Darwin (nave espacial)

Darwin fue una misión propuesta por la ESA Cornerstone que habría involucrado una constelación de cuatro a nueve ^{[ 2 ]} naves espaciales diseñadas para detectar directamente planetas similares a la Tierra orbitando estrellas cercanas y buscar evidencia de vida en estos planetas . El diseño más reciente contemplaba tres telescopios espaciales de vuelo libre , cada uno de tres a cuatro metros de diámetro, volando en formación como un interferómetro astronómico . Estos telescopios debían redirigir la luz de estrellas y planetas distantes a una cuarta nave espacial, que habría contenido el combinador de haces, espectrómetros y cámaras para el conjunto de interferómetros , y que también habría actuado como un centro de comunicaciones. También hubo un diseño anterior, llamado "configuración Robin Laurance", que incluía seis telescopios de 1,5 metros, una nave espacial combinadora de haces y una nave espacial separada para energía y comunicaciones. ^{[ 3 ]}

El estudio de esta misión propuesta finalizó en 2007 sin que se planificaran más actividades. ^{[ 1 ]} Para producir una imagen, los telescopios habrían tenido que operar en formación, con distancias entre ellos controladas con una precisión de unos pocos micrómetros, y la distancia entre los telescopios y el receptor controlada con una precisión de aproximadamente un nanómetro. ^{[ 4 ]} Se habrían necesitado varios estudios más detallados para determinar si la tecnología capaz de tal precisión es realmente factible. ^{[ 2 ]}

Los telescopios espaciales estaban diseñados para observar en la parte infrarroja del espectro electromagnético . Además de estudiar planetas extrasolares , probablemente habrían sido útiles para la obtención de imágenes de propósito general, produciendo imágenes infrarrojas de muy alta resolución (es decir, de miliarcosegundos ), lo que permitiría el estudio detallado de diversos procesos astrofísicos.

Se eligió la región infrarroja porque en el espectro visible un planeta similar a la Tierra es eclipsado por su estrella por un factor de mil millones . ^{[ 3 ]} Sin embargo, en el infrarrojo, la diferencia es menor, de varios órdenes de magnitud. Según un boletín de la ESA de 2000, todos los componentes de la nave espacial en la trayectoria óptica tendrían que enfriarse pasivamente a 40 kelvin para permitir las observaciones infrarrojas. ^{[ 3 ]}

La búsqueda de planetas habría utilizado una configuración de interferómetro de anulación . En este sistema, se introducirían desfases en los tres haces, de modo que la luz de la estrella central sufriría interferencia destructiva y se anularía. Sin embargo, la luz de los planetas en órbita no se anularía, ya que los planetas se encuentran ligeramente desplazados con respecto a la posición de la estrella. Esto permitiría detectar planetas, a pesar de la señal mucho más brillante de la estrella.

Para la detección de planetas, los telescopios operarían en modo de imagen. La detección de un planeta similar a la Tierra requeriría aproximadamente 10 horas de observación en total, distribuidas a lo largo de varios meses. Se estimaba que un diseño de 2002, que habría utilizado espejos de 1,5 metros, tardaría unas 100 horas en obtener el espectro de un planeta posiblemente similar a la Tierra. ^{[ 5 ]}

Si la nave espacial Darwin hubiera detectado un planeta adecuado, se habría realizado un estudio más detallado de su atmósfera mediante la obtención de un espectro infrarrojo. Analizando este espectro, se podría determinar la composición química de la atmósfera, lo que podría aportar pruebas de vida en el planeta. La presencia de oxígeno y vapor de agua en la atmósfera podría ser un indicio de vida. El oxígeno es muy reactivo, por lo que si existen grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera de un planeta, algún proceso, como la fotosíntesis, debe estar produciéndolo continuamente.

Sin embargo, la sola presencia de oxígeno no es prueba concluyente de vida. Europa , la luna de Júpiter , por ejemplo, posee una tenue atmósfera de oxígeno que se cree se produce por radiólisis de moléculas de agua . Simulaciones numéricas han demostrado que, en condiciones adecuadas, es posible generar una atmósfera de oxígeno mediante la fotólisis del dióxido de carbono . La fotólisis del vapor de agua y del dióxido de carbono produce iones hidroxilo y oxígeno atómico, respectivamente, los cuales, a su vez, generan oxígeno en bajas concentraciones, mientras que el hidrógeno escapa al espacio. Cuando el O₂ _se produce por fotólisis del H₂O _a gran altitud, se generan compuestos hidrogenados como H⁺ ^, OH⁻ ^y H₂O _, que atacan eficazmente al O₃ _e impiden su acumulación. La única forma conocida de tener una cantidad significativa de O₃ _en la atmósfera es que el _O₂ se produzca a baja altitud, por ejemplo, mediante fotosíntesis biológica, y que una pequeña cantidad de H₂O _llegue a grandes altitudes donde hay radiación UV. Para los planetas terrestres, la presencia simultánea de O₃ _, H₂O _y CO₂ _en la atmósfera parece ser una biofirma fiable, y la nave espacial Darwin habría sido capaz de detectar estos componentes atmosféricos. ^{[ 5 ]}

El planeta Gliese 581 d , descubierto en 2007, fue considerado un buen candidato para el proyecto Darwin. ^{[ 6 ]} Orbita dentro de la zona habitable teórica de su estrella, ^{[ 7 ]} y los científicos suponen que las condiciones en el planeta podrían ser propicias para sustentar la vida.

La versión interferométrica de la misión Terrestrial Planet Finder de la NASA es similar en concepto a Darwin y también tiene objetivos científicos muy similares. Según la documentación presupuestaria de la NASA de 2007, publicada el 6 de febrero de 2006, ^{[ 8 ]} el proyecto se aplazó indefinidamente, ^{[ 9 ]} y en junio de 2011 se informó de su cancelación. Antoine Labeyrie ha propuesto un interferómetro astronómico espacial mucho más grande, similar a Darwin, pero con los telescopios individuales posicionados en una disposición esférica y con énfasis en la imagen interferométrica . Este proyecto de hipertelescopio sería mucho más caro y complejo que las misiones Darwin y TPF, e implicaría muchas naves espaciales grandes de vuelo libre.

• Darwin: el estudio ha finalizado, no hay más actividades previstas.
• Misión espacial de exoplanetas DARWIN