MUSE ( Misión a Urano para ciencia y exploración [3] ) es una propuesta europea para una misión dedicada al planeta Urano para estudiar su atmósfera , interior, lunas , anillos y magnetosfera . [2] [4] Se propone lanzarse con un Ariane 6 en 2026, viajar durante 16,5 años para llegar a Urano en 2044 y operaría hasta 2050. [4]
Tipo de misión | Reconocimiento, sonda atmosférica |
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Operador | Agencia Espacial Europea [1] |
Propiedades de la nave espacial | |
Astronave | MUSA |
Masa de lanzamiento | 4.219 kg (9.301 libras) [2] |
Secado masivo | 2.073 kg (4.570 libras) |
Masa de carga útil | Orbitador: 252 kg (556 lb) Sonda: 150 kg (330 lb) [3] |
Dimensiones | barra cilíndrica de 3 m × 1,6 m [3] |
Energía | Baterías de iones de litio de 436 W : 3376 Wh Generador: cuatro ASRG |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | Septiembre de 2026 (propuesto) Noviembre de 2029 (si se retrasa) |
Cohete | Ariane 6 (propuesto) |
Orbitador de Urano | |
Inserción orbital | 2044 (propuesto) 2049 (si se retrasa) |
Órbitas | 36 |
Sonda atmosférica de Urano | |
Componente de la nave espacial | Sonda de entrada |
Entrada atmosférica | 2044 (propuesto) |
El Centro Europeo de Operaciones Espaciales supervisaría y controlaría la misión, además de generar y proporcionar los conjuntos de datos sin procesar. En 2012, el coste se estimó en 1.800 millones de euros. [2] La misión aborda los temas de la ESA Cosmic Vision 2015-2025 . [2] Esto fue diseñado como una misión de nivel insignia de Clase L; sin embargo, está limitado por la necesidad de RTG. [5] MUSE también se analizó en los EE. UU. Como una misión de clase Enhanced New Frontiers en 2014. [3]
Orbitador
La fase de ciencia del orbitador consistiría en la fase de la Órbita Científica de Urano ( USO ) de aproximadamente 2 años en una órbita polar altamente elíptica para proporcionar los mejores datos gravimétricos, durante los cuales se realizan 36 órbitas de Urano. [4]
Posteriormente, el orbitador continuará a la fase Moon Tour ( MT ), que duraría tres años. Durante esta fase, se elevaría la periapsis, lo que facilitaría nueve sobrevuelos de cada una de las cinco lunas principales de Urano: Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberon . [2] [4]
Debido a la gran distancia del Sol (20 AU en promedio), el orbitador no podría usar paneles solares , requiriendo en su lugar cuatro Generadores Avanzados de Radioisótopos Stirling (ASRG) para ser desarrollados por la ESA. [2] [4] El sistema de propulsión para la transferencia Tierra-Urano sería químico: se utiliza una combinación de propelente de monometilhidrazina y óxidos mixtos de nitrógeno (MMH / MON). [4]
Sonda atmosférica
Comprender por qué Urano emite una cantidad tan pequeña de calor solo puede hacerse en el contexto del modelado termodinámico de la atmósfera (densidad, presión y temperatura). Por lo tanto, la atmósfera debe caracterizarse tanto desde el punto de vista de la composición como desde el punto de vista termodinámico. [2] La información química a recuperar son las concentraciones elementales , especialmente de especies en desequilibrio, proporciones isotópicas y gases nobles , en combinación con información sobre la distribución de partículas de aerosol con la profundidad.
Veinte días antes de la entrada, la sonda atmosférica se separaría de la nave espacial y entraría en la atmósfera exterior de Urano a una altitud de 700 km a 21,8 km / s. Descendería por caída libre y realizaría mediciones atmosféricas durante unos 90 minutos hasta un máximo de 100 bares (1500 psi) de presión. [2] [4]
Instrumentos propuestos
El presupuesto de masa total para instrumentos científicos es de 150 kg (330 lb); si se seleccionan todos los instrumentos propuestos, sumarían una masa de carga útil total de 108,4 kg (239 lb). En la siguiente tabla, un fondo verde indica los instrumentos que deben colocarse en la sonda de entrada; el resto son para el orbitador. [4]
Instrumento | Descripción | Dimensión, rango, resolución | Herencia |
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VINIRS | Espectrómetro visible e infrarrojo cercano | Radiación electromagnética : λ : 0,25–5 μm 96 bandas (1,8 nm por banda) | Amanecer VIR |
IRS | Espectrómetro infrarrojo térmico | Radiación electromagnética: λ: 7,16–16,67 μm 1 × 10 matriz de cuadrados de 0,273 mrad | Cassini CIRS |
UVIS | Espectrógrafo de imágenes ultravioleta | Radiación electromagnética: λ: 55,8-190 nm | Cassini UVIS |
RPW | Instrumento de ondas de plasma y radio | Radiación electromagnética y ondas de plasma : 1 Hz –16 MHz (varios canales) | Cassini RPWS |
REVISTA | Magnetómetro Fluxgate | Campos magnéticos: 0-20000 nT Doble 3 ejes <1 nT de precisión | Juno MAG Swarm VFM |
TELFA | Antena TLF y ELF | Radiación electromagnética: resonancias de Schumann | Antenas C / NOFS VEFI |
ICI | Instrumento de composición de iones | Iones positivos : 25 eV –40 keV (dE / E = 0.07) | Rosetta ICA [ aclaración necesaria ] |
EIS | Sensor de electrones e iones | Electrones e iones: 1 eV / e – 22 keV / e (dE / E = 0.04) | Rosetta IES [ aclaración necesaria ] |
EPD | Detector de partículas energéticas | Partículas ( viento solar libre y las contenidas en los cinturones de radiación de Van Allen ): Protones: 15 keV – 3 MeV Alfas: 25 keV – 3 MeV CNO: 60 keV – 30 MeV [ aclaración necesaria ] Electrones: 15 keV – 1 MeV | Nuevos Horizontes PEPSSI |
NAC | Cámara de ángulo estrecho | Radiación electromagnética: 350-1050 nm 6 μrad / píxel | Cassini ISS |
WAC | Cámara gran angular | Radiación electromagnética: 350-1050 nm 60 μrad / píxel | Cassini ISS |
RSE | Experimento de radiociencia | Varianza Allan de osciladores de radio: T = 100 s de 1 × 10 −13 Transpondedores que operan en las bandas S , X y K a | Cassini RSS |
MWR | Radiómetro de microondas | Radiación electromagnética: 0,6–22 GHz Ganancia de hasta 80 dB Determina el perfil de temperatura hasta 200 bar de presión atmosférica | Juno MWR |
corriente continua | Analizador de polvo | Polvo interplanetario partículas: 10 -15 -10 -9 kg 1-10 m ( radio ) | Cassini CDA New Horizons SDC |
DWE | Experimento de viento Doppler | Velocidad del viento : Resolución de 1 m / s Determina el perfil del viento hasta 20 bar de presión atmosférica | Huygens DWE |
AP3 | Paquete de propiedades físicas atmosféricas | Perfiles de temperatura, presión y densidad : Profundidad: 0-20 bar | Huygens HASI |
GCMS | Cromatógrafo de gases y espectrómetro de masas | Átomos y compuestos : elementos pesados , gases nobles , relaciones isotópicas clave ( H 2 / He , D / H, PH 3 , CO ) y especies en desequilibrio. | GCMS de Huygens |
AS & NEP | Sistema de muestreo de aerosoles y nefelómetro | Tamaño de partícula atmosférica : 0,2–20 μm (radio) Funciona en concentraciones de hasta 1 cm ³ [se necesita aclaración ] | Huygens ACP Galileo GPNE [ aclaración necesaria ] |
MUSE como nueva misión New Frontiers
En 2014 se publicó un documento considerando MUSE bajo las limitaciones de una misión mejorada New Frontiers. Esto incluyó un límite de costos de US $ 1.5 mil millones, y una de las grandes diferencias fue el uso de un cohete Atlas V 551. [3]
Ver también
- Atmósfera de Urano
- Exploración de Urano
- Lunas de Urano
- Propuestas de la misión de Urano
- ODINUS
- Orbitador y sonda Urano de la NASA
- Oceanus
- Pionero de Urano
Referencias
- ^ Kane, Van (25 de septiembre de 2013). "Europa seleccionará su próxima gran misión científica en noviembre" . La sociedad planetaria . Consultado el 31 de marzo de 2016 .
- ^ a b c d e f g h Costa, M .; Bocanegra, T .; Bracken, C .; et al. (Junio 2012). Misión al Sistema Urano: MUSE. Revelando la evolución y formación de gigantes helados (PDF) . 2012 Escuela de verano Post Alpbach. Madrid, España.
- ^ a b c d e Saikia, SJ; Daubar, IJ; et al. (2014). Un concepto de misión de nuevas fronteras para la exploración de Urano (PDF) . 45 ° Congreso de ciencia planetaria y lunar.
- ^ a b c d e f g h Bocanegra-Bahamón, Tatiana (2015). "Misión MUSE al Sistema Urano: Revelando la evolución y formación de gigantes de hielo" (PDF) . Avances en la investigación espacial . 55 (9): 2190–2216. Código bibliográfico : 2015AdSpR..55.2190B . doi : 10.1016 / j.asr.2015.01.037 .
- ^ Bocanegra-Bahamón, Tatiana; Bracken, Colm; Costa Sitjà, Marc; Dirkx, Dominic; Gerth, Ingo; Konstantinidis, Kostas; Labrianidis, Christos; Laneuville, Matthieu; Luntzer, Armin (1 de mayo de 2015). "MUSE - Misión al sistema de Urano: Revelando la evolución y formación de gigantes de hielo". Avances en la investigación espacial . 55 (9): 2190–2216. Código bibliográfico : 2015AdSpR..55.2190B . doi : 10.1016 / j.asr.2015.01.037 . ISSN 0273-1177 .