Volando por los cielos de Titán

Todos estamos de acuerdo en que Titán es un mundo espectacular. Porque, ¿quién no querría navegar por sus mares de metano o explorar sus misteriosos campos de dunas? No es de extrañar que en los últimos años se hayan sugerido todo tipo de sondas para estudiar este satélite en profundidad, desde barcos a globos, pasando incluso porsubmarinos.

AVIATR, un avión que podría volar por los fríos cielos de Titán (Mike Malaska/NASA).

Pero una de las propuestas más sugerentes consiste en el empleo de un avión para el estudio de esta luna de Saturno. Aunque parezca descabellado y a pesar de las bajísimas temperaturas (unos -190º C), lo cierto es que Titán es el mundo del Sistema Solar más favorable para el vuelo de aparatos más pesados que el aire. Con una aceleración gravitatoria superficial de tan solo 1,35 m/s2 y una presión atmosférica 1,44 veces superior a la Terrrestre, hacer volar un avión en Titán es realmente fácil. En concreto, la energía cinética específica requerida para que un avión vuele en Titán es una 1/30 parte de la que necesitamos en la Tierra y una 1/1200 parte de la que usaríamos en Marte (!). Por este motivo, la NASA lleva tiempo estudiando la viabilidad de construir una sonda capaz de surcar los cielos titánicos denominadaAVIATR (Aerial Vehicle for In situ and Airborne Titan Reconnaissance)

Configuración actual de AVIATR. Abajo, las superficies de control (NASA).
Proyecto de globo para el estudio de Titán. AVIATR promete ser más interesante (NASA).
El principal problema de AVIATR es justificar sus ventajas frente a las de un globo, un concepto que a priori parece mucho menos arriesgado. En este punto, los diseñadores de AVIATR afirman que un avión es capaz de aprovechar mejor la energía proveniente de los generadores de radioisótopos (RTGs). No olvidemos que una sonda en Titán no puede utilizar energía solar al estar tan lejos del Sol y tiene que depender de baterías o RTGs. Y si queremos que nuestra nave esté en funcionamiento durante un tiempo razonable, sólo nos queda la opción de los RTG. Las propuestas actuales de globos en Titán usanMMRGs para calentar el aire (principalmente compuesto por nitrógeno), pero AVIATR haría uso de ASRGs -básicamente un RTG con partes móviles y más eficiente- para mover una hélice, aprovechando así las escasas reservas de plutonio de las que dispone la NASA en la actualidad. 

Además, un avión podría recorrer mayores distancia en menos tiempo, maximizando la superficie explorada durante el transcurso de la misión. A diferencia de un globo aerostático, AVIATR podría controlar su trayectoria y mantenerse siempre en el hemisferio diurno estudiando las formaciones geológicas titánicas. En caso de que surgiese algún problema, la sonda estaría diseñada para entrar en modo seguro de tal forma que mantuviese la antena de comunicaciones apuntando al Sol (o lo que es lo mismo, a la Tierra) y evitando que el vehículo se internase en la oscuridad de la noche (bloqueando las comunicaciones con la Tierra).

La alta densidad atmosférica de Titán permite que el avión tenga unas alas relativamente pequeñas, pero éstas tendrían que estar plegadas dentro de la cápsula de entrada atmosférica durante los siete años de viaje hasta Saturno. Con el fin de simplificar la construcción de la sonda, AVIATR emplearía un diseño basado en los aviones UAV sin tripulación empleados por los militares norteamericanos.

Cápsula de entrada atmosférica de AVIATR con la etapa de crucero (NASA).

 
AVIATR desciende dentro de su cápsula después de un viaje de siete años (Mike Marlaska/NASA).


Estructura interior de AVIATR. Destaca la antena en la parte frontal (NASA).
AVIATR incluiría varios instrumentos. Entre ellos destacan dos cámaras, una de alta resolución (HRI, High-Resolution Imager) para cartografiar el terreno sobrevolado por la aeronave y otra para estudiar el horizonte (HLI, Horizon-Looking Imager). HRI estaría inclinada 15º hacia delante, trabajaría en las longitudes de onda de 1,97-2,09 micras (transparentes al metano) y alcanzaría una resolución de 0,5 metros/píxel a una altura de 3,5 kilómetros o de 2 metros/píxel a 15 kilómetros). Por su parte, HLI promete obtener vistas impresionantes del horizonte de Titán y, de paso, estudiar en detalle las nubes y los aerosoles de la atmósfera. Trabajaría en el rango de 4,87-5,15 micras con una resolución de 15-34 metros/píxel. A estos instrumentos habría que añadir un espectrómetro en el infrarrojo cercano (NIS, 1.5-5,4 micras) con más de 400 canales y una resolución espacial de 3,5-34 metros/píxel dependiendo de la altura.

AVIATR volaría a una altura de crucero de unos 15 kilómetros, aunque realizaría descensos en espiral hasta los 3 kilómetros para analizar determinadas zonas con mayor resolución. Al terminar la misión, se intentaría atravesar alguna nube de metano para estudiar sus propiedades (¿se imaginan las vistas?) y, finalmente, se haría entrar el vehículo en pérdida para forzarlo a “aterrizar” con una velocidad vertical de pocos metros por segundo. En el caso de que la aeronave sobreviviese al impacto, dejaría de funcionar poco después por culpa de la ausencia de refrigeración por aire.

De salir adelante, la primera aeronave titánica despegaría en febrero de 2017 y llegaría al Saturno después de sobrevolar la Tierra en 2020 y pasar por Júpiter en 2021 para recibir asistencia grvitatoria. Entraría en la atmósfera de Titán el 22 de octubre de 2024 y funcionaría durante un año aproximadamente. AVIATR promete convertirse en el primer avión que surcará los cielos de otro mundo y todo por un coste estimado de 715 millones de dólares (aunque probablemente el precio final será mucho mayor).

Trayectoria y fechas de AVIATR (NASA).
Es casi imposible que AVIATR sea aprobada a tiempo para que pueda despegar en 2017.  Pero tranquilos, porque los fanáticos de Titán tenemos las esperanzas puestas en la sonda TiME (Titan Mare Explorer), candidata a la próxima misión Discovery de la NASA. Si finalmente es seleccionada, TiME sería el primer barco que navegase en otro mundo.
Siempre nos quedará TiME para navegar por los mares de metano de Titán (NASA).
 
AVIATR sobrevolando los mares de Titán (Mike Marlaska/NASA). 

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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