{"id":28185,"date":"2022-06-19T07:15:44","date_gmt":"2022-06-19T06:15:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=28185"},"modified":"2022-06-19T07:15:44","modified_gmt":"2022-06-19T06:15:44","slug":"%c2%bfpor-que-es-dificil-viajar-a-marte-ii-desde-la-nasa-10","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2022\/06\/19\/%c2%bfpor-que-es-dificil-viajar-a-marte-ii-desde-la-nasa-10\/","title":{"rendered":"\u00bfPor qu\u00e9 es dif\u00edcil viajar a Marte? II (Desde la NASA)"},"content":{"rendered":"

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\"Pel\u00edcula<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Fotograma de la pel\u00edcula ‘Marte’ (‘The Martian’).<\/p>\n

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\u00bfPor qu\u00e9 es dif\u00edcil ir a Marte? (II)<\/h1>\n
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En la pasada entrada contextualizamos el problema de una misi\u00f3n humana a Marte para apreciar la dimensi\u00f3n del desaf\u00edo que supone. Como vimos, la principal raz\u00f3n que la hace dif\u00edcil es la enorme distancia que nos separa de ese planeta, lo que implica que la misi\u00f3n tendr\u00eda una duraci\u00f3n total de aproximadamente 2 a\u00f1os y medio. En esta entrada vamos a concretar c\u00f3mo se plantea hoy en d\u00eda esta misi\u00f3n, tomando como ejemplo la oportunidad para el a\u00f1o\u00a02037.<\/p>\n

Seg\u00fan est\u00e1 propuesto en la actualidad, para completar una misi\u00f3n humana a Marte ser\u00e1n necesarias 3 naves: dos de carga y una para la tripulaci\u00f3n. Una de las naves de carga transportar\u00e1 a Marte el h\u00e1bitat que albergar\u00e1 a la tripulaci\u00f3n durante su estancia de 539 d\u00edas en la superficie marciana. Este h\u00e1bitat se denomina SHAB (Surface H\u00e1bitat<\/em>), y es ah\u00ed donde Mark Watney, el protagonista de ‘Marte’\u00a0The Martian<\/em>, trata de sobrevivir en solitario.<\/p>\n

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La otra nave de carga es el denominado ‘veh\u00edculo de descenso y ascenso’, o DAV (Descent and Ascent Vehicle<\/em>). El DAV es la nave a bordo de la que la tripulaci\u00f3n, una vez acabada su estancia en Marte, abandonar\u00e1 este planeta, y es, por tanto, la nave que utiliza la tripulaci\u00f3n al principio de la pel\u00edcula para abortar su estancia en la superficie marciana en medio de una feroz tormenta de arena.<\/p>\n

La nave con la tripulaci\u00f3n es conocida como ‘veh\u00edculo de transferencia para Marte’, o MTV (Mars Transfer Vehicle<\/em>), y es la que se encargar\u00e1 de transportar a la tripulaci\u00f3n en sus dos trayectos interplanetarios: el de ida a Marte y el de regreso a la Tierra (las naves de carga solo tienen tiques de ida).<\/p>\n

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\"C\u00f3mo\"Veh\u00edculos<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Concepto de veh\u00edculo de transferencia de tripulaci\u00f3n para Marte. Fuente: NASA.<\/p>\n

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Estas tres naves habr\u00e1n de ensamblarse en una \u00f3rbita baja alrededor de la Tierra antes de ser enviadas por separado a Marte, pero estos ensamblajes y env\u00edos se har\u00e1n\u00a0en tiempos distintos. Las naves de carga (SHAB y DAV) ser\u00e1n las primeras en ser ensambladas, y ser\u00e1n lanzadas al planeta rojo dos a\u00f1os antes que el MTV con la tripulaci\u00f3n. \u00bfPor qu\u00e9 dos a\u00f1os? Porque es aproximadamente cada dos a\u00f1os que se da la posici\u00f3n relativa precisa entre Marte y la Tierra que permite que entre ambos planetas se pueda volar una trayectoria por la que se minimiza la cantidad de combustible a utilizar. Esto es de gran importancia porque son muchas las toneladas de combustible que se necesitan para hacer posible una misi\u00f3n as\u00ed, como veremos luego.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Por<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Concepto de nave de carga para Marte. Fuente: NASA.<\/p>\n

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Una vez ensamblada cualquiera de estas tres naves en \u00f3rbita alrededor de la Tierra, cada una de ellas es lanzada desde ah\u00ed hacia Marte a trav\u00e9s del encendido de sus motores durante un corto espacio de tiempo. La nave es as\u00ed acelerada hasta adquirir la velocidad necesaria para abandonar la influencia gravitatoria terrestre y dirigirse hacia Marte a lo largo de una trayectoria interplanetaria que es, en realidad, una \u00f3rbita el\u00edptica alrededor del Sol y cuyo punto m\u00e1s lejano intersectar\u00e1 con el paso de Marte por ese punto en el momento preciso. Cuando la velocidad deseada ha sido alcanzada, los motores se apagan y permanecen as\u00ed durante toda la traves\u00eda (se encender\u00e1n en alg\u00fan momento para hacer alguna correcci\u00f3n en la trayectoria). A pesar de encender los motores durante un corto espacio de tiempo, del orden de pocos minutos o decenas de minutos, la cantidad de combustible que se utiliza es enorme (decenas de toneladas).<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Por<\/p>\n

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Este lanzamiento hacia Marte desde una \u00f3rbita baja alrededor de la Tierra se denomina ‘inyecci\u00f3n trans-marciana’, y nos referimos a \u00e9l como TMI (Trans-Mars Injection<\/em>). N\u00f3tese que al regreso de la tripulaci\u00f3n desde Marte, el mismo proceso ocurrir\u00e1 desde all\u00ed en sentido inverso: desde una \u00f3rbita alrededor de Marte, la nave encender\u00e1 sus motores por un corto espacio de tiempo en lo que se denomina ‘inyecci\u00f3n transterrestre’, o TEI (Trans-Earth Injection<\/em>).<\/p>\n

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Una vez llegada una nave a las proximidades de Marte, esta debe frenarse para quedar capturada en una \u00f3rbita alrededor de ese planeta desde donde acometer las siguientes operaciones. Esta maniobra de frenado se denomina ‘inserci\u00f3n en \u00f3rbita marciana’, o MOI (Mars Orbit Insertion<\/em>).<\/p>\n

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\"moi_events.gif\"<\/p>\n

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El MOI puede hacerse de forma propulsada, encendiendo los motores otro corto espacio de tiempo, o de forma aero-asistida, utilizando la atm\u00f3sfera marciana para frenar la nave en una maniobra llamada ‘aero-captura’. Esta \u00faltima opci\u00f3n se ha propuesto solo para las naves de carga de forma que ser\u00eda mucho el combustible que se ahorrar\u00eda en la misi\u00f3n. El problema es que nunca se ha volado una aero-captura hasta la fecha, con lo que esta capacidad habr\u00eda de ser demostrada antes. El SHAB (la nave portando el h\u00e1bitat) permanecer\u00e1 en \u00f3rbita alrededor de Marte a la espera de la tripulaci\u00f3n, pero el DAV (veh\u00edculo de descenso y ascenso) descender\u00e1 a la superficie marciana de forma aut\u00f3noma.<\/p>\n

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\"Eureka:<\/p>\n

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El DAV ser\u00e1 la nave de ascenso que utilizar\u00e1 la tripulaci\u00f3n en su d\u00eda para despegar de la superficie al acabar su estancia en el planeta rojo. Con objeto de ahorrar el combustible necesario para ese lanzamiento, se propone que el DAV no porte el combustible con \u00e9l, sino que lo produzca en Marte,\u00a0in situ<\/em>. Y es que ser\u00eda prohibitiva la masa de una nave que descendiera a la superficie de Marte con el combustible para el lanzamiento posterior de 6 personas al finalizar su estancia all\u00ed. De hecho, se propone que el DAV no solo produzca\u00a0in situ<\/em>\u00a0el combustible, siendo el metano\/ox\u00edgeno la opci\u00f3n preferida, sino que tambi\u00e9n produzca el ox\u00edgeno, nitr\u00f3geno y el agua necesarios para la tripulaci\u00f3n. Esta es otra \u00e1rea que precisa investigaci\u00f3n y desarrollo tecnol\u00f3gico.<\/p>\n

Dos a\u00f1os despu\u00e9s de haber enviado las dos naves de carga, y despu\u00e9s de comprobar que los consumibles (combustible, aire, agua) hayan sido producidos en Marte y de que todo all\u00ed funcione correctamente, la tripulaci\u00f3n ser\u00e1 lanzada finalmente al planeta rojo desde la Tierra. Una vez en \u00f3rbita alrededor de Marte, el MTV (la nave en la que viaja la tripulaci\u00f3n) se encontrar\u00e1 con el SHAB, que lo espera en \u00f3rbita alrededor de Marte. Los astronautas pasar\u00e1n al SHAB y proceder\u00e1n a bordo de esta nave al descenso a la superficie, donde aterrizar\u00e1n\u00a0a una corta distancia del DAV.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Por<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Ejemplo de misi\u00f3n a Marte propuesta para la oportunidad de 2037. Fuente: NASA.<\/div>\n<\/div>\n

El descenso a Marte de naves de tanta masa es a d\u00eda de hoy un problema no resuelto. Hasta la fecha se han enviado a Marte veh\u00edculos exploradores y aterrizadores de muy poca masa. El principal problema reside en que la atm\u00f3sfera marciana es muy tenue y no consigue frenar una nave de reentrada lo suficiente sin necesidad de emplear retropropulsi\u00f3n supers\u00f3nica\u00a0o enormes superficies de frenado si la nave es lo suficientemente masiva. La tecnolog\u00eda a d\u00eda de hoy permite como m\u00e1ximo\u00a0aterrizar en Marte masas de alrededor de una tonelada, un valor muy lejano de las naves de varias decenas de toneladas que habr\u00e1 que poder aterrizar\u00a0en una misi\u00f3n humana, por lo que nuevas t\u00e9cnicas y tecnolog\u00edas deber\u00e1n tambi\u00e9n ser desarrolladas para este prop\u00f3sito, un \u00e1rea de investigaci\u00f3n en el que personalmente trabajo parcialmente en la actualidad.<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\"Por<\/p>\n

Despu\u00e9s de los 539 d\u00edas de estancia en Marte, la tripulaci\u00f3n ser\u00e1 lanzada en la etapa de ascenso del DAV al encuentro del MTV, que habr\u00e1 permanecido en \u00f3rbita alrededor de Marte todo ese tiempo. Una estancia tan larga en Marte ser\u00eda necesaria a la espera de que la posici\u00f3n relativa entre este planeta y la Tierra fuera \u00f3ptima para el regreso con un m\u00ednimo gasto de combustible, lo que ahorra el env\u00edo de ingentes cantidades de combustible.\u00a0Una vez transferidos al MTV, se proceder\u00e1 a la inyecci\u00f3n transterrestre por la que los astronautas regresar\u00e1n a casa unos 200 d\u00edas despu\u00e9s, para acabar haciendo una reentrada en la atm\u00f3sfera de la Tierra a bordo de una c\u00e1psula\u00a0Orion<\/em>,\u00a0la cual est\u00e1 siendo desarrollada en la actualidad.<\/p>\n

\"Astroland:\"La<\/p>\n

Muchas personas me preguntan si ser\u00eda posible reducir la estancia en Marte. Efectivamente, la estancia podr\u00eda reducirse a tiempos de entre 30 y 90 d\u00edas; pero, en ese caso, los tr\u00e1nsitos interplanetarios habr\u00edan de ser muy largos, de mas de 200 d\u00edas de ida y de unos 400 d\u00edas de vuelta; requiriendo, adem\u00e1s, maniobras de asistencia gravitatoria en el camino; de otra manera, el coste ser\u00eda prohibitivo. Se favorece la opci\u00f3n de viajes cortos y estancias largas para reducir la exposici\u00f3n de la tripulaci\u00f3n a la radiaci\u00f3n. Estando en Marte, el mismo planeta bloquea el 50% de la radiaci\u00f3n a la que estar\u00edan expuestos los astronautas, ademas de que ciertas medidas de protecci\u00f3n serian mas f\u00e1ciles de implantar.<\/p>\n

Como se ha dicho constantemente, las masas involucradas en una misi\u00f3n humana a Marte son enormes. Un elemento que contribuye significativamente a esto es el combustible, y es por esta raz\u00f3n que se ha propuesto la opci\u00f3n de utilizar propulsi\u00f3n nuclear-t\u00e9rmica en lugar de propulsi\u00f3n qu\u00edmica, tal y como ha sido el caso en todas las misiones tripuladas hasta la fecha. Esta no es una decisi\u00f3n balad\u00ed ya que el ahorro en combustible entre una opci\u00f3n y otra es de unas 400 toneladas; esto es, aproximadamente la masa de una Estaci\u00f3n Espacial Internacional (ISS). Para poner esto en perspectiva, apuntemos que se precisaron 10 a\u00f1os para ensamblar la ISS y algo m\u00e1s de una treintena de lanzamientos (aunque de menor capacidad que el Saturno V).<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0\"\"<\/p>\n

Seg\u00fan se estima en la actualidad, para llevar a cabo una \u00fanica misi\u00f3n a Marte habr\u00e1 que lanzar al espacio desde la Tierra un total de 850 toneladas en caso de que se utilice propulsi\u00f3n nuclear-t\u00e9rmica, o 1.250 toneladas en caso de utilizar propulsi\u00f3n qu\u00edmica. Esto son 2 o 3 Estaciones Espaciales Internacionales. Asumiendo que un cohete lanzador de prestaciones similares al Saturno V de las misiones lunares puede emplazar 120 toneladas en una \u00f3rbita baja alrededor de la Tierra, el n\u00famero de lanzamientos requeridos en una sola misi\u00f3n humana a Marte ser\u00eda aproximadamente de 7 u 11, dependiendo del tipo de combustible, y asumiendo que todos los elementos necesarios puedan ponerse en \u00f3rbita con un lanzador as\u00ed. El envi\u00f3 de la tripulaci\u00f3n precisar\u00eda de un lanzamiento especifico a bordo de un cohete de menor capacidad, por ejemplo, y es posible que ciertas tareas de ensamblaje puedan requerir asistencia humana tambi\u00e9n.<\/p>\n

Existen muchas variaciones en las arquitecturas propuestas para misiones tripuladas a Marte pero lo expuesto aqu\u00ed refleja lo que viene a ser la arquitectura de referencia que se considera hoy en d\u00eda. En cualquier caso, la envergadura de una misi\u00f3n humana a Marte es sobrecogedora. Espero que estas dos ultimas entradas hayan ayudado a entender un poco mejor la magnitud de una empresa tan ambiciosa y compleja. Las dificultades t\u00e9cnicas, operativas y tecnol\u00f3gicas que encierra no son para nada triviales, y resulta imposible siquiera mencionarlas todas en una entrada de un blog. Se requiere a\u00fan el desarrollo de tecnolog\u00edas inexistentes en la actualidad para llevar a cabo una misi\u00f3n as\u00ed, y muchas de las cuestiones planteadas no est\u00e1n a\u00fan resueltas. A\u00fan estamos lejos de poder enviar seres humanos a Marte, pero tambi\u00e9n hace un siglo se estuvo muy lejos de alcanzar el espacio y la Luna. Estoy seguro de que el ser humano llegar\u00e1 a Marte alg\u00fan d\u00eda si as\u00ed lo desea, pero creo, y esta es una opini\u00f3n estrictamente personal, que ese d\u00eda est\u00e1 m\u00e1s lejos de lo que muchos puedan pensar.<\/p>\n

Fuente: NASA<\/p>\n

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