Proyecto de la ESA para misión a Júpiter

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Telescopio
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Proyecto de la ESA para misión a Júpiter

Mensajepor Telescopio » 09 May 2005, 10:45

Hola.

Los chicos de la ESA no descansan. Tal y como puede leerse en su web (http://sci.esa.int/science-e/www/object ... ctid=35982), la agencia europea del espacio está estudiando la viabilidad de una misión automática al sistema joviano, con especial atención a Europa y sus posibles océanos bajo el hielo.

La misión que se está estudiando se denomina Jovian Minisat Explorer, y frente al habitual gigantismo de la NASA se basa en el envío de dos pequeñas naves: la Jovian Relay Spacecraft o JRS, que proporcionaría enlace de comunicaciones entre la Tierra y la Jovian Europa Orbiter o JEO. El peso de cada una de las naves estaría entre los 400 kg (JEO) y los 600 kg (JRS). La masa total de lanzamiento sería de unos 3.000 kg.

Imagen
El JRS, mostrando el motor y la antena de alta ganancia

Las naves serían lanzadas desde Kourou con un cohete Soyuz-Fregat y el viaje a Júpiter llevaría 6 años.

Imagen
El orbitador JEO

Si bien en los diseños preliminares la JEO va dotada de paneles solares, también está en estudio el empleo de generadores nucleares de radioisótopos.

El futuro dirá si esta misión llega a ser aprobada.

Saludos

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Mensajepor deeper_space » 10 May 2005, 11:44

Parece que el sistema sonda de telecomunicaciones - sonda de exploración les ha gustado a los de la NASA/ESA.

Solo cabe recordar que aunque la Spirit y la Opportunity se podían comunicar directamente con el DSN de la NASA (Deep Space Network), es decir, con las 3 antenas terrestres (Goldstone, Madrid y Camberra), también se ayudaron de la cercanía de la Mars Odissey y de la Mars Global Surveyor para enviar sus datos y de esta forma no gastar tanta energía para ese comedido.
Y creo que también hicieron lo propio con la Mars Express de la ESA.
O como hizo recientemente la Huygens con la Cassini.

Me parece un adelanto "logístico" importante en las misiones espaciales.

Sobre lo de los generadores de radioisótopos... No creo que se atrevan. Desde el desastre del Columbia y ahora recientemente con todos los cuidados que estan teniendo para volver a lanzar el Discovery, no creo que se aventuren a lanzar una misión con energía nuclear como combustible.

Recuerda que el uso de combustible nuclear se estaba considerando seriamente cuando sucedió la tragedia del Columbia. Desde entonces, los proyectos de este tipo se cancelaron por miedo a que se produjese un accidente nuclear en la Tierra. Ahora bien, no sé si una mini-misión como la que has posteado llevará tan poco combustible de este tipo que el riesgo sea asumible.
Y sin contar con la negativa popular a ello. Como por ejemplo la plataforma Global Network Against Weapons and Nuclear Power in Space:
http://www.space4peace.org/
Aunque de todas maneras la intención está ahí, como demostró en su momento el "difunto" director de la NASA Sean O'Keefe al defender y potenciar el Proyecto Prometeo, un plan para uso de la energía nuclear en el espacio. ¡¡¡Y eso que estudios de impactos medioambientales realizados por la NASA al respecto establecen que la "la posibilidad de que se liberen sustancias radioactivas durante un accidente es de 1 en 230"!!! En fin...

¡Ah! Y otra cosa, ¿Será esta misión la "avanzadera" a aquella que se estaba planeando a Europa para que "taladrase" su superficie helada en busca de su parte inferior supuestamente líquida?

Hasta pronto.

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Mensajepor Telescopio » 11 May 2005, 07:47

deeper_space escribió:Sobre lo de los generadores de radioisótopos... No creo que se atrevan. Desde el desastre del Columbia y ahora recientemente con todos los cuidados que estan teniendo para volver a lanzar el Discovery, no creo que se aventuren a lanzar una misión con energía nuclear como combustible.
Recuerda que el uso de combustible nuclear se estaba considerando seriamente cuando sucedió la tragedia del Columbia. Desde entonces, los proyectos de este tipo se cancelaron por miedo a que se produjese un accidente nuclear en la Tierra. Ahora bien, no sé si una mini-misión como la que has posteado llevará tan poco combustible de este tipo que el riesgo sea asumible.
Y sin contar con la negativa popular a ello. Como por ejemplo la plataforma Global Network Against Weapons and Nuclear Power in Space


Yo no creo que vayan a pararse los proyectos de sondas dotadas de generadores de radioisótopos como consecuencia del Columbia; al fin y al cabo, ya no se emplean (por fortuna) los transbordadores para lanzar naves planetarias, sino cohetes desechables de probada seguridad. Pero es que además, más allá del cinturón de asteroides usar placas solares no tiene mucho sentido, pues la necesidad de emplear grandes paneles para captar la débil luz solar no hace sino aumentar la masa y volumen de los vehículos. Ninguna de las misiones enviadas a los planetas gigantes ha utilizado energía solar para cubrir sus requerimientos energéticos, y los generadores de radioisótopos se han mostrado siempre seguros y fiables (véanse las gestas de las Pionner y las Voyager, dotadas de este tipo de generadores).

En efecto, algunos grupos histérico-ecologistas montaron unos pequeños pollos con los lanzamientos de las sondas Galileo y Cassini. Por supuesto, ni la NASA, ni las autoridades, ni el público en general les hicieron mayor caso. Y es que, dadas las burradas que en el terreno de la contaminación (y en especial de la contaminación nuclear) ha soportado nuestro planeta, tampoco sería tan terrible que el lanzamiento de una nave dotada de estos pequeños generadores fallase y cayese a tierra; podría matar a alguien, pero sólo en el caso de que el generador le cayese en la cabeza. Me pregunto si estos grupos histérico-ecologistas en busca de publicidad fácil mostraron la misma actitud con los lanzamientos de satélites espías dotados de generadores nucleares en los 80 o con la construcción y puesta en servicio de submarinos lanzamisiles de propulsión nuclear y de portaaviones y cruceros de combate con el mismo tipo de propulsión.

Otra cosa sería que se propusiera la construcción de lanzadores tipo Saturno V o Energía dotados de etapas de propulsión nuclear térmica de fisión, que sí supondrían un riesgo para el medio ambiente, tanto durante su uso como en caso de accidente. Pero eso no puede ser obstáculo para el montaje en órbita de naves interplanetarias dotadas de propulsión atómica (los componentes pueden ser satelizados por separado) para la exploración de Marte y más allá. El argumento a veces esgrimido por los histérico-ecologistas ("¡Nos oponemos a la contaminación nuclear del espacio exterior!") sólo demuestra su ignorancia: frente a la ingente cantidad de radiación "natural" que hay en el espacio, la contaminación salida de las toberas de un motor nuclear térmico no es ni siquiera significativa. Toda nave interplanetaria tripulada (con reactor nuclear o sin él) debe contar con protección anti-radiactiva, así que ¿a qué tanta tontería histérico-ecologista?

Saludos

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Mensajepor deeper_space » 11 May 2005, 08:29

Je, je. Buena definición esa de "histérico-ecologistas" :D
En fin, que el funcionamiento de los RTG's (Generadores de Radioisotopotos Termoeléctricos) está sobradamente probado con las Voyager o Pioneer como tú bien dices.

Cuando dije que:
"la posibilidad de que se liberen sustancias radioactivas durante un accidente es de 1 en 230

lo dije con la oscura idea de que alguien me lo debatiese :roll: porque la realidad es que esa radiación sería incluso menor que la radiación que nosotros recibimos por nuestra exposición al Astro Rey. Además, el Uranio 238 del que están compuestos los RTG's no tienen suficiente energía para provocar ningún daño.

Eso es lo que nosotros sabemos, o si más no, creemos. Pero ya sabemos cómo funciona la política. Desgraciadamente. Como hay un gran porcentaje de la población estadounidense convendisíma de que la probabilidad de contaminación nuclear es elevadísima(entre ellos los del Global Network Against Weapons and Nuclear Power in Space), el gobierno Bush (y supongo que los que le sucedan) debe de ser cauteloso con ello y si hacen servir RTG's intentaran que no salga mucho a la luz pública, no sea que por esa razón pierdan votos. Que es al fin y al cabo lo que les interesa. No en vano, la reciente misión Cassini-Huygens también montaba este sistema se propulsión (a que no se hizo mucho eco de ello, ¿eh?)

Por cierto, y hablando un poco de la misión Jovian Minisat Explorer que tú anunciabas.
Como tú bien apuntas,
más allá del cinturón de asteroides usar placas solares no tiene mucho sentido, pues la necesidad de emplear grandes paneles para captar la débil luz solar no hace sino aumentar la masa y volumen de los vehículos.

Es que hay una cosa que no me cuadra mucho... También no me cuadró en su momento con la Cassini - Huygens por el mismo motivo. El caso es que en las sondas convencionales, al no poder cargar ni captar tanta energía, sus viajes eran bastante largos debido a que debían de realizar muchos Fly-By's con el fin de ahorrar combustible. En el caso de las sondas con RTG's, una de las finalidades es acortar el tiempo de vuelo evitando esos Fly-By's. Pero en la propia Cassini-Huygens se realizaron numerosas maniobras de este tipo, y en el caso de la Jovian Minisat Explorer supongo que también pues afirmas que el viaje durará 6 años.

¿Por qué realizar dichas maniobras si se dispone de un generador de energía capaz de hacer el viaje de otra manera?

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Mensajepor deeper_space » 11 May 2005, 11:05

Añado a mi post anterior...

Supongo que la misión Pluto-Kuiper Belt (PKB), una nave que deberá de ser lanzada el año que viene (2006) y que visitará Plutón allá por el 2015, tendrá que llevar RTG's (Generadores de Radioisotopos Termoeléctricos) por "narices", ¿no?.

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Mensajepor Telescopio » 11 May 2005, 11:14

deeper_space escribió:Je, je. Buena definición esa de "histérico-ecologistas" :D ...


Gracias, aunque se me ocurren algunas menos educadas para esas pandas de memos que se piensan que el mundo nació con ellos y que acuden a la concentración de comunión ecológica new-age de turno montados en motos y coches que queman gasolina y que no se despegan de teléfonos móviles en cuya elaboración también se han generado montones y montones de residuos y han sido montados por trabajadores chinos que ganan 1 euro diario.

Por cierto, y hablando un poco de la misión Jovian Minisat Explorer que tú anunciabas. Como tú bien apuntas,
más allá del cinturón de asteroides usar placas solares no tiene mucho sentido, pues la necesidad de emplear grandes paneles para captar la débil luz solar no hace sino aumentar la masa y volumen de los vehículos. Es que hay una cosa que no me cuadra mucho... También no me cuadró en su momento con la Cassini - Huygens por el mismo motivo. El caso es que en las sondas convencionales, al no poder cargar ni captar tanta energía, sus viajes eran bastante largos debido a que debían de realizar muchos Fly-By's con el fin de ahorrar combustible. En el caso de las sondas con RTG's, una de las finalidades es acortar el tiempo de vuelo evitando esos Fly-By's. Pero en la propia Cassini-Huygens se realizaron numerosas maniobras de este tipo, y en el caso de la Jovian Minisat Explorer supongo que también pues afirmas que el viaje durará 6 años. ¿Por qué realizar dichas maniobras si se dispone de un generador de energía capaz de hacer el viaje de otra manera?


Creo que hay que aclarar una cosa: los generadores de radioisótopos NO SE USAN PARA PROPULSIÓN. Su cometido es, como en el caso de los paneles solares, dar potencia eléctrica a los componentes de la nave, especialmente los sistemas de comunicaciones y de control de temperatura. A efectos de comunicaciones no es lo mismo una sonda dotada de RTG's a 1500 millones de kilómetros con una potente antena de alta ganancia que una sonda equipada con baterías químicas o solares. En el segundo caso se necesitarán antenas receptoras muy grandes porque la señal es muy débil; con los RTG's es posible mandar a la Tierra señales más potentes y usar sistemas avanzados, como rádares de apertura sintética, cámaras de alta definición, etc. Con mejores ordenadores, un sistema de control de temperatura más eficaz, mejores comunicaciones y más, las posibilidades de éxito se incrementan.

Pero en lo que a la propulsión se refiere, repito, los TRG no tienen nada que ver (fuera de la alimentación eléctrica de válvulas, bombas y demás parafernalia de los motores). Las misiones interplanetarias siguen siendo (salvo unas pocas excepciones de propulsión iónica) de propulsión química. Y dado que esa propulsión es poco eficaz (la velocidad del chorro de gases de la reacción hidrógeno + oxígeno líquidos es de 4,5 km/sg.) la razón de masas (relación carga/combustible) es muy alta.

Ello supone que para hacer frente a los cambios de velocidad necesarios para realizar una misión a los planetas exteriores, lo que se conoce en términos técnicos como "Velocidad de Misión" (salida de órbita terrestre+aceleración+frenado+inserción en órbita+cambios de órbita para alcanzar los satélites+... etc. ), la cantidad de combustible químico sería prohibitiva (creo que en una misión a Saturno tipo Cassini la suma de velocidades anda por encima de los 40 km/s).

Así pues, para evitar llevar tanto combustible, lo que se hace es emplear la asistencia gravitatoria planetaria para acelerar la nave y cambiar el rumbo y emplear órbitas de transferencia de baja energía (es decir, de larga duración). Con el "efecto honda" podemos realizar misiones que serían imposibles usando sólo combustible químico. Cuando en el futuro se alcancen razones de masas más discretas (propulsión nuclear térmica de fisión, fusión, pulsante, motor de americio, de antipartículas, etc), podrán realizarse esos viajes en mucho menos tiempo.

Saludos

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Mensajepor Beam » 11 May 2005, 11:50

Yo tengo un par de preguntas. ¿Por qué cuando se envia una misión al espacio se hace de un sólo golpe? Me explico:

Actualmente se envía toda la nave en conjunto. Yo creo que a lo mejor era más efectivo enviar la nave, el combustible, tripulación, por separado y ensamblarlos como módulos luego en el espacio. De esa manera se podría enviar mucho más combustible a la nave. Yo creo que el ensamblaje se podría hacer todo en la ISS. De ese modo se podría hacer una misión que llevara más aparatos a bordo y progresar más rápido en el estudio del sistema solar. Supongo que este sistema no es el más barato, pero sí permite hacer cosas más grandes.

La otra pregunta es ¿por qué no se utilizan balones de helio como lanzaderas? Se podría elevar el cohete en un balón de helio hasta bastantes kilómetros de altura y luego soltar el cohete y encenderlo. Para la reutilización bastaría comprimir el helio en un tanque y hacer caer todo en el océano. El balón de helio también podría ayudar a despegar aviones del tipo SpaceShipOne.

¿No es factible el "divide y vencerás" en astronáutica?
Espero no haber desviado mucho el tema original.

Saludos
Última edición por Beam el 11 May 2005, 11:59, editado 1 vez en total.

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Mensajepor Telescopio » 11 May 2005, 11:56

deeper_space escribió:Añado a mi post anterior...Supongo que la misión Pluto-Kuiper Belt (PKB), una nave que deberá de ser lanzada el año que viene (2006) y que visitará Plutón allá por el 2015, tendrá que llevar RTG's (Generadores de Radioisotopos Termoeléctricos) por "narices", ¿no?.


Enefesto... La New Horizons (parece que este va a ser el nombre) irá necesariamente dotada de generadores de radioisótopos. Saldrá en un Atlas V o un Delta IV en enero de 2006. Llegará en 2015 a Plutón y luego se zambullirá en el cinturón de Kuiper.

Imagen
Sonda New Horizons

La sonda ha sido construida por el Laoratorio de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins en colaboración con otras universidades y centros de investigación bajo los auspicios del JPL, la única parte de la NASA que merecería ser salvada. El coste total andará por los 400 millones de $.

Más información en:

http://www.plutomission.com/

Saludos

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Mensajepor Telescopio » 11 May 2005, 12:08

Beam escribió:Yo tengo una pregunta. ¿Por qué cuando se envia una misión al espacio se hace de un sólo golpe? Espero no haber desviado mucho el tema original... Yo creo que a lo mejor era más efectivo enviar la nave, el combustible, tripulación, por separado y ensamblarlos como módulos luego en el espacio... Saludos


Tu enfoque es el lógico, y el propuesto por los "padres" de la astronáutica. De hecho, es lo que se supone que se hará cuando se aborde el regreso a la Luna y las expediciones marcianas tripuladas (así se propone en los nuevos planes de la NASA de Bush: naves modulares a partir del concepto CEV -Crew Exploration Vehicle-). tendrá que ser de hecho así, porque esas naves tendrán masas de más de 1.000 toneladas y será preciso contar con lanzadores de al menos 100 toneladas de carga. Más adelante (dentro de varias décadas) cuando existan grandes estaciones orbitales y colonias y explotaciones mineras lunares, será posible abordar la construcción casi integra de las naves en el espacio.

Imagen
Propuesta de Boeing para CEV interplanetario

Imagen
Propuesta de Boeing para CEV de
transferencia orbital y lunar


Pero claro, si se trata de mandar una sonda de -digamos- 3.000 kilos a Júpiter, sale más barato lanzar un único cohete desechable tipo Ariane o Delta y meter la sonda en una trayectoria de baja energía que lanzar varios de esos cohetes con más combustible.

Saludos

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Mensajepor ramsonian » 11 May 2005, 14:42

A ver, varios apuntillos por aqui.

El uranio no es peligroso por el contacto fisico, aunque sí lo es si se ingiere o sobre todo si se respira. De ahí viene el presunto peligro de un accidente de estas caracteristicas

Aun así de nuevo debemos recurrir a las matemáticas. Si cada generador lleva aproximadamente unos 500 gramos de uranio y si suponemos que la nave explota y se dispersa sobre 50 km (que se lo digan al columbia), tendremos que por cada metro cuadrado caen de media la escalofriante cifra de 0,0000002 gramos

Puesto que la abundancia del uranio es de 6,7 * 10 -6 g / g y si tomamos como capa superficial terrestre unos 10 cm con una densidad de 1,5 g/cm3 (densidad terrosa). Tendremos que en la capa supercial de un metro cuadrado hay aproximadamente 1 gramo de uranio natural.

Incluso aunque todo el uranio fuera enriquecido (U235), la cantidad de este sobre un metro cuadrado (tomado 10 cm de capa superficial) sería de 7 miligramos que es 35.000 veces más que la debida al accidente.

El problema sería, claro si el generador no se distribuyera uniformemente.... pero cuanto menos destruido más fácil de localizar y menos daño. Vamos que si hay accidente, no se podría hablar de zonas contaminadas, como mucho de "el metro cuadrado contaminado" en donde se cayó el generador o "los 3 metros cuadrados contaminados" si se partió en pongamos, 3 trozos.

En cuanto al problema de la aspiración.... bueno no tengo tiempo pero supongo que si calculamos una altura de 1000 metros de accidente. Y hacemos cuantos atomos de uranio hay por cada metro cubico en 2500 KILOMETROS CUBICOS, nos daría que la radiación es menor que la propia de radón (gas radiactivo natural, que tenemos en casa, ya que por ejemplo sale de los ladrillos)

Si es que cuando nos gusta dar la nota....

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