Veleros solares: a la conquista del sistema solar

Durante la Gran Era de las exploraciones del siglo XV se confió en la presión del viento sobre las velas de lona para impulsar a las flotas de barcos a través de los enormes océanos de la tierra. De una forma similar los futuros exploradores del espacio puede que algún día dominen a la propia luz para sus viajes dentro de los dominios del sol.

Aunque los fotones, los paquetes de energía electromagnética que irradian el sol y la estrellas carecen esencialmente de masa, pueden pese a todo ejercer una firme presión parecida a un viento en el casi vacío del espacio.

La clave para utilizar el toque casi de pluma de la luz del sol para la navegacion solar, es un material altamente reflectivo, de modo que los fotones que lleguen proporcionen su empuje rebotando contra la superficie de la vela. Aquí es importante el tamaño de la vela, pues cuanto mayor sea la misma, mayor será la cantidad de fotones reflejados y por lo tanto mayor el empuje.

Por grande que sea, sin embargo, la vela debe ser lo suficientemente rígida como para que el vehículo sea manejable, esta es una consideración que afecta al diseño final de una nave espacial impulsada por velas solares.

Inicialmente, las velas están previstas para llevar equipos de comunicación y experimentos científicos (sondas espaciales). Mas tarde, a medida que mejore la tecnología llevaran equipos entre la tierra y marte y otros planetas del sistema solar, y , a su debido tiempo, los astronautas podrán viajar empujados por la luz del sol.

Hasta ahora no ha sido lanzada ninguna sonda con una vela solar como método de propulsión primario. Es una tecnología en pañales que tiene un potencial enorme pero que actualmente esta limitada por los siguientes inconvenientes:

Masa: Como el empuje es muy bajo es necesario desarrollar velas ultraligeras y ultrafinas de solo unos pocos átomos de grosor para que la vela sea muy eficiente. Las mejores velas solares actuales tienen una masa de 7g/m2 y en teoria se podrían fabricar con nanotubos de carbono velas de solo 0,1 g/m2, pero este tipo de materiales sólo se ha producido en condiciones de laboratorio, y su aplicación a escala industrial está aún lejana

Empaquetamiento: una vela desplegada puede poseer una área de cientos de metros cuadrados, empaquetar la vela para que quepa en un cohete no es una tarea fácil si la misma tiene un área tan grande.

Despliegue de la vela: que la misma se "arme" en el espacio con la menor cantidad de estructuras de soporte, este es uno de los aspectos más trabajados actualmente, pero no a las escalas necesarias.

Y por último como controlar una estructura tan masiva y ligera a la vez

Como vemos es una tecnología a la que todavía le falta refinar, pero que podría abrir el sistema solar a la humanidad, algún día.

Destino Urano

El año pasado celebramos 25 años del sobrevuelo del planeta Urano por parte de la sonda voyager de la NASA, y aunque Urano y Neptuno encierran multitud de misterios que nos permitirían aclarar no sólo la formación del Sistema Solar, sino de muchos otros sistemas estelares, no hay ningún plan para volver a mandar una nave espacial a estos planetas.

Seguramente se preguntarán¿Qué hace tan interesante el estudio de estos mundos lejanos? Existen dos motivos principales primero porque desconocemos muchos aspectos de su estructura interna, y segundo porque ahora sabemos que este tipo de planeta puede ser muy común en nuestra galaxia. Urano y Neptuno, no son versiones más pequeñas de Júpiter y Saturno, sino son un tipo completamente distinto de planeta, llamados a menudo "Gigantes de Hielo". 

Los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar (Júpiter y Saturno) están formados principalmente por hidrógeno (más del 90% de la masa del planeta) y helio, más un "pequeño" núcleo (del tamaño de la Tierra) de roca y hielos. Es decir, presentan una composición que se asemeja bastante a la de una enana marrón o una estrella. Bien es cierto que los gigantes gaseosos no son exactamente "gaseosos". Las tremendas presiones y temperaturas de su interior hacen que el hidrógeno esté en estado líquido y metálico. Más bien deberían ser llamados "gigantes líquidos". 

Ahora, llegar a Urano no es sencillo, principalmente debido a las limitaciones tecnológicas y presupuestarias. Podriamos enviar una sonda pequeña, relativamente barata y que se limite a sobrevolar una solar vez el planeta. Pero es muy difícil desentrañar los misterios de Urano con un solo sobrevuelo (además una misión de sobrevuelo difícilmente atraerá la atención y el apoyo del publico mas sabiendo que ya la Voyager 2 lo sobrevoló en 1986) Lo que de verdad necesitamos es una nave que entre en orbita de Urano.

La ultima y más razonable de estas misiones propuestas es la Uranus Pathfinder. la sonda haría uso de muchas tecnologías probadas para alcanzar su objetivo. Partiría de la tierra a lomos de un cohete Atlas V 531, dicho cohete es incapaz de poner a la sonda en rumbo directo a Urano, por lo que la sonda utilizaría un etapa propulsora equipada con 3 motores iónicos alimentados a energía solar utilizando xenón como propulsante, para aumentar su velocidad además sobrevolaría a la tierra en una ocasión.

El viaje sería bastante prolongado, despegaria hacia 2025, entre 2026 y 2027 sobrevolaria Los planetas venus y la tierra con el fin de aumentar su velocidad y cambiar su trayectoria, pero incluso con estos sobrevuelos y con la aytuda de los motrores ionicos no nos alcanza para llegar a Urano. Alcanza para sobrevolar Saturno (2034), es el gigante anillado el que se encarga de enviar a nuestra sonda hasta Urano, a donde llegará en 2041.

Son 16 años de viaje, la larga duracion se debe a que la sonda no puede viajar directamente a Urano y necesita de varios sobrevuelo planetarios para alcanzarlo. Si se utilizace el cohete gigante de la NASA, el SLS el viaje duraría solo de 6 a 7 años.

El uso del cohete SLS de la NASA permitiría explorar fácilmente cualquier rincón del sistema solar (otra cosa es el precio)

Lo que si está claro es que debemos seguir investigando nuevas y mejores formas de propulsión si queremos explorar a placer el sistema solar.

Telescopios espaciales II: James Webb

El Telescopio Espacial James Webb ( JWST ), anteriormente conocido como el Telescopio Espacial de la Siguiente Generación ( NGST ), es un proyecto de telescopio espacial optimizado para observaciones en el infrarrojo , y un sucesor científico al Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer . Las principales características técnicas son una gran y muy frío espejo de 6,5 metros de diámetro, una posición de observación lejos de la Tierra, orbitando en el punto L2 entre la Tierra y el Sol, y cuatro instrumentos especializados. La combinación de estas características le dará al JWST una resolución y sensibilidad sin precedentes en las longitudes de onda que visible al infrarrojo medio, que permitirá lo grar sus dos principales objetivos científicos estudiar el nacimiento y evolución de las galaxias y la formación de estrellas y planetas.

Las capacidades del telescopio JWST permitirán una amplia gama de investigaciones a través de muchos subcampos de la astronomía. Uno de los objetivos en particular implica la observación de algunos de los objetos más distantes en el Universo , más allá del alcance de los telescopios terrestres y espaciales actuales.Esto incluye las primeras estrellas, la época de la reionización , y la formación de las primeras galaxias. Otro objetivo es la comprensión de la formación de estrellas y planetas. Esto incluye imágenes de las nubes moleculares y los grupos de formación estelar, el estudio de los discos de polvo alrededor de estrellas, la fotografía directa de planetas, y el examen espectroscópico de los tránsitos planetarios.

El telescopio es un proyecto de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio , de los Estados Unidos (NASA), con la colaboración internacional de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense , incluyendo las contribuciones de quince naciones.


Los instrumentos científicos

El Módulo de Ciencia Instrumento Integrado (ISIM) contiene cuatro instrumentos científicos y una cámara de guía

La primera de ellas es la "NIRCam" (Cámara de Infrarrojo Cercano) es una cámara infrarroja que tendrá una cobertura espectral que va desde el borde de lo visible (0,6 micrómetros) a través del infrarrojo cercano(5 micras). NIRCam también servirá como sensor de frente de onda del observatorio, que se requiere para las actividades de control.

 Modelo computarizado del NIRCam. 

El observatorio también realizará espectroscopía en el rango de longitudes de onda con la cámara NIRSpec (Espectrógrafo Infrarrojo Cercano). El rango de longitud de onda del infrarrojo medio de 5 a 27 micrómetros se medirá por el instrumento MIRI (Mid infrarrojos), que contiene una cámara de infrarrojo medio y unl espectrómetro La Agencia Espacial Canadiense también está proporcionando un módulo sintonizable con filtro (TFI) para capturar imágenes de banda estrecha en el 1,5 a 5 micrómetros de longitud de onda

Componentes del telescopio espacial James Webb

La órbita del JWST será una órbita elíptica (con un radio de 800.000 kilómetros) en torno al semi-estable segundo punto de Lagrange , o L 2 entre la Tierra y el Sol, el telescopio Webb estará en órbita alrededor de 1.500.000 kilómetros de la Tierra, casi 4 veces más lejos que la distancia entre la Tierra a la Luna. Esta distancia tan grande, hará más difícil las misiones de servicio. No obstante, un anillo de acoplamiento se añadió al diseño en 2007 para facilitar esta posibilidad, ya sea por un robot o futura nave espacial tripulada como el MPCV Orion.

Parte inferior del James Webb, nótese el anillo de anclaje situado en el centro. Naves roboticas y/o tripuladas podrían visitar al telescopio.

Nave tripulada Orión, podría transportar astronautas hasta el James Webb para una posible misión de servicio.

Dado que el JWST debe mantenerse muy frío para hacer observaciones precisas de objetos astronómicos distantes, ha sido diseñado con un gran parasol que bloquea la luz y el calor del sol. Para que este escudo funcione correctamente, debe estar permanentemente orientado a nuestra estrella.

El espejo primario del telescopio JWST es de un diámetro de 6,5 metros, hecho de oro recubierto de berilio reflector con un área de recepción de 25 metros cuadrados. Estas dimensiones son demasiado grandes para las lanzaderas actuales, por lo que el espejo está compuesto por 18 segmentos hexagonales, que se encontrarán plegados durante el lanzamiento, y el despliegue de los mismos tendrá lugar después de que el telescopio se encuentre en el espacio. La ausencia de distorsiones atmosféricas permite que no sean necesarios sistemas de ajuste muy complejos.

Detalles de los espejos del James Webb

JWST es el sucesor oficial del Telescopio Espacial Hubble (HST) , pero dado que su énfasis principal se da en la observación infrarroja, es igualmente justo que lo consideran un sucesor del Telescopio Espacial Spitzer . De hecho, el JWST superarán esos dos telescopios, será capaz de ver muchas más estrellas y galaxias antiguas. La observación en infrarrojo es una técnica clave para lograr esto, porque puede penetrar mejor el polvo y el gas que ocultan los cuerpos astronómicos ubicados detrás, además permite la observación de los objetos más fríos débiles.

Esta es la misión astronómica más importante de esta generación, los descubrimientos que pondrá al alcance de los científicos prometen revolucionar nuestro entendimiento del universo. Se espera que el telescopio sea lanzado en el año 2018. El observatorio está programado para ser lanzado por un cohete Ariane 5 desde el Centro Espacial de Guyana Kourou , Guayana Francesa.

Animación que nos muestra la extracción y despliegue del telescopio espacial James Webb, debido a las dimensiones del telescopio no puede ser lanzado por ningun lanzador actual, por lo tanto irá plegado al espacio y posteriormente se abrirá y desplegará.

Galería: Nave espacial Dragón.

Una de las noticias más difundidas en los últimos días fue el primer acoplamiento de la nave espacial Dragón con la estación espacial internacional, la empresa SpaceX ha dado un nuevo y espectacular paso hacia su meta de consolidarse como un nuevo referente en los vuelos espaciales. 

En una entrada anterior habíamos hablado con mayor detalle de las características y servicios que puede ofrecer este vehículo de carga. No olvidemos que esta es la primera nave norteamericana que visita la estación espacial desde la retirada de los transbordadores el año pasado.

 La versión de esta capsula es muy similar a la propuesta de una capsula espacial tripulada, por lo que de seguir con esta racha de éxitos, la dragón podría convertirse en la próxima nave espacial tripulada de los Estados Unidos. He aquí una galería de imágenes de esta capsula espacial en este vuelo histórico.