¿Por qué se tarda tanto en llegar a Europa, la luna de Júpiter?

El lunes, el Europa Clipper despegó en su búsqueda para estudiar la más pequeña de las cuatro grandes lunas de Júpiter y, con suerte, recopilar pistas sobre las perspectivas de vida en su interior. El lanzamiento se retrasó cuatro días. por el huracán Milton, pero esa espera es insignificante en comparación con los cinco años y medio que pasarán antes de que el Clipper se inserte en órbita alrededor de Júpiter. Incluso después de eso, pasará un año antes de que se acerque lo suficiente a Europa para comenzar su tarea principal. En su punto más cercano, Júpiter está aproximadamente siete veces más lejos que Marte, y nuestras misiones llegan allí en aproximadamente seis meses, entonces, ¿por qué esta misión es tan lenta?

La Europa Clipper es la nave espacial de misión planetaria más grande de la NASA, en gran parte para protegerse de las partículas cargadas aceleradas por el poderoso campo magnético de Júpiter. Dejando a un lado el propulsor, el Europa Clipper pesa 3.241 kilogramos (7.145 libras), mientras que las Voyager, que tardaron 18 y 23 meses respectivamente en alcanzar su máxima aproximación a Júpiter, tienen sólo una cuarta parte del peso en el mismo campo gravitacional. Sin embargo, no es la necesidad de mover toda esa masa extra la razón por la que el Europa Clipper tardará mucho más en alcanzar su objetivo. Por un lado, lleva mucho más combustible, por lo que si estuviera en el mismo viaje que las Voyager, no tendría problemas para seguir el ritmo.

Una pista de la diferencia en el tiempo es el camino previsto por el Clipper. En lugar de establecer un rumbo directo hacia el planeta más grande, se dirigirá hacia Marte, donde se someterá a lo que se conoce como asistencia gravitatoria, donde una nave espacial roba un poco de la velocidad orbital de un planeta para aumentar la suya propia. La relación de masa entre los dos objetos es tan inmensa que el efecto sobre la velocidad del planeta es imperceptible con los instrumentos existentes, pero es un asunto diferente para la sonda.

Visitar Marte no parece una gran desviación (después de todo, Marte pasa entre la Tierra y Júpiter), pero en lugar de empujar hacia afuera, el Clipper regresará a la Tierra. Al parecer no ha llegado a ninguna parte en la primera mitad de su viaje, el Clipper realizará otro ajuste y utilizará la gravedad de la Tierra para acelerarlo hacia su destino final.

Este bucle significa que el viaje total a Júpiter será de 2.900 millones de kilómetros (1.800 millones de millas), o casi 20 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Teniendo en cuenta que en su punto más cercano, Júpiter está a sólo 590 millones de kilómetros (365 millones de millas) de distancia, y nunca se aleja más de mil millones de kilómetros de nosotros, el Clipper definitivamente está tomando el camino más largo.

O tal vez deberíamos decir a El camino es largo, porque incluso esta ruta es corta en comparación con el compañero del Clipper, JUICE, que se lanzó en abril de 2023 y no llegará a Júpiter hasta mucho después del Clipper.

Obtener un poco de velocidad adicional a través de las asistencias de gravedad hace que estos viajes sean más rápidos, pero ciertamente no tan rápidos como ir allí directamente solo con la velocidad de lanzamiento.

Entonces, ¿por qué hacerlo de esta manera?

La principal diferencia entre misiones como Europa Clipper, JUICE y JUNO, por un lado, y las Voyager, por el otro, es si la intención es quedarse o pasar de largo. Si estás haciendo una visita rápida (o planeas estrellarte contra Júpiter o una luna), tu velocidad no importa mucho. Sin embargo, para entrar en órbita, una nave espacial debe terminar dando vueltas alrededor del Sol al mismo ritmo que lo hace Júpiter.

La poderosa gravedad de Júpiter se puede utilizar para ajustar el movimiento de una nave espacial entrante, y las sondas espaciales pueden ajustar su propia velocidad con sus cohetes. Sin embargo, a menos que planee utilizar grandes cantidades de propulsor, elevando aún más la masa del lanzamiento, la velocidad orbital de aproximación debe ser bastante cercana a la de Júpiter.

La razón por la que podemos poner misiones en órbita alrededor de Marte y Venus, o incluso aterrizar en sus superficies, relativamente rápido, no es tanto que esos planetas se acerquen a nosotros. Es que orbitan alrededor del Sol a velocidades no tan diferentes a las de la Tierra. Cuando lanzamos una nave espacial, ésta comienza orbitando alrededor del Sol al mismo ritmo que la Tierra, con un pequeño ajuste por el empuje proporcionado por el cohete de lanzamiento. Variar esa velocidad hasta que coincida con la de nuestros vecinos más cercanos no es tan difícil, pero Júpiter es un asunto diferente.

La velocidad orbital de los otros gigantes gaseosos es aún más diferente a la de la Tierra, por lo que las misiones allí son aún más difíciles. La masa de lanzamiento de la nave espacial Cassini requirió más propulsor que carga útil, estructura y blindaje combinados.

JUICE necesitaba tomar una ruta aún más larga para poder obtener más asistencia gravitacional (incluida una sin precedentes que utiliza la Tierra y la Luna juntas) porque fue lanzado en un cohete Ariane 5. Esto le dio menos impulso que el que usó el Falcon Heavy para lanzar el Clipper. Quizás fue apropiado que un perezoso fotografiara el lanzamiento. Los planes anteriores para el Clipper pretendían que fuera lanzado con el Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) de la NASA, que podría haber proporcionado suficiente impulso para dirigirse directamente a Júpiter, pero el SLS se consideró demasiado inexplorado.

Todo esto explica por qué, a pesar de la enorme importancia científica de una misión a Urano o Neptuno, no hay nada programado: es difícil conseguir financiación para algo que tardaría décadas en llegar allí. El problema incluso ha inspirado algunas ideas radicales (y arriesgadas) para un camino más directo hacia Neptuno que todavía termina en órbita.