Recordando al ingeniero jefe, Serguéi Koroliov

Un 14 de enero de 1966 nos dejó Serguéi Pávlovich Koroliov, el mítico Ingeniero Jefe y padre del programa espacial soviético. Al frente de la oficina de diseño OKB-1, Koroliov supervisó el lanzamiento del primer satélite artificial de la Tierra, las primeras misiones a la Luna y a otros planetas, así como el primer vuelo espacial tripulado, entre muchos otros logros. Y todo mientras el resto del mundo desconocía su identidad. . Pero el Ingeniero Jefe no se conformaba con estos éxitos y sus planes iban mucho más lejos. Tan lejos como la Luna, Venus y Marte.

Es de sobras conocido que el objetivo primordial de Koroliov a finales de los años 50 era Marte, no la Luna. Sin embargo, el Ingeniero Jefe tuvo que cambiar sus prioridades cuando en 1961 el presidente Kennedy metió abruptamente a los Estados Unidos en una carrera por poner un hombre sobre la Luna. 

Aun así Koroliov no quería renunciar a sus queridos viajes tripulados a Marte, por lo que la OKB-1 se puso a trabajar en diversos planes para la exploración del sistema solar interior, como pueden ser sobrevuelos a marte y venus, misiones a las lunas de marte y misiones a la superficie de marte.

Todos estos planes se perderían en el tiempo tras la muerte de Koroliov. La Unión Soviética terminaría por perder la carrera lunar y los Estados Unidos desistieron en poner un hombre en Marte.

Sea como sea, hace poco más de medio siglo nos dejó uno de los personajes más importantes de la era espacial. Como él mismo dijo tras el lanzamiento del Sputnik, “el camino a las estrellas está abierto”. Solo esperemos que algún día sus sueños de viajes interplanetarios se hagan realidad.

El transbordador que no pudo ser.

Durante los años 80, se tenía previsto que a mediados de los 90 vería la luz una nueva versión del transbordador espacial.

Entre las mejoras se destacan la incorporación de cohetes aceleradores líquidos, que elevarían la capacidad de carga del shuttle hasta las 35 toneladas métricas, y variaciones menores en las alas del orbitador. También se planeaba aumentar la automatización del transbordador, permitiéndole realizar misiones poco complejas sin la necesidad de ir tripulado.

Pero no pudo ser, la elevada complejidad asociada al programa como el accidente del transbordador espacial Challenger eliminaron cualquier posibilidad de ver realizados estos desarrollos posteriores.

Viviendo en cavernas lunares.

El interés de las agencias espaciales en estas estructuras lunares se suele enfocar desde el punto de vista de una posible colonización humana, puesto que serían el lugar ideal para instalar una base tripulada y disponer así una protección gratis frente a la radiación. 

Lastimosamente la realidad es distinta, ya que la colonización humana de la luna durante las siguientes décadas es algo bastante improbable con el actual estado de desarrollo tecnológico, pero en cualquier caso las cavernas y los tubos de lava son lugares excelentes para obtener muestras de rocas lunares prístinas que no hayan sido modificadas por la radiación.

¿Cómo viajar a Oumuamua, el asteroide interestelar?

A/2017 U1, también conocido como 'Oumuamua', se está alejando del sistema solar a la sorprendente velocidad de 35 km/s. En mayo de 2018 ya habrá superado la órbita de Júpiter, aunque su velocidad se irá reduciendo paulatinamente hasta alcanzar una velocidad de exceso hiperbólica de 26 km/s que sería algo así como su velocidad final. No existe todavía la tecnología ni la infraestructura como para tener lista una sonda espacial en 'espera' para enviarla en una órbita de intercepción (y pasarán muchas décadas antes de que esto sea posible) por lo que si queremos estudiar a este interesante asteroide, debemos alcanzarlo superando su velocidad.

Antes de nada, conviene aclarar a qué nos enfrentamos. Se trata de viajar más rápido de lo que ha llegado viajado cualquier artefacto humano. La Voyager 1 es la nave más veloz jamás lanzada (17,4 kilómetros por segundo en una trayectoria de exceso hiperbólica) gracias a las cuatro maniobras de asistencia gravitatoria con planetas gigantes realizadas durante su misión.

Pero no podemos esperar a que los planetas estén alineados para realizar el viaje (por no mencionar que tendríamos que acercarnos bastante a cada uno de ellos para alcanzar altas velocidades) por lo que tendremos que viajar por nuestra cuenta. Ahora es cuando podríamos hablar de sistemas de propulsión exóticos como la antimateria o velas láser, pero lo cierto es que reconocer que tenemos que recurrir a estas tecnologías todavía inexistentes es lo mismo que decir que no vamos a ver una sonda de este tipo en muchas décadas, quizás ni siquiera en este siglo. Afortunadamente, no hace falta invocar tecnologías de ciencia ficción.

En los años 70 surgieron los primeros proyectos de sondas para estudiar la heliopausa, el límite entre la heliosfera solar y el medio interestelar considerado como la ‘frontera del sistema solar’. este tipo de sondas sería ideal para dar 'caza' a este tipo de asteroides. El concepto más avanzado fue el proyecto TAU (Thousand Astronomical Units).

Para alcanzar la impresionante velocidad de 106 km/s (o 20 UA/año) requerida para la misión, TAU recurriría a un reactor nuclear destinado a alimentar un sistema de propulsión eléctrico (NEP) con una docena de motores iónicos a base de xenón de alto impulso específico. La sonda TAU debía tener una masa de 60 toneladas y una longitud de 25 metros.

Entonces, quiere decir que podremos viajar al asteroide interestelar A/2017 U1 en un futuro próximo. No tan rápido, el problema de TAU es que se trataba de un proyecto tremendamente caro para una sonda destinada a estudiar el exterior del sistema solar. Y desde entonces no ha habido ningún cambio significativo en la tecnología asociada que permita abaratar la misión. Y hasta que no ocurra una revolución en los sistemas de propulsión, un viaje de este tipo será bastante difícil de realizar.

El desafío de la aerocaptura.

Uno de los requisitos fundamentales a la hora de viajar a marte con nuestra tecnología actual será desarrollar y pulir el concepto de aerocaptura. Esta técnica consiste en utilizar la atmósfera de un planeta para frenar una nave espacial lo suficiente para entrar en órbita, de esta manera se evita llevar el combustible para dicha maniobra aligerando bastante la nave. 

Pero esta maniobra representa un desafío de primer orden ya que la trayectoria debe ser muy precisa, pues no es mucho el margen de diferencia. Si volamos muy bajo las temperaturas serian muy altas y podrían dañar o destruir nuestra nave espacial. Si por el contrario pasamos muy alto sobre la atmósfera el efecto de frenado será muy débil y no conseguiremos frenar a la nave y esta terminará pasando de largo.

Sin embargo el ahorro de combustible sería bastante considerable y permitiría abaratar bastante el costo de una misión a Marte.

El largo camino de regreso a la luna.

La NASA ha seleccionado cinco empresas de Estados Unidos para realizar estudios de cuatro meses acerca de los elementos de potencia eléctrica y propulsión que podrían ser utilizados en la construcción de la estación de espacio profundo 'Gateway'.

La NASA necesita en sistema de propulsión eléctrica de por lo menos 50 kw, tres veces más potente que los actuales, por lo tanto quiere estudiar las alternativas existentes para la tares. los estudios en conjunto costarán unos 2,4 millones de dólares. Las empresas seleccionadas son:

-Boeing of Pasadena, Texas

-Lockheed Martin de Denver, Colorado

-Orbital ATK de Dulles, Virginia

-Sistemas Espacial de la Sierra Nevada Corporation de Louisville, Colorado

-Space Systems / Loral en Palo Alto, California

La NASA utilizará estos estudios para obtener información valiosa sobre formas asequibles para desarrollar la etapa de potencia eléctrica y propulsión aprovechamiento las tecnologías existentes.

Facilitando el viaje espacial.

Viajar por el espacio es difícil, entonces ¿Qué podemos hacer para cambiar esto?

Pues sencillamente invertir recursos en desarrollar nuevas tecnologías. No podremos viajar a marte con la misma facilidad como lo hicimos con la luna. El futuro de los viajes espaciales pasa, principalmente, por el desarrollo de nuevas y eficientes tecnologías para proteger a los astronautas y propulsar nuestras naves espaciales.

Pero para que eso ocurra falta un compromiso a largo plazo, no se pueden empezar proyectos que luego de 4 años, al cambiar el inquilino de la casa blanca por ejemplo, sean cancelados así como así.

Un viaje tripulado a Marte (el planeta más facilmente alcanzable) es, como mínimo, un proyecto de 10-15 años. Sin una agenda nacional o internacional comprometida a lo largo del tiempo, hasta alcanzar los objetivos del programa, seguiremos estando estancados en órbita baja.

Simulando la gravedad en el espacio.

Desde los inicios de la era espacial ha aparecido propuestas de dotar a estaciones espaciales de segmentos rotatorios (o que rote la estación completa) con el fin de proporcionar una la sensación de contar con una 'gravedad artificial'. Entonces ¿Por qué no se ha construido ninguna?

Existen varios inconvenientes, el mayor problema es la unión del modulo rotatorio con el resto de la nave/estación, lograr que sea estanco y móvil al mismo tiempo promete ser una obra de ingeniería monumental. Lo más sencillo sería que girase toda la estación, pero claro, para ello la estructura debería estar preparada para soportar las fuerzas que se van a generar en cada sentido opuesto al centro de giro de la misma. Y la maniobra de acople con una estación en movimiento sería también muy compleja.

Pero existe otra dificultad a la hora de construir una estación espacial rotatoria y es su necesidad. ¿Cómo que su necesidad?¿Acaso no es evidente lo útil que sería la 'gravedad artificial'? Vayamos por partes.

No se construyen estaciones espaciales con 'gravedad artificial' porque lo que se quiere de ellas es precisamente condiciones de ingravidez (mejor dicho, microgravedad). La microgravedad es ideal para la investigación científica por lo que un modulo rotatorio para una estación espacial en órbita baja no tiene mucho sentido además aumentaría enormemente el costo de dicha estación.

La gravedad artificial sería útil en vuelo tripulados prolongados, como un viaje a marte, e incluso en el caso del planeta rojo la duración es lo suficientemente corta como para prescindir de ella.

Así que, a menos que decidamos viajar a las lunas de júpiter en un futuro próximo, pasará un largo tiempo hasta que veamos sistemas rotatorios en naves espaciales tripuladas.

La radiación solar en el espacio y los peligros para los astronautas.

El Sol no es un astro estático, sino que expulsa continuamente material desde su superficie. Este flujo de partículas recibe el nombre de viento solar, aunque se trata de una denominación que puede llevar a confusión. El viento solar es en realidad un plasma, es decir, un flujo de partículas cargadas con un campo magnético asociado, lo que reviste gran importancia a la hora de analizar sus efectos en la salud. 

Está formado principalmente por núcleos de hidrógeno (protones) y helio (partículas alfa), los elementos más abundantes de nuestra estrella y del Universo. También hay una pequeña proporción de núcleos pesados, pero nada espectacular. Si fuera sólo por el viento solar, el Sol no supondría ningún peligro para los astronautas.

El problema es que el Sol escupe de vez en cuando grandes cantidades de partículas altamente energéticas. Estas “tormentas solares” reciben el nombre de Sucesos de Partículas Solares o SPE (Solar Particle Events) y su origen es bastante complejo. 

Los efectos de un SPE en el cuerpo humano son mucho peores que los ocasionados por el viento solar. Y mucho. Digamos que no te gustaría estar en el espacio exterior sin protección durante un suceso así, a no ser que quieras ser irradiado con dosis potencialmente letales. Por fortuna, los SPE son muy raros. 

Nuestra estrella emite uno o dos SPE importantes cada once años y sólo el 20% llega a afectar al Sistema Tierra-Luna. Aunque son impredecibles, el Sol tiene más probabilidades de generar un SPE cuando está cerca del máximo de su ciclo de actividad de once años. Una vez desatados, tardan entre doce horas y dos días en llegar a la órbita de la Tierra, lo que suele ser tiempo más que suficiente para alertar a los astronautas si se dispone de una red de detección adecuada.