Que te den un aventón de un cuerpo del sistema solar a otro
no es fácil. Tienes que encontrar la manera de aterrizar tu nave espacial de
forma segura y luego conseguir que vuelva a ponerse en marcha hacia el próximo
destino. El aterrizaje es especialmente difícil en los asteroides y cometas,
con su baja atracción gravitatoria.
El concepto del “Comet Hitchhiker” (autoestopista
cometario), desarrollado en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California,
plantea una nueva manera de entrar en órbita y aterrizar en cometas y
asteroides, utilizando la energía cinética - la energía del movimiento - de
estos pequeños cuerpos. Masahiro Ono, el investigador principal del JPL, tenía
en mente “Hitchhiker's Guide to the Galaxy" ("Guía del autoestopista
galáctico") al soñar con la idea.
"Hacer autostop en un cuerpo celeste no es tan simple
como levantar tu pulgar, porque vuela a una velocidad astronómica y no se
detendrá para recogerte. En lugar de usar el pulgar, nuestra idea es usar un
arpón y una correa de sujeción" dijo Ono. Ono presentó los resultados
sobre el concepto en la Conferencia SPACE
Un sistema de sujeción reutilizable reemplazaría la
necesidad de usar un combustible como propulsor para entrar en órbita y
aterrizar, por lo que el combustible no sería un problema, de acuerdo con el
concepto de diseño.
En vuelo cercano al objetivo, lo primero que haría la nave
espacial sería echar una cuerda extensible hacia el asteroide o cometa y unirse
al mismo utilizando un arpón unido a la cuerda. A continuación, la nave
desenrollaría la cuerda mientras se aplica un freno que haría adquirir energía
a la nave espacial mientras ésta se acelera. Esta técnica es análoga a la pesca
en la Tierra. Imagina
que estás en un bote en un lago con una caña de pescar, y quieres atrapar un
gran pez. Una vez que el pez muerde el anzuelo, lo que se hace es liberar más
línea con una tensión moderada, en lugar de sostenerla firmemente. Con una
línea lo suficientemente larga, el bote finalmente empareja su velocidad con la
del pez.
Una vez que la nave espacial empareja su velocidad con la
del “pez”- el cometa o asteroide en este caso -está lista para aterrizar con
sólo enrollar la cuerda y descender suavemente. Cuando sea el momento de pasar
a otro destino celestial, la nave espacial usaría la energía acumulada para desenrollar
rápidamente la cuerda, lo que enviaría a la nave lejos hacia su próximo
objetivo.
"Este tipo de autostop podría ser utilizado para
múltiples objetivos en el cinturón principal de asteroides o el Cinturón de
Kuiper, incluso 5 a
10 en una sola misión", dijo Ono.
Ono y sus colegas han estado estudiando si un arpón podría
tolerar un impacto de esta magnitud, y si se podría crear una cuerda de
sujeción lo suficientemente fuerte como para soportar este tipo de maniobra. Se
utilizaron simulaciones de supercomputación y otros análisis para averiguar lo
que se necesitaría.
Los investigadores encontraron la que llaman la ecuación
del autoestopista espacial (“Space HitchHike Ecuation”), que relaciona la
resistencia específica de la cuerda, la relación de masas entre la nave y la
cuerda, y el cambio de velocidad necesario para llevar a cabo la maniobra.
En las misiones que utilizan propulsión convencional, las
naves espaciales utilizan una gran cantidad de combustible sólo para acelerar
lo suficiente para entrar en órbita.
"Con Comet Hitchhiker,
la aceleración y la desaceleración no requieren propulsor debido a que
la nave espacial está cosechando energía cinética del objetivo", dijo Ono.
Para cualquier nave espacial que aterrice en un cometa o
asteroide, poder reducir la velocidad para llegar con seguridad es fundamental.
Comet Hitchhiker requiere una cuerda de sujeción hecha de un material que pueda
resistir la enorme tensión y el calor generado por una disminución rápida de la
velocidad para entrar en órbita y aterrizar. Ono y sus colegas calcularon que
un cambio de velocidad de aproximadamente 0,9 millas (1,5 kilómetros ) por
segundo es posible con algunos materiales que ya existen: Zylon y Kelvar.
"Sería como ir de Los Ángeles a San Francisco en menos
de siete minutos", dijo Ono.
Pero cuanto más grande sea el cambio de velocidad requerida
para la inserción en órbita, más corto será el tiempo de vuelo necesario para
llegar desde la Tierra
al objetivo - así que si quieres llegar a un cometa o asteroide más rápido,
necesitas materiales aún más fuertes. A 6,2 millas por segundo (10 kilómetros por
segundo) el cambio de velocidad es posible, pero requeriría tecnologías más
avanzadas, como una cuerda de nanotubos de carbono y un arpón de diamante.
Los investigadores también calcularon que la cuerda tendría
que ser alrededor de 62 a
620 millas
de largo (100 a
1,000 kilómetros )
para que la maniobra de autostop pueda funcionar. También tendría que ser
extensible y capaz de absorber los tirones, evitando que se dañe o corte por
pequeños meteoritos.
Los pasos a seguir para estudiar el concepto son hacer más
simulaciones de alta fidelidad y tratar de lanzar un mini-arpón a un blanco que
imite el material que se encuentra en un cometa o asteroide.
Comet Hitchhiker está en estudio de fase I a través del
NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Program. NIAC es un programa del Space
Technology Mission Directorate de la
NASA , ubicado en la sede de la agencia en Washington. El
profesor David Jewitt de la
University of California, en Los Ángeles, participó de esta
investigación. El JPL es administrado por California Institute of Technology
para la NASA.
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