Tianwen-4 ( chino :天问四号), anteriormente conocido como Gan De ( chino :甘德), [5] es una misión interplanetaria china planificada para estudiar el sistema joviano , posiblemente compartiendo un lanzamiento con una nave espacial que realizará un Sobrevuelo de Urano . [6]
Los objetivos de la misión planificada Tianwen-4 a Júpiter incluyen: estudio de la interacción entre los campos magnéticos y el plasma presente en el sistema joviano, examen de las variaciones de composición en la atmósfera joviana, exploración de las estructuras internas y características de la superficie de Ganímedes o Calisto. , así como la investigación del entorno espacial que rodea a los citados satélites galileanos . [7]
Según informes de los medios occidentales, a partir de enero de 2021 hay dos perfiles de misión en competencia [actualizar]: el 'Jupiter Callisto Orbiter' (JCO) y el 'Jupiter System Observer' (JSO). [5] 'JCO' involucraría una nave espacial que realizaría sobrevuelos de los satélites irregulares de Júpiter antes de que entre en una órbita polar alrededor de Calisto ; este perfil de misión también puede incluir un módulo de aterrizaje Callisto. Por el contrario, el perfil de la misión 'JSO', aunque muy similar al de 'JCO', renunciaría a un intento de una nave espacial de orbitar Calisto y en su lugar se centraría en estudios más intensivos de la luna galileana Io (el perfil de la misión 'JSO' Tampoco parece incluir un módulo de aterrizaje, aunque puede implicar enviar la nave espacial al punto Sol-Júpiter L1 al concluir su recorrido por el sistema joviano). Finalmente, las presentaciones de investigadores chinos sugieren que la misión Tianwen-4 a Júpiter puede incluir una sonda adicional que realizaría un sobrevuelo de Urano en algún momento después de 2040. [8] A diciembre de 2023, parece que se ha seleccionado el perfil JCO, también con el sobrevuelo de Urano. [9]
El nombre original de esta misión se refería al astrónomo chino Gan De , del siglo IV a. C. , quien realizó las primeras observaciones planetarias y supuestamente fue el primero en observar las lunas galileanas a simple vista. [5]
El 15 de octubre de 2003, CNSA lanzó la primera misión orbital tripulada independiente de China ; Posteriormente llevó a cabo con éxito misiones robóticas orbitales lunares ( Chang'e 1 y Chang'e 2 ) y una misión robótica de aterrizaje/rover lunar ( Chang'e 3 ). Con la esperanza de aprovechar estos logros, la CNSA comenzó a contemplar misiones interplanetarias más ambiciosas en la década de 2020 y más allá. En 2018, Pei Zhaoyu, subdirector del Centro de Programa Espacial y Exploración Lunar de CNSA , declaró que China planeaba llevar a cabo cuatro misiones interplanetarias importantes antes de finales de la década de 2020; [10] las cuatro misiones incluyen una misión a Marte ( Tianwen-1 ), una misión de retorno de muestras de asteroides y cometas del cinturón principal ( Tianwen-2 ), una misión de retorno de muestras a Marte ( Tianwen-3 ) y un sistema de Júpiter. misión. A principios de 2021, los perfiles de misión JCO y JSO antes mencionados compiten para realizarse como la misión del sistema Júpiter Tianwen-4 . [5]
En las reuniones de la Asamblea General de 2020 de la EGU se presentó una posible trayectoria y cronograma de la misión Tierra-Júpiter . [11] En este escenario, la sonda Tianwen-4 se lanzaría en septiembre de 2029, [2] realizaría un sobrevuelo a Venus seis meses después, en abril de 2030, [a] luego procedería a encontrarse con la Tierra dos veces (el primer encuentro ocurriría en febrero 2031 [b] y el segundo en mayo de 2033 [c] ). Antes de llegar a Júpiter, la subsonda se separará de la sonda principal y continuará hacia Urano para un sobrevuelo en marzo de 2045. [1] [3]
La sonda principal entrará en la órbita de Júpiter en diciembre de 2035. Después de 1 o 2 pasadas de frenado, la sonda permanecerá en una gran órbita elíptica alrededor de Júpiter con un período de 30 días, realizando sobrevuelos de lunas irregulares. [9] Realizará 10 órbitas durante aproximadamente un año antes de entrar en su segunda fase con dos asistencias gravitacionales de Calisto. En febrero de 2038, Tianwen-4 entrará en órbita alrededor de Calisto con una altitud de 300 km y un período orbital de 17,7 horas, y luego se lanzará una sonda de impacto para impactar la superficie de Calisto. [4] [3]
A partir de 2021, es probable que uno de los dos perfiles de misión siguientes (JCO y JSO) se parezca a la arquitectura final de la misión:
JCO pasaría por varios satélites jovianos irregulares antes de entrar en una órbita polar alrededor de Calisto . Este escenario incluye un posible módulo de aterrizaje que, al igual que los módulos de aterrizaje lunares de Chang'e, proporcionaría información sin precedentes sobre la formación y evolución de la luna. Calisto es la más exterior de las cuatro lunas galileanas. Su interior experimenta menos calentamiento debido a la gravedad de las otras lunas y de Júpiter. Probablemente se formó con restos de material de Júpiter y desde entonces ha permanecido prácticamente inactivo, con sólo impactos de asteroides para modificar su superficie. De este modo, la luna preserva una historia del sistema temprano de Júpiter y del Sistema Solar en general para que un módulo de aterrizaje pueda estudiarla. Calisto también tiene una atmósfera delgada con pequeñas cantidades de oxígeno, lo que aumenta su atractivo científico a pesar de ser menos glamorosa que las lunas oceánicas subsuperficiales Europa y Ganímedes y la volátil y activa Io. Calisto es también la luna joviana en la que resulta menos difícil aterrizar. Una nave espacial requiere menos combustible para llegar a él y se encuentra fuera del intenso campo de radiación de Júpiter. Estos son argumentos que defienden a Calisto como el principal objetivo de la misión. JCO también incluye una nave espacial secundaria que volaría de forma independiente hacia Urano y se encontraría con él en algún momento a finales de la década de 2040. [5]
JSO sustituiría un posible aterrizaje en Calisto por una investigación en profundidad de la luna joviana Io . La nave espacial realizaría varios sobrevuelos de Io, estudiando cómo la gravedad de Júpiter tira de la luna para impulsar su actividad volcánica. JSO también estudiaría la masa, densidad, dinámica y composición química e isotópica de satélites irregulares y proporcionaría información sobre estos restos únicos de la formación de Júpiter. Como opción, JSO podría lanzar uno o varios satélites pequeños para realizar estudios multipunto de la dinámica de la magnetosfera joviana.
Al final de su recorrido, JSO podría enviarse a orbitar el punto Sol-Júpiter L1, donde la gravedad del planeta se equilibra con la del Sol de manera que las naves espaciales pueden permanecer allí durante largos períodos de tiempo. Desde esta posición única donde ninguna nave espacial ha visitado nunca, JSO podría monitorear el viento solar fuera del campo magnético de Júpiter y observar las irregulares lunas jovianas desde lejos. [11]
Los posibles instrumentos científicos para la misión Tianwen-4 se discutieron durante una sesión de la Asamblea General de 2020 de la Unión Europea de Geociencias que tuvo lugar en mayo de 2020. Los posibles instrumentos se clasificaron en cuatro paquetes de carga útil diseñados para abordar los dos objetivos principales de la misión. : responder preguntas sobre la formación y el "funcionamiento" actual [d] del sistema joviano (los instrumentos reales seleccionados dependerán de si se selecciona JCO o JSO como perfil de misión). Los cuatro paquetes de carga útil son: (A) plasma y polvo analizadores, (B) instrumentos espectroscópicos de múltiples longitudes de onda, (C) analizadores de geología/glaciología/geoquímica, y (D) enlaces radio/ópticos e instrumentos de radiociencia. [11]
(alimentado por un sistema de muestreo para la superficie del hielo y por un pirolizador [para el componente refractario])
