Entrevista a Yves Langevin

De visita por los planetas

Annia Domènech / 05-04-2004

Yves Langevin investiga los objetos del Sistema Solar. Con una carrera extensa tanto de gestión científica como de investigación, ha participado en las misiones GIOTTO, VEGA, PHOBOS 89, Mars 96, Cassini/Huygens, ROSETTA, Mars Express, Smart 1 y Venus Express; así como en la creación del "Institut d’Astrophysique Spatiale", en Orsay (Francia). Actualmente, está involucrado en la nueva misión de exploración del Sistema Solar de la ESA.

Tres décadas después de que la sonda Mariner 10 sobrevolara Mercurio, están previstas dos misiones con destino a este planeta: MESSENGER, de la NASA, cuyo lanzamiento será este verano, y BepiColombo, de la ESA, para el 2012. Cassini (de la misión americano-europea Cassini-Huygens) entrará en la órbita de Saturno en este mes de julio. Huygens aterrizará en Titán, la mayor luna del planeta, en 2005. Dentro de diez años, la misión Rosetta, de la ESA, llegará a su destino: el cometa 67 P/Churyumov- Gerasimenko. Y en estos momentos, Marte continúa dejándose descubrir por la Mars Express, de la ESA, y los vehículos todoterreno de la NASA. Conocer mejor el Sistema Solar es sólo cuestión de tiempo.


¿Por qué la idea de llegar a los planetas del Sistema Solar resulta tan atractiva para el gran público?
Es cierto que cuando doy una charla noto un interés que va más allá de lo científico, de lo intelectual, hay algo más profundo. Pienso que la dimensión psicológica de la Tierra se está reduciendo dramáticamente. Al ciudadano europeo le dicen que todo le concierne, que lo que ocurre en la otra punta del globo va a repercutir en él, y siente un poco de claustrofobia por estar en esta pequeña bola. Se evade pensando que hay más lugares en el Universo, no sólo la Tierra y sus problemas: efecto invernadero, crisis económicas, guerras… Esto juega a favor de las misiones planetarias.

¿Cómo podemos estudiarlos?
En el estudio de los planetas del Sistema Solar no hay ningún misterio, tenemos que ir a ellos. Los mejores telescopios terrestres permiten ver la superficie de Marte (por poner un ejemplo) con una resolución de unos 30 a 50 km. Sin duda, se trata de una buena imagen, pero una sonda en la órbita marciana proporciona una resolución de un metro, lo que permite caracterizar la orografía del sitio.

La exploración de los planetas debe hacerse progresivamente. En los años setenta comienzan a efectuarse sobrevuelos, que dan las primeras imágenes, muy aproximadas, de los objetos. Muestran los volcanes de Io, los cañones profundos de Marte…

Actualmente estamos en la segunda etapa, que consiste en mandar un orbitador, es decir, un objeto que gira alrededor del sistema o del planeta mirándolo con gran detalle. Ello permite observar su superficie de un modo global. Incluso se está regresando (en mejores condiciones) a algunos lugares.

La situación es buena, puesto que hemos llegado a casi todos los objetos del Sistema Solar. Con excepción de Plutón, los demás han sido sobrevolados como mínimo una vez. Muchos, como Venus, Marte y Júpiter, han tenido un orbitador. En poco tiempo, también será el caso de Saturno con Cassini, de un cometa y unos grandes asteroides.

La fase siguiente es la de las sondas de aterrizaje con los vehículos todoterreno, como Pathfinder, Spirit y Opportunity. Son vehículos en miniatura que se pasean y gustan mucho a la gente. Al fin y al cabo siempre hemos soñado con conducir un vehículo teledirigido en Marte.

¿En qué consiste la observación a distancia?
Mediante imágenes, se utilizan los fotones para caracterizar un planeta. Es la llamada teledetección, que permite distintos aprendizajes según la longitud de onda estudiada. Los rayos X informan sobre su composición atómica. El visible es el más indicado para observar la forma, las estructuras, la geología. El infrarrojo cuenta cómo es la composición molecular, y permite conocer la mineralogía y la composición de la atmósfera. Para sondear a kilómetros por debajo del planeta, se utiliza el radar, que tiene una gran longitud de onda.

El envío de un módulo para que aterrice en la superficie de un objeto, como se ha hecho en Marte, presenta más problemas que la caracterización desde una órbita. Sin embargo, hay objetivos científicos para los cuales el retorno de muestras es obligatorio. Por ejemplo, hoy en día la única posibilidad para datar una roca es traerla a la Tierra y analizarla. Son los isótopos procedentes de elementos radiactivos los que permiten saber cuándo se formó. Mirar los planetas es bonito, pero para determinar cuándo los volcanes marcianos estuvieron activos, y así comprender mejor la historia geológica del planeta, hay que traer la lava y averiguar su edad.

Mandar una sonda de aterrizaje no es trivial. La misión europea a Mercurio (BepiColombo) debía tener una sonda de aterrizaje, pero ha sido anulada por razones de coste y complejidad técnica. La gravedad de este planeta es grande (parecida a la de Marte) porque tiene un núcleo de hierro muy pesado. Un problema en comparación con el planeta rojo es que Mercurio no tiene atmósfera. Por ello, los objetos no pueden frenar en ella y hay que ayudarlos con un motor.

Para tener 100 kilos de ciencia en la superficie de Mercurio se debe partir de la Tierra con dos toneladas. Hay una gran diferencia entre la masa necesaria para salir de la Tierra y la que se utiliza en destino. Traer una muestra del planeta es lo más complicado, porque no sólo hay que aterrizar en el planeta, también hay que partir.

Si los objetos tienen una atmósfera grande, como Júpiter o Venus, entonces se puede enviar una sonda de entrada, un objeto que penetre en la atmósfera, como en Titán. Esto permite ir más lejos en la exploración del Sistema Solar.

¿Cómo se define una órbita para llegar a un objetivo?
Esto no se explica en cinco minutos… digamos que los métodos simples son los que dan los peores resultados.

Si se utiliza una órbita directa entre la Tierra y el planeta, lo que se llama una “órbita kepleriana”, es decir una elipse, ello no requiere mucho tiempo y funciona para tres objetos: la Luna porque está muy cerca, y Martes y Venus porque la energía requerida para obtener la velocidad que permite hacer el trayecto es razonable.

Para el resto de objetos del Sistema Solar, es un planteamiento destinado al fracaso. Hay que ser un poco más pillos y hacerse tirar por Venus para ir al exterior. La sonda Cassini ha ido a Saturno (tardará siete años en llegar) pasando dos veces por Venus, que está en el interior de la órbita terrestre. Con estos dos pases ha adquirido la energía suficiente para pasar a gran velocidad cerca de la Tierra e ir a Júpiter, que es quien ha enviado la sonda a Saturno.

Con el fin de llegar a un núcleo cometario como Churyumov-Gerasimenko, se busca que los planetas atraigan uno tras otro a la sonda: una pequeña vuelta alrededor de Venus, otra a Marte, después a la Tierra…para que al final llegue a su destino, un objetivo difícil de conseguir desde el punto de vista energético. Transcurrirán diez años y medio entre el lanzamiento de Rosetta y el momento en que empiece a hacer ciencia.

Con estos métodos que utilizan los planetas para obtener energía, llamados “de asistencia gravitatoria”, se logran destinos muy difíciles, como los cometas o Mercurio. Por desgracia, requieren mucho tiempo.

¿Dónde podemos llegar?
Pienso que en el Sistema Solar podemos ir prácticamente a todos los lados, pero por desgracia, como he dicho, ello requiere mucho tiempo y la ciencia quiere avanzar rápidamente.

A Marte se llega en medio año y el ciclo completo (pensar la idea, hacer las observaciones y, en función de los resultados, preparar la siguiente misión) dura unos tres años. Sin embargo, realizar lo mismo para Saturno o los cometas requiere décadas, un período de tiempo que no es satisfactorio.

¿Cómo puede agilizarse este proceso?
Actualmente se están desarrollando nuevos métodos de propulsión para ir más rápido, como la propulsión eléctrica solar o la propulsión eléctrica nuclear. Por supuesto, no habrá viajes en tres días, pero una misión a Mercurio, por ejemplo, que en propulsión clásica tarda de seis a ocho años, en eléctrica podría reducirse a unos tres años.

¿Podría explicar en qué consisten los distintos tipos de propulsión?
La propulsión química es simplemente una bomba que se intenta controlar. Cuando se hace explotar el TNT, que es un explosivo muy fuerte, la velocidad de expansión de la bolsa de gas es de 5 km/s (18.000 km/h). El gas sale del motor a 3 km/s por el tubo de escape para ir en la dirección correcta.

La violencia en el despegue de una nave es terrorífica. Los astronautas están sentados encima de una bomba que tiene la deferencia de explotar en la dirección correcta. Es evidente que es necesario algo que envíe el gas hacia abajo para poder ir hacia arriba.

Hay que encontrar combustibles que vayan a una velocidad mayor para poder enviar la masa en órbita cada vez más rápido y más lejos en el Sistema Solar. El cohete a combustible sólido (pólvora), el primero que se desarrolló, partía a 2,8 km/s Después se utilizó el combustible líquido, que salía a 3,1 o 3,2 km/s. Sin embargo, la mejor relación entre la energía producida y la masa la dan el hidrógeno y el oxígeno líquido. Además lo que se libera es agua, que es muy ecológico (2H2+ O2 = 2H2O). Sale a 4,2 km/s, que se podría decir que es el límite. Ninguna reacción química puede dar más energía que el hidrógeno que se oxigena.

¿Cómo pueden enviarse naves a mayor velocidad?
Se puede aumentar mucho la temperatura creando un plasma, que es un medio muy caliente en el cual todas las partículas están ionizadas y como está a una temperatura tan elevada va muy rápido, de 15 a 20 km/s, es decir de cinco a siete veces más rápido que el mejor de los combustibles imaginables.

Otro método consiste en ionizar los átomos individuales y acelerarlos a través de una reja a alta tensión, que actúa de un modo parecido a una pantalla de televisión. El ión es atraído, atraviesa la reja y parte rápidamente, a 40 km/s, diez veces más que el mejor combustible químico. Para la misma velocidad transmitida, se utiliza mucha menos masa. Se liberan muchos iones simultáneamente (al ser pequeños y ligeros se necesitan en gran cantidad) y, pese a ello, apenas llegan a fracciones de kilo.

La propulsión iónica es indicada para pasearse una vez en el espacio, pero la propulsión clásica continúa siendo la mejor para el lanzamiento, para poner un objeto en órbita y para aterrizar cuando no hay atmósfera, como en Mercurio.

El momento es la masa por la velocidad y la energía es igual a la masa por la velocidad al cuadrado. Hace falta mucha energía para llegar al Sistema Solar lejano, lo que requerirá pequeños reactores nucleares.

¿Qué opina del uso de la energía nuclear en el espacio?
En el espacio no hay ningún misterio. Es esto o nada. Si uno se aleja del Sol, ya no hay energía solar. En Saturno los paneles solares reciben una centésima parte de la energía que reciben en la Tierra, prácticamente nada.

La sonda Cassini tiene que utilizar plutonio radioactivo como fuente de energía para ir a Saturno. No hay otra opción. Por supuesto, se han tomado todas las precauciones para que, ocurra lo que ocurra, Cassini no reentre en la atmósfera terrestre, ya que contiene 36 kilos de plutonio. De todos modos, está encerrado en grandes cilindros de plomo muy sólidos, llamados generadores termoisótropos. Para obtener la energía que necesitamos para la sonda no hace falta un reactor nuclear sino un generador de calor, que en este caso se produce al desintegrarse el plutonio.

Suponiendo que Cassini se precipitara sobre la Tierra…
Hemos hecho lo posible para que esto no ocurra, pero si sucediera, no necesariamente sería problemático. Cuando la nave Challenger explotó en pleno vuelo, la cabina cayó al fondo del océano. En ella se encontraron objetos casi enteros mucho más frágiles que un cilindro de plomo con un poco de plutonio dentro.

¿Es tabú lo nuclear? Está claro que no hay que utilizarlo por placer, pero si es la mejor solución o incluso la única... Se debe analizar bien por qué el uso de lo nuclear supone un problema. En la radioterapia para curar el cáncer está bien considerado y, sin embargo, las fuentes isotópicas utilizadas son similares a las de Cassini.

¿Cuál es la opinión de los científicos?
Ninguno afirma que la energía nuclear a gran escala no sea problemática. Existe la cuestión de los desechos y muchas otras, no todas solucionables a corto plazo. Pero decir que por ello no se debe utilizar nunca la palabra “nuclear” es una idiotez.

En el Sistema Solar exterior, bien sea para la generación del impulso con isótopos que se desintegran o para lograr una propulsión que permita ir a Neptuno en seis años en lugar de treinta, hace falta la energía nuclear. Los soviéticos hicieron volar una decena de reactores nucleares sin que nadie se apercibiera. Además, cuando se lanza, el reactor nuclear no está encendido. Por tanto, en el caso de un fallo en el lanzamiento simplemente se tratará de uranio. En mi opinión, sí tendremos que enviar reactores nucleares al espacio.

¿Cómo justificar la inversión que supone viajar al espacio?
Cualquier misión planetaria cuesta centenares de millones de euros. No se puede evitar. Es necesario un gran lanzador, gente muy competente, tecnología avanzada y tiempo. Este presupuesto se justifica con la ciencia que se realiza (un mínimo impacto en el gran público también ayuda) y el hecho de que el espacio es un vector de desarrollo tecnológico. Esta opción se está considerando mucho en Europa, que en inversión en alta tecnología se encuentra a un factor cuatro respecto a los Estados Unidos. Está la opción militar, que en Europa no convence, y puede haber la espacial. Si uno quiere una industria exitosa en diez o veinte años, se debe invertir en tecnología. Para esto el espacio es muy útil.

¿En que situación está Europa?
En la Unión Europea está apareciendo una voluntad real de invertir en lo espacial y en las misiones científicas, pero para ello hay que compartir responsabilidades y aumentar el presupuesto. Actualmente, existe la Agencia Espacial Europea (ESA), que es una organización multilateral, la unión de dieciséis países, pero no es la agencia espacial de la Unión Europea. Para utilizar un euro de más al año es necesario que todos los miembros de la ESA estén de acuerdo, y siempre hay alguno que no lo está. Así no es posible llevar a cabo una política de desarrollo.

En algún momento esto tendrá que cambiar si queremos responder a los retos tecnológicos que están poniendo los Estados Unidos, con una inversión muy superior a la europea, entre otros con el gasto militar.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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