viernes, 31 de marzo de 2017

ASTERiaS: navegando a vela en los mares de Titán

ASTERiaS: navegando a vela en los mares de Titán

Daniel Marín 23MAR1741 Comentarios

A estas alturas todos sabemos que Titán es el único mundo del sistema solar además de la Tierra con mares y lagos en su superficie. Por supuesto, la diferencia con la Tierra es que no están hechos de agua, sino de metano. Desde que la sonda Cassini descubrió y cartografió los lagos titánicos de hemisferio norte se han propuesto varias misiones para estudiarlos in situ, siendo la propuesta más famosa la sonda TiME. Esta nave no fue elegida por la NASA por ser demasiado cara para una misión de tipo Discovery y porque debía usar generadores de radioisótopos de tipo Stirling (ASRG), un tipo de RTGs cuyo desarrollo fue cancelado por la NASA hace unos años. TiME se presentaba como un barco para estudiar los lagos de Titán, aunque en realidad era más un flotador. Pero, ¿cómo sería navegar con un barco de vela en Titán?¿Es posible?


Propuesta de diseño de un barco a vela para Titán (William O’Hara).

Un barco en Titán flotaría en metano casi puro, no en agua, lo cual supone un contratiempo. La densidad del metano líquido es el 42% de la del agua, lo que significa que el empuje generado por volumen de líquido desplazado será menor de la mitad. Dicho de otra forma, para flotar un barco en Titán deberá tener sumergido un porcentaje mayor de su volumen que en la Tierra. Además la menor densidad del metano provocará una menor estabilidad ante los vaivenes producidos por las posibles olas o el viento. Pero un mar de metano también tiene su lado positivo: además de su menor densidad este líquido presenta una menor viscosidad —el 8% de la del agua—, por lo que la resistencia al movimiento también será significativamente menor.

Pero una vez solventado el problema de la flotabilidad hay que hacer frente a otro obstáculo: la temperatura. La superficie diurna de Titán disfruta de unos 180º C bajo cero. Un barco en Titán experimentará fuertes pérdidas térmicas, así que será necesario aislar muy bien el vehículo y dotarlo de una fuente de calor relativamente potente (otras sondas experimentan temperaturas similares o inferiores, pero están situadas en el vacío del espacio, o casi, no inmersas dentro de un líquido). Este último punto se puede solucionar usando el calor generado por el plutonio de un RTG. Puesto que no es práctico que una sonda a Titán use paneles solares, tendría que llevar RTG para que su autonomía fuese superior a unos pocos días. En cualquier caso, si se opta por usar baterías químicas convencionales siempre se pueden usar calentadores a base de plutonio o RHU, usados por Opportunity, Spirit o Cassini, por ejemplo.


Propuesta de sonda TiME a los mares de Titán (NASA).

Pero si queremos navegar ‘de verdad’ por los mares de Titán tenemos que enfrentarnos al asunto de la vela. La presión atmosférica en la superficie de Titán es de 1,45 atmósferas, o sea, un 45% superior a la terrestre. Y puesto que la gravedad de Titán es de solamente el 14% de la terrestre esto quiere decir que la atmósfera en Titán es 4,5 veces más densa. ¿La ventaja? Pues que las velas de un barco de Titán pueden ser mucho más pequeñas que en la Tierra, una gran ventaja para una nave espacial.

Obviamente, una vela sin viento no sirve para mucho, así que lo siguiente es saber qué velocidades alcanzan los vientos en Titán. La respuesta es que no lo sabemos a ciencia cierta, pero los datos de la Cassini dejan entrever la presencia de pequeñas olas en los lagos y mares. Olas pequeñas implican vientos débiles —del orden de 10 km/h—, pero estos estudios se han llevado a cabo principalmente usando observaciones durante el invierno del hemisferio norte. Justo ahora el hemisferio norte de Titán está en pleno verano y, con él, algunos investigadores creen que los vientos pueden alcanzar casi los 75 km/h. Recordemos que las estaciones en Titán duran siete años, así que habrá que esperar hasta mediados de los años 40 para volver a disfrutar de estas condiciones veraniegas en el polo norte de Titán. Por supuesto, nada impide enviar una sonda a los lagos septentrionales durante el invierno —siempre y cuando usemos un orbitador como repetidor, motivo por el cual TiME, que no llevaba orbitador, solo podrá lanzarse otra vez dentro de unos treinta años—, pero únicamente podríamos disfrutar de imágenes nocturnas.

Una propuesta de barco a vela para Titán es ASTERiaS (Autonomous Sailboat for Titan Exploration and Reconnaissance of Ligeia Sea), de William J. O’Hara, del centro espacial Johnson de la NASA. Como su nombre indica la sonda navegaría por el mar Ligeia, el segundo más grande de la luna tras el Kraken Mare y probablemente el mejor estudiado, con una profundidad de unos 200 metros. Esta sonda-barco estaría equipada con cámaras y espectrómetros, así como equipos de radar y sonar con el fin de explorar el enigmático mar Ligeia. Gracias a su vela, ASTERiaS sería capaz de moverse por el mar prácticamente sin gastar energía en el proceso. El barco sería un catamarán para aumentar su estabilidad.


Ligeia Mare (NASA).

Ni que decir tiene, el concepto de un barco sonda es muy romántico, pero también se enfrenta a varios problemas. Primero, todavía no conocemos bien el régimen de vientos de Titán, así que enviar un barco a vela parece un poco prematuro. Segundo, lidiar con vientos fuertes, si es que existen, no es una tarea sencilla para un barco autónomo. Es fácil diseñar una sonda que se limite a flotar en los mares de esta asombrosa luna, pero mucho más complicado que pueda superar una galerna titánica, nunca mejor dicho.

Referencias:


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