¿Cuál será el siguiente paso audaz de la NASA? | Letras Libres
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¿Cuál será el siguiente paso audaz de la NASA?

Este mes, un vehículo explorador de la NASA aterrizará en Marte. El proyecto forma parte de las misiones insignia de la agencia, esfuerzos millonarios y multianuales. Mientras se definen las prioridades para la siguiente década, los científicos buscan formas de llegar más lejos a un menor costo y en menos tiempo.

En febrero, un coche de propulsión nuclear de la NASA aterrizará en Marte. En 2022, la agencia habrá avanzado bastante en la construcción de un orbitador del largo de una cancha de baloncesto destinado a Júpiter. Ambas misiones, llamadas "naves insignia" debido a sus presupuestos multimillonarios y a lo que la NASA describe como "ciencia a escala de civilización" por su impacto potencial, son parte de la búsqueda de vida en otras partes del sistema solar. Sin embargo, es probable que ninguna misión encuentre vida por sí sola, a menos de que un animal se aproxime hacia la cámara del Perseverance o un géiser en la luna oceánica de Júpiter arroje un pez al espacio justo enfrente de la sonda espacial Europa Clipper.

Para encontrar vida, ambos proyectos necesitarán misiones de seguimiento. El Perseverance embotellará muestras de suelo marciano, pero otra nave deberá recolectarlas y lanzarlas de regreso a la Tierra en un viaje posterior. La Europa Clipper identificará en qué parte de la luna de Júpiter que lleva ese nombre es más probable que se encuentre vida, aunque un módulo de aterrizaje necesitará abrirse camino a través de su capa de hielo para detectar signos de cosas que se mueven. Debido a la complejidad de estas misiones, tanto Marte como Europa volverán a necesitar naves insignia. Y eso significa miles de millones de dólares y varios años de desarrollo.

Debido a que esas dos misiones de seguimiento pondrían a la humanidad tentadoramente cerca de responder la que es quizá la pregunta más importante de toda la ciencia, la religión y la filosofía, sin mencionar que completarían un trabajo que ya se ha comenzado, es lógico pensar que la NASA buscará a continuación llevar a cabo una o ambas. Pero así no trabaja la NASA. Hay un vasto sistema solar ahí afuera, y numerosos destinos atractivos más allá de Marte y Europa para las Grandes Misiones Científicas Estratégicas de la NASA, como se conoce oficialmente a las naves insignia.

La NASA no toma sus decisiones en el vacío. De hecho, la propia comunidad científica planetaria hace recomendaciones de exploración mediante un proceso formal de consulta. Cada diez años, el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos reúne a algunas de las mentes más destacadas del gremio para leer y sintetizar cientos de documentos técnicos escritos por científicos planetarios, antes de alcanzar un consenso sobre el estado del conocimiento en la materia y establecer en dónde y cuándo se debe explorar. Este proceso, y el documento que emana de él, se conoce como Planetary Science Decadal Survey, o estudio decenal de ciencias planetarias.

Actualmente está en marcha el estudio decenal que recomendará las misiones de vuelo que se emprenderán entre 2023 y 2032. Si la NASA se mantiene fiel a su costumbre, utilizará esas recomendaciones como marco para el desarrollo de sus misiones futuras. Es probable que, de entre los cientos de miles de cuerpos en el sistema solar, el próximo estudio elija entre cuatro objetivos clave para misiones de naves insignia y los clasifique por prioridad. Estos destinos son Marte, Europa, Venus y los gigantes de hielo Urano y Neptuno.

Siempre que ha existido la opción de ir a Marte o a otro lugar, la NASA ha optado por Marte. No se trata simplemente de una cuestión de proximidad. La NASA no ha lanzado una misión a Venus, que está más cerca, desde 1989. La última vez que la agencia aterrizó en la Luna fue en 1972, con el Apolo 17. Sin embargo, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, InSight y Curiosity están todas operando en Marte hasta el día de hoy. Otros países también tienen naves espaciales en órbita alrededor de Marte. Y en cuestión de semanas, se les unirá el Perseverance de la NASA y con este un helicóptero llamado Ingenuity.

"El programa de Marte ha tenido mucho éxito porque han hecho un buen trabajo al establecer una secuencia de misiones para llenar los huecos en el conocimiento científico sobre ese planeta", dice Louise Prockter, científica en jefe del Sector de Exploración Espacial del Laboratorio de Física Aplicada de la Johns Hopkins University. "Pueden desarrollar a partir de misiones preexistentes, coordinar y producir ciencia a partir de los múltiples activos que actualmente tienen en Marte".

La comunidad de científicos que impulsa la continua exploración de Marte ha sido disciplinada y ha organizado sus prioridades. Cada respuesta que encuentran en Marte no parece cerrar una puerta, sino abrir una docena más. Bruce Jakosky, presidente del Mars Architecture Strategy Group, que desarrolla enfoques amplios para la exploración futura de Marte, e investigador principal de la nave espacial MAVEN de la NASA, ha participado en misiones a Marte desde el programa Viking en los setenta. “Lo que me llama la atención”, dice, “es que cada misión a Marte ha visto un planeta completamente diferente de lo que entendíamos antes. Cada una ha hecho descubrimientos fundamentales porque hacemos nuevas mediciones que nos aportan nuevos conocimientos ".

Su grupo de trabajo ya está planeando más allá del lanzador de muestras, cuya necesidad es evidente para que la ciencia de Marte continúe a buen ritmo. Llevar un frasco con polvo marciano a laboratorios terrestres permitirá utilizar técnicas analíticas y equipos que no pueden colocarse a bordo de un vehículo explorador, y dado que las muestras se quedarán en la Tierra, estarán disponibles para análisis con tecnologías de punta que puedan existir dentro de cien años. Aun así, dice Jakosky, hay objetivos científicos fundamentales que no se abordarán por medio del análisis de muestras, como investigar la habitabilidad del subsuelo y ciertos procesos atmosféricos: “La exploración de Marte no se detiene ahí, y existen escenarios plausibles de misiones que podrían abordar dichos objetivos y llevarse a cabo de manera asequible".

"Cada misión a Marte ha visto un planeta completamente diferente de lo que entendíamos antes. Cada una ha hecho descubrimientos fundamentales."

De una u otra forma, parece probable que un lanzador de retorno de muestras de Marte esté disponible en la próxima década, ya sea a través de una asociación entre la NASA y otras agencias espaciales nacionales, o mediante asignaciones y dirección del Congreso estadounidense. Sin embargo, informalmente se presume que la próxima nave insignia de la NASA irá a los gigantes de hielo, Urano o Neptuno. Es una expectativa razonable. En 1989, la NASA envió la sonda Galileo al sistema de Júpiter; en 1997 envió Cassini al sistema de Saturno e ignoró a los gigantes de hielo en favor de la exploración de Europa y Marte. “Es el turno de Neptuno”, se dice.

Si uno se ciñera a un modelo de equidad en la exploración a cargo de naves insignia, los gigantes de hielo serían destinatarios obvios para el respaldo de un estudio decenal. La humanidad solo ha tenido atisbos fugaces de aquellos mundos: sobrevuelos de la Voyager 2 en 1986 (Urano) y 1989 (Neptuno). Es probable que ciertas lunas que giran alrededor de dichos planetas, como algunas de las que rodean Júpiter y Saturno, tengan océanos subsuperficiales y, por lo tanto, potencial para la vida. El último informe decenal, que se publicó en 2013, dio un fuerte espaldarazo a la exploración de clase insignia de los gigantes de hielo, solo detrás del retorno de muestras de Marte y del orbitador de Europa. El Perseverance aterrizará en Marte en febrero y la Europa Clipper se encuentra en fase de desarrollo, para ser lanzada en los próximos cuatro años. Podría argumentarse que los gigantes de hielo deben ser los siguientes, pero un creciente grupo de científicos planetarios se cuestiona si una nave espacial de clase insignia, que cuesta miles de millones de dólares y tiene una gran carga política, es la mejor manera de explorarlos.

Las naves insignia son esfuerzos arriesgados. La NASA tardó 20 años en aprobar una misión a Europa, a pesar de que fue avalada en dos estudios decenales. Cuando bajaron los presupuestos, también lo hizo la suerte de Europa. Cassini, el predecesor de Europa Clipper, casi fue cancelado en 1991 para financiar la Estación Espacial Internacional, y tuvo que soportar dolorosas limitaciones de ingeniería para sobrevivir a la reducción de fondos. La administración del presidente Ronald Reagan trató de matar a Galileo: “¿qué hay que aprender en Júpiter realmente?”. Antes de eso, la administración de Richard Nixon redujo drásticamente el número de naves espaciales Voyager, de cuatro a dos.

No hay razón para pensar que a la próxima nave insignia, a dondequiera que se dirija, le irá mejor. Las realidades fiscales y políticas de la NASA no han mejorado en los últimos 30 años. La agencia aún recibe una porción imperceptible del presupuesto federal de los Estados Unidos: 0.5%. Sin embargo, su tecnología y destreza en ingeniería han mejorado dramáticamente, sobre todo desde el inicio del programa New Frontiers, una clase de nave espacial de mil millones de dólares administrada de forma estricta. Su misión más pequeña, Discovery, opera una nave espacial exploradora dentro del rango de los 500 millones de dólares.

Hoy, mil millones de dólares pueden llevarte mucho más adentro del espacio profundo que en el pasado. El proceso de selección de New Frontiers es como un Shark Tank para la exploración espacial. Instituciones académicas, gubernamentales y comerciales compiten intensamente para ganar esos contratos, y le presentan diseños integrales de misiones a la NASA que, a través de múltiples rondas de eliminación, elige el concepto más sólido, que aborde mejor las preguntas científicas planteadas por el estudio decenal. Tales competencias han dado lugar a nuevas, ingeniosas e inesperadas formas de explorar el cosmos, desde la misión de toma de muestras de asteroide OSIRIS-Rex (una nave espacial del tamaño de un camión UPS pero con la agilidad de navegación de un colibrí) hasta Dragonfly, una nave espacial como ninguna otra que la NASA haya volado antes: un cuadricóptero similar a un dron que se elevará a través de los cielos de Titán, la luna más grande de Saturno, y aterrizará para tomar medidas in situ del único mundo no terrestre que cuenta con cuerpos líquidos estables en su superficie. (Si bien, mientras los lagos y mares de la Tierra están llenos de agua, los mares de Titán lo están de metano líquido.)

Todo esto plantea una pregunta que la comunidad de la ciencia planetaria, quizás a través del proceso del estudio decenal, ahora debe responder: ¿cuál es el papel de una nave insignia en la era de las ágiles misiones de New Frontiers y cuándo debería volar? Entre los que hicieron esa pregunta se encuentra Scott Bolton, investigador principal de la misión Juno en Júpiter, el planeta más grande, que capturó la imaginación del público con sus inesperados e impresionantes polos azules.

Hoy, mil millones de dólares pueden llevarte mucho más adentro del espacio profundo que en el pasado.

“Las naves insignia siempre tendrán un papel”, dice Bolton, pero el cálculo de cuándo deben volar está cambiando. Dice que Juno se concibió como una especie de nave insignia con un presupuesto acorde a un programa de New Frontiers. La misión se acaba de extender y con esta nueva oportunidad de vida llega una ciencia más ambiciosa: “De hecho, vamos a realizar sobrevuelos cercanos a los satélites con ayuda de la gravedad, lo que nos convierte en un explorador de sistemas completo. Y tenemos una carga científica útil muy amplia para poder hacer eso. En lo personal, nos acerca cada vez más a la idea de una nave insignia. Y con una misión como esa, creo que la comunidad científica debería comenzar a preguntarse si una nave insignia es necesaria para lograr la mayor parte de la ciencia requerida para una misión en los gigantes de hielo. Tal vez, en lugar de esa nave, podría volar la próxima generación de Juno”.

Los científicos planetarios podrían obtener más rápido una misión a través del programa New Frontiers, dice, y por el precio de una sola nave insignia podrían llevar una a Urano y otra a Neptuno, y aún así ahorrar dinero.

Kevin Hand, el científico del proyecto preliminar para el concepto de misión del Europa Lander en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, está de acuerdo. “Las misiones de naves insignia deberían ser un último recurso”, dice. “Como científico planetario, si puedes adaptar tu ciencia a las categorías Discovery o New Frontiers, deberías gritar y huir de las misiones de naves insignia, y estar satisfecho con la perspectiva de llevar a cabo esa labor científica sin tener que seguir el camino más complejo ".

Históricamente, las naves insignia se han definido por su costo y sus ambiciones científicas: naves espaciales de miles de millones de dólares para explorar todo el sistema solar, como se hizo con las Voyager, o el sistema joviano, como en el caso de Galileo. Hand argumenta que lo que debería definir a las naves insignia del mañana va más allá de los objetos celestes o la disciplina de estudio preferida. “No solo tenemos la responsabilidad científica de abordar cuestiones a escala de civilización”, dice, “sino también la responsabilidad de buscar innovaciones tecnológicas que permitan nuevos tipos de exploración, ya sea aeronáutica, espacial u otros tipos de tecnologías que, para citar la misión de la NASA, transformen nuestra comprensión del universo, abran nuevas oportunidades e inspiren al mundo".

Eso es algo que hará el Europa Lander, dice. El espacio es difícil, pero aterrizar en Europa será todavía más difícil. Esta luna se encuentra en un cinturón de radiación pulsante, con condiciones similares a las que siguen a la detonación de una bomba atómica. (La Europa Clipper orbitará a Júpiter en lugar de Europa específicamente para evitar marinarse en esa radiación; el módulo de aterrizaje no podrá darse ese lujo.) Mientras que la Europa Clipper estudiará la habitabilidad, el Europa Lander estará buscando vida. Y necesitarán grandes proezas técnicas para lograrlo. La nave espacial de propulsión nuclear tendría que aterrizar en algún lugar seguro de la superficie (cuya naturaleza exacta se desconoce), bajar una sierra y cavar lo más rápido posible. Alcanzará 10 centímetros dentro de la capa de hielo duro como el granito, debajo de la cual cualquier evidencia de vida estaría protegida de la radiación. Hand dice que los ingenieros pueden trabajar con esos parámetros. De hecho, son estos desafíos técnicos los que llevan a los ingenieros a buscar trabajar en la NASA.

“Los ingenieros llegan al Jet Propulsion Laboratory para hacer cosas difíciles, para atreverse a intentar proezas y empujar fronteras en formas que nunca antes se habían hecho”, dice Hand, ya se trate de un nuevo sistema de aterrizaje para llegar a la superficie de Marte o un sistema Europa derivado de dicha tecnología para posarse suavemente en un océano cubierto de hielo. En los últimos años se han gastado más de 100 millones de dólares, asignados por el Congreso de Estados Unidos, en el desarrollo de Europa Lander, lo que le da a la esta nave insignia una ventaja de desarrollo sobre otras misiones de esa clase. Este módulo de aterrizaje estuvo ausente en el estudio decenal de 2013. Aunque el Congreso estaba ansioso por verlo volar, la NASA, al no recibir una recomendación de la comunidad científica, no dio mayor apoyo al proyecto. Pero el próximo informe decenal probablemente incluirá al Europa Lander en su lista de prioridades junto a las naves insignia.

Venus, mientras tanto, es el caballo negro del grupo. Como tema de planetología comparativa, es un intrigante objeto de estudio. ¿Por qué Venus, que tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra, está hecho del mismo material y tiene la misma gravedad y densidad, es tan diferente de esta? ¿Qué provocó el efecto invernadero desbocado que hace que Venus sea aun más caliente que Mercurio, el planeta más cercano al sol? Dado que la astrobiología impulsa la mayor parte de las exploraciones de la NASA, Venus ha estado en desventaja: nada que quisiéramos encontrarnos puede sobrevivir en una superficie que alcanza los 471 grados centígrados. Sin embargo, el año pasado, los astrónomos reportaron el descubrimiento de fosfina en las nubes venusinas, lo que sugeriría la presencia de vida microbiana. Desde entonces, el hallazgo ha sido cuestionado, pero eso no significa que la fosfina no esté ahí; significa que se necesita estudiar mucho más. Si se pueden encontrar respuestas con ayuda de naves precursoras más pequeñas y económicas, estas podrían fortalecer el caso de mandar una nave insignia allá –aunque no sucederá en esta década, ya que la NASA no contempla sondas preliminares rumbo a Venus entre sus misiones aprobadas.

En última instancia, los miembros del estudio decenal que está en curso harán la recomendación. Quizá Venus sorprenda a todos. O tal vez determinen que los gigantes de hielo están mejor servidos con New Frontiers, y darán su respaldo a Marte, la Europa Lander, o ambos. Sea lo que decida el estudio decenal decida, la nave insignia que elija estará con nosotros durante mucho tiempo. Y si la historia nos sirve como indicio, debido a los retrasos en que toda nave insignia parece incurrir, será un tiempo muy, muy largo.

 

Este artículo es publicado gracias a la colaboración de Letras Libres con Future Tense, un proyecto de Slate, New America y Arizona State University.

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