Cómo la NASA protege a Europa Clipper de la radiación espacial

Para explorar la misteriosa luna Europa cubierta de hielo, la misión deberá soportar el bombardeo de radiación y partículas de alta energía que rodean a Júpiter.

Cuando la nave espacial Europa Clipper de la NASA comience a orbitar Júpiter para comprobar si su luna cubierta de hielo, Europa, tiene las condiciones adecuadas para la vida, la nave espacial pasará repetidamente por uno de los entornos de radiación más extremos de nuestro sistema solar.

Fortalecer la nave espacial contra posibles daños causados ​​por esta radiación no es una tarea fácil. Pero el 7 de octubre, la misión colocó la última pieza de la «armadura» de la nave espacial cuando selló la bóveda, un recinto especialmente diseñado para proteger la electrónica avanzada de Europa Clipper. La sonda se está ensamblando pieza por pieza en la Instalación de Ensamblaje de Naves Espaciales del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California antes de su lanzamiento en octubre de 2024.

«Cerrar la bóveda es un logro importante», dijo Kendra Short, subdirectora del Sistema de Vuelo Europa Clipper del JPL. «Eso significa que tenemos todo lo que deberíamos tener allí. Estamos listos para cerrarlo».

La bóveda de aluminio tiene poco menos de media pulgada (1 cm) de espesor y alberga la electrónica del conjunto de instrumentos científicos de la nave espacial. La alternativa de proteger cada conjunto de piezas electrónicas individualmente añadiría coste y peso a la nave espacial.

«La bóveda está diseñada para reducir el entorno de radiación a niveles aceptables para la mayoría de los dispositivos electrónicos», dijo Ensu Jun del JPL, copresidente del Clipper Radiation Focus Group de Europa y experto en radiación espacial.

Castigo por radiación

El campo magnético gigante de Júpiter es 20.000 veces más fuerte que el de la Tierra y gira rápidamente al mismo tiempo que el período de rotación del planeta, de 10 horas. Este campo captura y acelera partículas cargadas del entorno espacial de Júpiter para crear poderosos cinturones de radiación. La radiación es una presencia física constante -una especie de clima espacial- que bombardea todo lo que se encuentra en su área de influencia con partículas nocivas.

«Júpiter tiene un entorno de radiación más denso que el Sol en el sistema solar», dijo John. «El entorno de radiación afecta todos los aspectos de la misión».

Por eso, cuando la nave espacial llegue a Júpiter en 2030, Europa Clipper no se detendrá simplemente en órbita alrededor de Europa. En cambio, al igual que algunas naves espaciales anteriores que han estudiado el sistema de Júpiter, realizará una amplia órbita alrededor de Júpiter para alejarse lo más posible del planeta y su fuerte radiación. Durante esas órbitas planetarias, la nave espacial volará sobre Europa casi 50 veces para recopilar datos científicos.

La radiación es tan intensa que los científicos creen que está cambiando la superficie de Europa, provocando cambios visibles de color, dice Tom Nordheim, científico planetario del JPL que se especializa en lunas exteriores heladas, tanto Europa como Encelado.

«La radiación en la superficie de Europa es un proceso de modificación geológica importante», dijo Nordheim. «Cuando miras a Europa, el color marrón rojizo, los científicos han demostrado que esto es consistente con el tratamiento con radiación».

Escena helada caótica

Entonces, mientras los ingenieros trabajan para mantener la radiación alejada de Europa Clipper, científicos como Nordheim y John esperan usar sondas espaciales para estudiarla.

«Con una unidad de monitoreo de radiación dedicada y utilizando datos de radiación oportunistas de sus instrumentos, Europa Clipper ayudará a revelar el entorno de radiación único y desafiante de Júpiter», dijo John.

Nordheim se centra en los “terrenos del caos” de Europa, áreas donde masas de material superficial parecen haber sido rotas, rotadas y trasladadas a nuevas ubicaciones, preservando en muchos casos patrones de fractura lineales preexistentes.

Los científicos creen que en lo profundo de la superficie helada de la luna hay un vasto océano de agua líquida que podría proporcionar un entorno habitable. Algunas áreas de la superficie de Europa muestran evidencia de transporte de material desde el subsuelo a la superficie. «Necesitamos comprender el contexto de cómo la radiación modifica este material», dijo Nordheim. «Puede cambiar la composición química de una sustancia».

Resistencia al calor

Debido a que el océano de Europa está confinado dentro de una capa de hielo, cualquier forma de vida potencial no podría depender directamente del sol para obtener energía, como lo hacen las plantas en la Tierra. En cambio, necesitarán una fuente de energía alternativa, como calor o energía química. La radiación que cae sobre la superficie de Europa podría ayudar a proporcionar dicha fuente formando oxidantes, como oxígeno o peróxido de hidrógeno, a medida que la radiación reacciona con la capa de hielo de la superficie.

Con el tiempo, estos oxidantes pueden transferirse desde la superficie al océano interior.

«La superficie puede servir como una ventana al interior de la Tierra», dijo Nordheim. Añadió que una mejor comprensión de tales procesos podría proporcionar una clave para descubrir más secretos del sistema de Júpiter: «La radiación es una de las cosas que hace que Europa sea tan interesante. Es parte de la historia».