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viernes, julio 01, 2011

Tan cerca, tan lejos

¿Porqué se necesitan 8 meses para alcanzar Marte?

Unos 8 meses de viaje y únicamente una vez cada dos años...estas son las actuales condiciones en los viajes al planeta rojo, y el motivo no solo de la larga duración de los vuelos al planeta rojo sino porque es necesario lanzar una sonda exploradora en un momento concreto si no se quiere tener que aplazarlo durante varios años (como le paso a Curiosity, inicialmente previsto para 2009 y que fue retrasada hasta 2011...sin posibilidad de hacerlo en 2010 o en 2013).
Con el lanzamiento de este último tan cerca, vemos las razones que explican esta situación, y el motivo por el cual deberemos esperar hasta Agosto de 2012 para que Curiosity, que partirá en Diciembre de 2011, para verlo tocar suelo marciano.

¿Porque se necesita tanto tiempo, si ambos mundos son vecinos y llegan, en ocasiones, a estar realmente cerca uno de otro? La respuesta es que, con los sistemas de impulsión disponibles, es necesario seguir una ruta indirecta, lo que se llama una "órbita de transferencia" o de Hohmann, en referencia a Walter Hohmann, quién detallo por primera vez este tipo de maniobra mucho antes de que cualquier ingenio humano alcanzara en espacio, en 1925.

Básicamente se trata de aprovechar la propia velocidad de La Tierra, que como la piedra lanzada por una onda, proyecta a la sonda hacia el espacio profundo, y que si se le añade el impulso propio ofrecido por el cohete lanzador, hace que siga un camino indirecto hacia Marte, una órbita propia alrededor del Sol que paulatinamente lo aleja de la terrestre y lo acerca a la marciana. Finalmente, tras meses de vuelo, ambos, la sonda y el planeta rojo cruzan sus respectivos caminos y llega la complicada maniobra.

Algo así solo puede realizarse cuando ambos, La Tierra y Marte, se encuentran en la posición adecuada, lo que solo ocurre una vez cada dos años...es lo que se llama una "ventana de lanzamiento" y en caso de no proceder al lanzamiento durante el tiempo en que esta está abierta, hay que esperar otros dos años.

Como es fácil imaginar no es una tarea sencilla, y deja en evidencia hasta que punto son expertos y profesionales todos los encargados de calcular y programar todas las maniobras necesarias...no solo hay que establecer cuando se lanza y el impulso exacto necesario para que la sonda siga la trayectoria establecida, sino calcular al mismo tiempo la posición de Marte y conseguir que ambos se encuentren en un punto establecido previamente y se acerquen con la trayectoria y velocidad adecuada para conseguir que se produzca (si ese es el objetivo) la captura en órbita. A todo ello hay que calcular el combustible necesario y el impulso requerido para conseguir frenar la velocidad en este ultimo tramo.

Realmente un auténtico trabajo de relojería planetaria.

¿Esta situación, que condiciona las posibilidades de lanzar misiones tripulados a Marte, es superable? Si, siempre que algún día seamos capaces de construir sistemas de impulsión mucho más potentes, capaces de seguir una orbita de transferencia más directa, y que hoy día tiene en el proyecto VASIMR (Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable) su carta mejor situada y que podría, segun sus diseñadores, reducir el tiempo necesario para llegar a Marte de los 7-8 meses actuales a apenas 39 días.

Algo que abriría de par en par las puertas de la exploración humana del planeta rojo, pues son los largos periodos de tiempo requeridos (entre el viaje de ida y vuelta, más el tiempo de permanencia antes de poder regresar, el viaje podría extenderse hasta los 2-3 años) su mayor obstáculo para hacerlos realidad. Sin embargo estamos ante un proyecto a medio plazo (se prevé que en 2013 estará completado el primer prototipo, que se llevara a la ISS para ponerlo a prueba) y de momento debemos seguir con el actual sistema, el mismo que seguirá Curiosity cuando inicie su camino de 8 meses hasta su destino.

Así es nuestra relación con el planeta rojo, un mundo vecino y a la vez lejano...toda nuestra exploración, hasta la fecha, es simplemente como el prólogo de un libro, el de la Humanidad en Marte, cuyas páginas principales aun están por escribir. Solo cuando superemos este obstáculo, cuando futuras naves tripuladas sean capaces de alcanzarlo en pocas semanas, podremos decir, realmente, que la gran aventura marciana habrá comenzado...

Las órbitas de transferencia funcionan en ambos sentidos, excepto por una diferencia: Mientras las sondas que se dirigen hacia Marte y más alla deben añadir velocidad a la recibida por la propio Tierra para irse alejando paulatinamente, las que se dirigen hacia Venus y Mercurio deben frenar para "caer" lentamente hacia el Sol y dirigirse al encuentro de su objetivo. El esquema superior, que indica el camino seguido por la sonda soviética Venera 5 para llegar a Venus es un claro ejemplo de ello.

La versión de laboratorio del motor VASIMR en pleno funcionamiento, durante una de las pruebas de ignición realizada los ultimos tres años.


Esquema del funcionamiento de VASIMR, basicamente un motor de impulsión iónico que supera ampliamente cualquier otro existente y que junto con una fuente de energía nuclear que lo alimente debería ofrecer la posibilidad de viajes espaciales muchísimo más cortos en duración que los actuales.

Una imaginaria nave equipada con impulsores VASIMR se acerca a Marte tras un corto viaje desde La Tierra...la posibilidad de viajes tripulados "habituales" a otros planetas depende principalmente de que seamos capaces de reducir el tiempo necesario para realizarlos. De lo contrario nunca dejarán de ser hechos excepcionales y no una verdadera expansión de la Humanidad hacia otros mundos. VASIMR es lo más cercano a la realidad que disponemos hoy día para hacer realidad este sueño.



El gran libro de la Humanidad en Marte...un simple sueño que quizás, algún día, se haga realidad.

How Long Does it Take to Get to Mars?

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