posteriormente, el paracaídas principal al alcanzar una presión atmosférica de 0,1 bar. A 1 bar de presión, el paracaídas se soltaría y el módulo de descenso continuaría en caída libre a través de la atmósfera (posiblemente con estabilización mediante otro paracaídas de frenado) hasta el final nominal de la misión, 55 minutos después de la entrada y a 250  km de profundidad. La sonda estaría diseñada para soportar al menos 10 bares de presión. [ 3 ]

Poco después de que finalice la transmisión de datos, comenzará la descarga de datos. El conjunto de datos medido por la sonda será de aproximadamente 2 Mb , por lo que se necesitarán 20 minutos para completar la descarga. La nave espacial portadora-retransmisora ​​sobrevolará Saturno a una distancia de aproximadamente 100 Mm y continuará en una trayectoria de escape solar. [ 3 ]

Propuesta de misión

Tras el estudio conceptual realizado para respaldar el Estudio Decenal de la NASA, el concepto de la sonda de entrada atmosférica de Saturno se desarrolló aún más hasta convertirse en un concepto de misión, que se propuso con el nombre SPRITE ("Explorador Atmosférico e Interior de la Sonda de Saturno") en la convocatoria del programa Nuevas Fronteras de la NASA en 2016.

Referencias

  1. 1 2 Beebe, Reta (septiembre de 2010). "Estudio comercial de la sonda de entrada atmosférica de Saturno" . Recuperado el 2 de agosto de 2013 .(Archivado desde el original).
  2. 1 2 3 Squyres, Steve. "Visión y viajes para la ciencia planetaria en la década 2013-2022" (PDF) . Consejo Nacional de Investigación. Archivado del original (PDF) el 14 de noviembre de 2011.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Estudio de la misión de la sonda de entrada atmosférica de Saturno (PDF) . Encuesta Decenal de Ciencias Planetarias (2010). NASA y Encuesta Decenal de Ciencias Planetarias. Abril de 2010.
  4. Encuesta Decenal Planetaria del Consejo de Estudios Espaciales del NRC: " Visión y Viajes para la Ciencia Planetaria en la Década 2013-2022 ," (PDF). National Academies Press, 7 de marzo de 2011.
  5. Valor científico de una misión de sonda atmosférica a Saturno . (PDF) DH Atkinson. NASA, 2012.
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