Científicos desarrollan un sistema guiado por láser que puede enviar una nave espacial a Marte en 45 días

La NASA espera que los humanos tarden unos 500 días en llegar al Planeta Rojo, pero los ingenieros canadienses dicen que un sistema basado en láser podría reducir ese viaje a solo 45 días.

La agencia espacial estadounidense planea enviar una tripulación al Planeta Rojo a mediados de la década de 1930, casi al mismo tiempo que China también planea llevar humanos a Marte.

Ingenieros de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, dicen que han desarrollado un sistema de propulsión por láser térmico, en el que se usa un láser para calentar combustible de hidrógeno.

Es propulsión de energía dirigida, utilizando grandes láseres disparados desde la Tierra para entregar energía a las matrices fotovoltaicas en una nave espacial, que generan electricidad y, por lo tanto, propulsión.

La nave espacial acelera muy rápidamente mientras está cerca de la Tierra, luego corre hacia Marte durante el mes siguiente, lanzando la nave principal para aterrizar en el Planeta Rojo y devolviendo el resto de la nave a la Tierra para su reciclaje en el próximo lanzamiento.

Llegar a Marte en solo seis semanas era algo que antes se creía posible solo con cohetes de fisión, que representan un mayor riesgo radiológico.

La nave espacial acelera muy rápidamente mientras está cerca de la Tierra, luego corre hacia Marte durante el mes siguiente, lanzando la nave principal para aterrizar en el Planeta Rojo y devolviendo el resto de la nave a la Tierra para su reciclaje en el próximo lanzamiento.

La nave espacial acelera muy rápidamente mientras está cerca de la Tierra, luego corre hacia Marte durante el mes siguiente, lanzando la nave principal para aterrizar en el Planeta Rojo y devolviendo el resto de la nave a la Tierra para su reciclaje en el próximo lanzamiento.

La NASA espera que los humanos tarden unos 500 días en llegar al Planeta Rojo, pero los ingenieros canadienses dicen que un sistema basado en láser podría reducir ese viaje a solo 45 días.  impresión del artista

La NASA espera que los humanos tarden unos 500 días en llegar al Planeta Rojo, pero los ingenieros canadienses dicen que un sistema basado en láser podría reducir ese viaje a solo 45 días. impresión del artista

Hablando a universo hoyEl equipo detrás del estudio dijo que este sistema podría permitir un transporte rápido dentro del sistema solar.

La propulsión de energía dirigida no es una idea nueva: recientemente apareció en los titulares con Breakthrough Starshot, un proyecto que tiene como objetivo usar láseres para enviar pequeñas sondas de vela ligera al sistema estelar más cercano, Próxima Centauri, a velocidades relativistas.

El sistema utiliza láseres para impulsar una nave espacial al espacio profundo, a velocidades relativas, una fracción de la velocidad de la luz, y cuanto más potente es el láser, más rápida es la nave espacial.

Algunas investigaciones predicen que podría enviar un satélite de 200 libras a Marte en solo tres días, y una nave espacial más grande requeriría de una a seis semanas.

Los conceptos requieren una matriz láser con una capacidad de gigavatios en la Tierra, que se puede lanzar al espacio y dirigir a una vela ligera unida a una nave espacial para acelerarla a altas velocidades, a una fracción de la velocidad de la luz.

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Emmanuel Doblay, ex alumno de McGill y estudiante de maestría en ingeniería aeroespacial en TU Delft, ha publicado un artículo que sugiere que esto podría aplicarse a un viaje a Marte.

La propulsión de energía dirigida no es una idea nueva: recientemente apareció en los titulares con Breakthrough Starshot, un proyecto que tiene como objetivo usar láseres para enviar pequeñas sondas de vela ligera al sistema estelar más cercano, Próxima Centauri, a velocidades relativistas.

La propulsión de energía dirigida no es una idea nueva: recientemente apareció en los titulares con Breakthrough Starshot, un proyecto que tiene como objetivo usar láseres para enviar pequeñas sondas de vela ligera al sistema estelar más cercano, Próxima Centauri, a velocidades relativistas.

La agencia espacial estadounidense planea enviar una tripulación al Planeta Rojo a mediados de la década de 1930, casi al mismo tiempo que China también planea llevar humanos a Marte.  impresión del artista

La agencia espacial estadounidense planea enviar una tripulación al Planeta Rojo a mediados de la década de 1930, casi al mismo tiempo que China también planea llevar humanos a Marte. impresión del artista

Le dijo a Universe Today: “La aplicación final de la propulsión de energía dirigida sería impulsar una vela ligera hacia las estrellas para un verdadero viaje interestelar, una posibilidad que motivó a nuestro equipo que realizó este estudio.

Estábamos interesados ​​en cómo se podría usar la misma tecnología láser para una transmisión rápida en el Sistema Solar, que esperamos sea un punto de partida a corto plazo que pueda demostrar esta tecnología.

La nave espacial virtual del equipo requiere que se construya una matriz láser de 100 megavatios y 32 pies de diámetro en algún lugar de la Tierra.

Cómo funciona

Un conjunto de láseres de 100 vatios y 32 pies de altura dispara un rayo dirigido a una nave espacial en órbita terrestre baja.

El láser se enfoca en la cámara de calentamiento de hidrógeno a través de un reflector inflable, que funciona de manera similar a un panel solar, pero consume más energía.

El propulsor de hidrógeno dentro de la cámara se descarga a través de una boquilla que impulsa la nave espacial hacia adelante.

Esto genera suficiente empuje para impulsar la nave espacial a altas velocidades.

Se espera que llegue a Marte dentro de las seis semanas posteriores al lanzamiento.

“Nuestro enfoque utilizará un flujo de láser más intenso en la nave espacial para calentar directamente el propulsor, similar a una caldera de vapor gigante”, dijo Dobelli.

“Esto permite que la nave espacial acelere rápidamente mientras aún está cerca de la Tierra, por lo que el láser no necesita enfocarse muy lejos en el espacio”.

Cuando llegue a Marte, podría penetrar en la atmósfera, permitiendo que la cabina de la tripulación se separe y aterrice.

Creemos que incluso podríamos usar el mismo motor de cohete impulsado por láser para devolver el propulsor a la órbita de la Tierra, después de que arrojó el rover principal a Marte, lo que le permitió reciclarlo rápidamente para el próximo lanzamiento.

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Esto, dada la tendencia actual en el desarrollo de la tecnología láser óptica, sería suficiente para impulsar una nave espacial con destino a Marte.

Funciona enfocando un láser en una cámara de calentamiento de hidrógeno a través de un reflector inflable: el propulsor de hidrógeno se descarga a través de una boquilla para empujarlo hacia adelante.

“Nuestro enfoque utilizará un flujo de láser más intenso en la nave espacial para calentar directamente el propulsor, similar a una caldera de vapor gigante”, dijo Dobelli.

“Esto permite que la nave espacial acelere rápidamente mientras aún está cerca de la Tierra, por lo que el láser no necesita enfocarse muy lejos en el espacio”.

“Nuestra nave espacial similar a Grester está acelerando muy rápidamente mientras aún está cerca de la Tierra, y este método podría ayudar a traerla de regreso desde Marte, donde no habría una gran matriz de láser lista para ser enviada en su camino”, explicó Doblay.

“Creemos que incluso podemos usar el mismo motor de cohete impulsado por láser para devolver el propulsor a la órbita de la Tierra, después de haber lanzado el rover principal a Marte, lo que permite que se recicle rápidamente para el próximo lanzamiento”, dijo a Universe Today.

El reflector inflable es clave para que la tecnología funcione correctamente, ya que se diseñará para que sea altamente reflectante y pueda mantener más potencia láser por unidad de área que el panel fotovoltaico.

Eso es lo que hace posible la tarea con una matriz láser relativamente modesta, de 32 pies de diámetro, en el suelo.

Al reducir el tiempo en el espacio, los astronautas encuentran niveles más bajos de radiación, lo que podría hacer que el viaje a Marte y de regreso sea más seguro.

Se requerirán todos los elementos nuevos para permitir que la nave espacial llegue a Marte dentro de seis semanas, muy por debajo de los nueve meses que la NASA ha pronosticado.

“Se pueden usar conjuntos de láseres de fibra óptica que actúan como un solo elemento óptico, estructuras espaciales inflables para enfocar el rayo láser cuando llega a la nave espacial hacia la cámara de calentamiento”, dijo Dobelli.

También “desarrollar materiales de alta temperatura que permitirían a la nave espacial romper contra la atmósfera marciana a su llegada”.

La capacidad de romper la atmósfera es el truco que permitirá un regreso.

El problema es que muchas de estas tecnologías aún están en pañales y no se han probado en el mundo real, lo que genera dudas sobre su viabilidad para 2035.

“La cámara de calor del láser es probablemente el mayor desafío”, dijo Doblay a Universe Today, escéptico de que se pueda contener gas hidrógeno.

Él pregunta si se puede contener porque “el rayo láser lo calienta a temperaturas superiores a 10,000 K y al mismo tiempo mantiene frescas las paredes de la habitación”.

Nuestros modelos dicen que esto es posible, pero la prueba piloto a gran escala no es posible actualmente porque aún no hemos construido los láseres de 100 MW requeridos.

El profesor Andrew Higgins de McGill, que supervisó el trabajo de Doplay, dijo: “Ser capaz de entregar energía en el espacio profundo a través de láseres sería una tecnología disruptiva para el empuje y la potencia.

Nuestro estudio examinó el enfoque térmico de los láseres, lo que suena alentador, pero la tecnología láser en sí es un verdadero cambio de juego.

Los resultados se publicaron en preprint el arXiv.

La NASA planea enviar una misión tripulada a Marte en la década de 2030 después del primer aterrizaje en la luna

Marte se ha convertido en el próximo gran paso para la exploración del espacio por parte de la humanidad.

Pero antes de que los humanos lleguen al Planeta Rojo, los astronautas darán una serie de pequeños pasos de regreso a la Luna en una misión de un año.

Se revelaron detalles importantes en la órbita lunar como parte de la línea de tiempo de los eventos que llevaron a las misiones a Marte en la década de 1930.

La NASA describió su plan de cuatro etapas (en la foto) que espera que algún día permita a los humanos visitar Marte en la Cumbre Humans to Mars celebrada en Washington, DC ayer.  Esto implicará múltiples misiones a la Luna en las próximas décadas.

La NASA describió su plan de cuatro etapas (en la foto) que espera que algún día permita a los humanos visitar Marte en la Cumbre Humans to Mars celebrada en Washington, DC ayer. Esto implicará múltiples misiones a la Luna en las próximas décadas.

En mayo de 2017, Greg Williams, subdirector adjunto de política y planificación de la NASA, describió el plan de cuatro etapas de la agencia espacial que espera algún día permita que los humanos visiten Marte, así como el calendario previsto para ello.

La primera y segunda etapa Incluirá múltiples vuelos al espacio lunar, para permitir la construcción de un hábitat que proporcionará un área de preparación para el vuelo.

La última pieza de hardware entregada será el rover de transporte espacial profundo que luego se utilizará para transportar una tripulación a Marte.

Se realizará una simulación de vida en Marte durante un año en 2027.

Las fases tercera y cuarta comenzarán después de 2030 e incluirán vuelos de exploración tripulados continuos al sistema de Marte y la superficie marciana.

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