septiembre 26, 2022

El programa espacial científico de China para 2025-2030

Recientemente, la Academia China de las Ciencias ha publicado un documento con propuestas para misiones del programa espacial chino en materia de ciencia durante el periodo 2025-2030. Conocido formalmente como SPP III (Strategic Priority Program on Space Science) por sus siglas en inglés, este programa presenta trece misiones que deben desarrollarse a partir de la mitad de esta década. El SPP III sigue los pasos del SPP I y SPP II y sirve para delinear los objetivos prioritarios del país asiático en materia de ciencia espacial. No obstante, los SPP dependen de la Academia China de las Ciencias (CAS), por lo que no cubren otras misiones científicas a cargo de otros organismos como la Agencia Espacial China (CNSA) o la Agencia Espacial Tripulada (CME). El primer programa SPP, el SPP I, dio comienzo en 2011 y fue la primera vez que China financió de forma sistemática un plan de ciencia espacial con objetivos determinados en vez de apoyar el desarrollo de misiones aisladas.

Recreación de la misión DSL para estudiar el cielo en longitudes de ondas muy largas desde la cara oculta de la Luna (CAS).

Bajo los auspicios del SPP I se lanzaron cuatro misiones, Wukong/DAMPE (Dark Matter Particle Explorer), para el estudio de la materia oscura, Mozi/QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), para estudiar las aplicaciones del encriptado cuántico en las comunicaciones, la cápsula de experimentos en microgravedad Shijian 10 y el telescopio de rayos X Huiyan/HXMT (Hard X-ray Modulation Telescope). En 2018 empezó la segunda fase del SPP, el SPP II, que incluye misiones que ya se han lanzado y otras que lo harán próximamente, como la pareja de satélites GECAM (Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor) para buscar contrapartidas en rayos gamma de sucesos que generan ondas gravitacionales, el observatorio solar Kuafu/ASO-S (Advanced space-based Solar Observatory), que debe despegar este año, el observatorio de rayos X EP (Einstein Probe) para el estudio de fenómenos de disrupción estelar por parte de agujeros negros, que será lanzada en 2023, y el satélite SMILE (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer), una misión en colaboración con la ESA para el estudio de la magnetosfera terrestre que también debe despegar en 2023.

Continuando el éxito de los dos primeros programas SPP, en julio de 2021 nació el SPP III. Hasta diciembre de 2021 se recibieron diecisiete propuestas, de las cuales han sobrevivido trece tras una evaluación en febrero de este año por parte de la CAS. Las que no pasen el corte tendrán la opción de probar suerte con el programa SPP IV, aunque sin garantías de que sean elegidas, como ocurre con los programas Discovery o New Frontiers de la NASA. De estas trece misiones se elegirán entre cinco y siete dependiendo del presupuesto definitivo y la duración del proceso de desarrollo y construcción de cada misión específica. Es importante destacar que varias de estas misiones ya se conocían previamente, a pesar de que, como suele ocurrir con casi todo lo relacionado con el programa espacial chino, algunos medios occidentales las hayan descubierto ahora.

Venus visto por la sonda japonesa Akatsuki (ISAS/JAXA/Akatsuki/Meli thev).

Las misiones propuestas se han agrupado en cuatro temáticas: exoplanetas, heliofísica, astrofísica y ciencia planetaria y observación de la Tierra (estas dos últimas son una única temática en el SPP). En este sentido, el programa SPP recuerda al New Frontiers de la NASA, en el que las propuestas de misión están obligadas a ceñirse a unas temáticas fijas impuestas desde arriba. Las misiones se organizan bajo el control de un Investigador Principal, un ‘Comandante de Misión’ y un Ingeniero Jefe (probablemente este último cumpla el rol del personal de los contratistas principales en los proyectos occidentales). Las misiones planetarias se agrupan junto con las del estudio de nuestro planeta, pues no olvidemos que, como comentábamos, China desarrolla aparte su programa de sondas planetarias Tianwen, que formalmente está a cargo de la CNSA. Las misiones planetarias propuestas para el SPP III son dos, una sonda a Venus y otra de retorno de muestras de asteroides. La sonda a Venus es VOICE (Venus Volcano Imaging and Climate Explorer), una nave que debe orbitar el planeta vecino a 350 kilómetros de altura para estudiar su atmósfera y explorar la superficie en el infrarrojo en busca de actividad volcánica, además de ser capaz de buscar indicios de vida en la alta atmósfera relacionada con el fosfano. O sea, una especie de Venus Express o Akatsuki mejoradas. Esta misión es mucho más modesta que la propuesta que conocimos hace unos años de una sonda a Venus con un radar y una cápsula a superficie. Aunque es posible que una misión más avanzada termine por hacer acto de presencia en el programa Tianwen, VOICE complementaría perfectamente las misiones occidentales DAVINCI y EnVision, además de la Shukrayaan india, centradas en la superficie y en la cartografía por radar. Y es que no debemos olvidar que uno de los objetivos de las misiones científicas chinas es causar el máximo impacto científico al menor coste, algo que pasa por no hacer lo mismo que otras agencias espaciales.

El asteroide 1989 ML debía haber recibido un ‘beso’ de la sonda Don Quijote. Ahora será estudiado por la misión china ASR (ESA).

La otra misión planetaria es ASR (E-type Asteroid Sample Return Mission), una sonda que pretende traer a la Tierra muestras de tres regiones de 1989 ML. Sería la primera vez que se obtienen muestras de un asteroide de tipo E, una clase de cuerpos frecuentes en el cinturón interior poco estudiada y que contrasta con los asteroides tipo B, tipo C y tipo S (Bennu, Ryugu e Itokawa) de los que tenemos muestras. Aunque no se dan más detalles técnicos, 1989 ML es un asteroide que requiere poca energía para llegar hasta él —fue el objetivo de la malograda misión Don Quijote de la ESA—, por lo que sumado al hecho de que se trata de una misión de solo cuatro años, podemos suponer que ASR es una misión relativamente ‘sencilla’ y de bajo coste, sobre todo comparada con la ambiciosa misión Tianwen 2, que también traerá muestras de un asteroide cercano. Dentro de esta categoría, también encontramos las propuestas de misión CACES (Climate and Atmospheric Components Exploring Satellites) y OSCOM (Ocean Surface Current multiscale Observation Mission). CACES consiste en dos satélites para el estudio de la composición atmosférica, especialmente los gases invernadero, mientras que OSCOM llevará a cabo estudios de oceanografía doppler. Recordemos que China tiene un programa ambicioso de observación de la Tierra, CHEOS (China High-resolution Earth Observation System), pero, al igual que ocurre con el programa Tianwen, está bajo la dirección de la CNSA.

Los campos de visión de algunos de los 7 telescopios de Tierra 2.0 (en el centro se ve también el campo de Kepler) (CAS).

Con respecto a la temática de exoplanetas, las propuestas elegidas son CHES (Close-by Habitable Exoplanet Survey) y ET (Earth 2.0). Ambas misiones ya eran conocidas y hablamos de ellas en una entrada reciente. ET o Tierra 2.0 es un observatorio espacial con seis telescopios de 30 centímetros de diámetro, con un campo de visión de 500 grados cuadrados cada uno, para descubrir satélites por el método del tránsito. Los seis telescopios apuntarán constantemente a un campo estelar situado en las constelaciones de Cygnus y Lyra, para poder aprovechar los datos de esta mítica misión con el objetivo de descubrir exotierras. Además dispondrá de un séptimo telescopio, también de 30 centímetros, con un campo de misión de 4 grados cuadrados para detectar planetas extrasolares mediante el método de microlente, concebido para descubrir mundos errantes. Este telescopio apuntará hacia el centro galáctico, en la constelación de Sagitario. Por su parte, CHES es un telescopio espacial dotado de un espejo único de 1,2 metros de diámetro que descubrirá exoplanetas mediante astrometría. El propósito de CHES es descubrir exoplanetas potencialmente habitables situados a un máximo de 32 años luz de distancia (unos 10 pársecs). Ni que decir tiene, espero que salgan aprobadas las dos.

Telescopio espacial CHES para búsqueda de exoplanetas cercanos mediante astrometría (CAS).

En la temática heliofísica nos encontramos con cuatro propuestas. La primera es SOR (SOlar Ring Mission), formada por un conjunto de tres observatorios que podrán observar todo el disco solar continuamente. Los tres satélites estarán dispuestos en intervalos de 120º en el plano de la eclíptica a la misma distancia del Sol que la Tierra. Cuando esta misión se presentó en 2020 consistía en seis naves divididas en tres grupos, así que se ve que el proyecto ha cambiado significativamente (o es posible que el informe SPP III no recoja estas sutilezas). Como vemos, se trata de una versión mejorada de la misión STEREO de la NASA. STEREO consistía en dos observatorios que observaban el Sol continuamente, aunque al desplazarse a lo largo de su órbita no siempre se podía ver toda la superficie solar con buena resolución, un problema que SOR no tendrá al tratarse de tres naves. En todo caso, STEREO-B dejó de funcionar en 2014, así que ya viene siendo hora de que haya un sustituto. La siguiente misión es SPO (Solar Polar Observatory), que, como su nombre indica, observará los polos solares en alta resolución gracias a su órbita, que tendrá una inclinación de más de 80º con respecto a la eclíptica. Desgraciadamente, no tenemos más detalles sobre la misión —¿a qué distancia mínima se acercará al Sol? ¿Qué instrumentación llevará?—, aunque evidentemente será el complemento perfecto de la misión europea Solar Orbiter, que observará el Sol desde órbitas inclinadas hasta un máximo de 33º con respecto a la eclíptica.

Proyecto SOR de 2020 en el que podemos ver que consiste en 6 observatorios en grupos de tres en una órbita ligeramente inferior a 1 UA (Yuming Wang et al.).

Otra misión heliofísica es ESEO (Earth-occulted Solar Eclipse Observatory), una curiosa propuesta que consiste en usar la Tierra como coronógrafo. Efectivamente, ESEO se situará el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol de tal manera que nuestro planeta bloquee regularmente el Sol para generar un eclipse que permita al observatorio estudiar la corona solar interior. La última misión heliofísica es CHIME (Chinese Heliospheric Interstellar Medium Explorer), que debe proporcionar una imagen en tres dimensiones de la heliosfera gracias a que estará situada en una órbita elíptica de 1 a 3 Unidades Astronómicas (150 a 450 millones de kilómetros). Por último tenemos tres propuestas agrupadas en la temática de astrofísica, con fuerte colaboración internacional. La primera es DAMPE-2 (DArk Matter Particle Explorer-2), que, obviamente, se trata de una sucesora de la exitosa misión DAMPE para el estudio de la materia oscura. Luego tenemos a eXTP (Enhanced X-ray Timing and Polarimetry), una misión con una importante colaboración de la Agencia Espacial Europea (ESA), incluyendo España. eXTP es un observatorio de rayos X que debe despegar en 2027 mediante un CZ-7. Gracias a sus detectores con una alta resolución temporal, eXTP podrá analizar la radiación de altas energías procedente de objetos compactos como agujeros negros y estrellas de neutrones de tal forma que sea posible validar sus propiedades y buscar discrepancias con los modelos actuales.

Observatorio de rayos X eXTP (CAS).

La última y tercera misión astrofísica es DSL (Discovering the Sky at the Longest Wavelength), un conjunto de nueve satélites situados en órbita lunar baja que observarán el cielo a frecuencias de entre 1 MHZ y los 30 MHz, una región del espectro prácticamente imposible de observar desde la Tierra por culpa de la ionosfera y las interferencias artificiales en el espectro de radio. DSL consistirá en una nave nodriza principal y ocho microsatélites que estudiarán el cielo mediante inteferometría aprovechando el escudo natural que supone la Luna. La misión también cuenta con colaboración europea, siguiendo los pasos de los instrumentos experimentales para observar el cielo en bajas frecuencias situados en la sonda Chang’e 4 sobre la cara oculta de la Luna y el satélite Queqiao, localizado en el punto L2 del sistema Tierra-Luna.

La nave nodriza de la misión DSL (Xuelei Chen et al.).

Además de estas trece misiones candidatas, bajo el SPP III también se ha comenzado a estudiar la viabilidad de misiones más ambiciosas de caras a futuros programas, como por ejemplo el observatorio de rayos gamma VLAST (Very Large Area Gamma-ray Space Telescope), un observatorio solar de alerta temprana para tormentas solares y una sonda para estudiar Ceres o un satélite para comprobar el principio de equivalencia de Einstein. Como vemos, el programa espacial científico chino cada vez es más ambicioso y organizado, aunque quizá sería deseable un mayor grado de coordinación entre las distintas ‘agencias’ espaciales del país. Ahora esperaremos a ver cuáles de estas trece misiones son las elegidas.

Referencias:

  • https://www.cjss.ac.cn/cn/article/doi/10.11728/cjss2022.04.yg01
  • https://arxiv.org/pdf/2003.12728.pdf
  • https://arxiv.org/pdf/2007.15794.pdf

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