Cómo la misión lunar Artemisa podría ayudarnos a llegar a Marte

“El mayor problema que tenemos en este momento es que no sabemos cómo vivir y trabajar productivamente fuera del planeta Tierra”, dice Clive Neal, ingeniero de la Universidad de Notre Dame y experto en exploración lunar. “No tenemos ni idea”. Nunca hemos probado adecuadamente las tecnologías que necesitaríamos para vivir y trabajar en el espacio durante meses o años, en entornos hostiles con temperaturas mucho más frías, cantidades mucho más altas de radiación, niveles más bajos de gravedad y falta de oxígeno. y agua.

“Pero tenemos nuestro propio laboratorio en nuestro patio trasero con el que probar estas cosas”, dice Neal. Él y muchos colegas escribieron recientemente un nuevo reporte publicado por Explore Mars, un grupo de defensa que promueve la exploración espacial sostenible. El informe identifica docenas de actividades y tecnologías críticas para la exploración de Marte que se pueden desarrollar y probar a través de Artemisa y los esfuerzos de exploración lunar en curso.

Algunas cosas esenciales para Marte se probarán en la luna casi inmediatamente después del lanzamiento de Artemis III (la misión tripulada planificada para 2024 a la superficie lunar). El soporte vital está en la parte superior de la lista. Los seres humanos nunca antes habían construido hábitats a largo plazo en otro mundo. Si bien aplicaremos gran parte de lo que hemos aprendido de las misiones de larga duración en la Estación Espacial Internacional, aún necesitaremos asegurarnos de que una base lunar y una base en Marte puedan proporcionar necesidades esenciales como comida, agua y refugio. .

Construir y probar esos sistemas requiere experiencia. “Creo que la clave será lograr que más personas se sumerjan en el entorno lunar”, dice Joe Cassady, director ejecutivo de operaciones espaciales de Aerojet Rocketdyne y uno de los editores principales del informe Explore Mars. Desde el principio, necesitaremos una colección de experiencias y datos de una gran variedad de astronautas diferentes, en misiones que duren semanas o meses. Esas experiencias informarán cómo los ingenieros construyen hábitats, trajes espaciales y sistemas de transporte de superficie adecuados para los humanos.

Para garantizar que estos hábitats puedan durar en el tiempo, es necesario construir algo sostenible. Las ventanas de lanzamiento para las misiones a Marte (cuando el planeta está más cerca de la Tierra) vienen solo cada 26 meses, por lo que cualquier misión de ida y vuelta a Marte tener implicar algún tiempo esperando a que esta ventana se abra de nuevo. Si el viaje dura, digamos, nueve meses, tendría que gastar un mínimo de tres a cuatro meses en Marte antes de que fuera factible comenzar a regresar a casa. Puede traer suficientes provisiones para todos esos meses, o puede buscar recursos fuera del mundo. Y la primera opción es prácticamente inútil. “Tienes que utilizar los recursos locales”, dice Neal. “Tratar de llevar todo contigo para mantener a los astronautas marcianos seguros y sanos simplemente no funcionará”.

El hielo de agua será un recurso vital. Podría suministrar agua y oxígeno para mantener los sistemas de soporte vital, y también podría dividirse en hidrógeno y oxígeno para usarlo como combustible para cohetes. Podría ser utilizado como escudo contra la radiación espacial y bombardeo de micrometeoritos para los refugios que se construyen en la luna.

Sabemos que hay mucha agua helada en Marte. Y estamos bastante seguros de que también hay una gran cantidad de hielo de agua en la luna, lo que la convierte en un entorno perfecto para probar las tecnologías que necesitamos para explorar esas reservas, extraerlas, purificarlas y convertirlas en algo que pueda ayudar a mantener un asentamiento en marcha.

Esas tecnologías serían muy similares para ambos mundos. La luna es un entorno más extremo, lo que significa que “si funciona en la luna, funcionará en Marte”, dice Neal. Espera que los ingenieros diseñen equipos “independientes del mundo”.

La presencia de hielo de agua también refuerza un poco el argumento a favor de ejecutar un sistema de propulsión de naves espaciales basado en hidrógeno en lugar de metano (algo que SpaceX está persiguiendo con sus motores Raptor). El informe estipula que si bien el hidrógeno se puede producir localmente en ambos mundos, el metano se puede producir a partir de recursos locales solo en Marte, donde una atmósfera pesada en dióxido de carbono proporciona una fuente de carbono lista. “Cualquier producción de metano en la Luna requeriría la importación de una fuente de carbono”, dice el informe.

El informe también recomienda el uso de sistemas de energía que no dependan completamente del sol. En Marte, con su mayor distancia y su atmósfera polvorienta, las matrices de energía solar tendrían más problemas para convertir la luz solar en energía.

La energía nuclear parece ser el enfoque más obvio. No se necesitaría demasiada energía para mantener un refugio en la luna, pero se necesitarían enormes cantidades de energía para ejecutar el tipo de operaciones mineras necesarias para recolectar y procesar agua helada. Los expertos de la industria minera le han dicho a Neal que probablemente buscarán sistemas que puedan proporcionar energía en rangos de megavatios. “Esa fue una llamada de atención”, dice. “La gente del mundo planetario no había hecho estas conexiones con la industria minera”. La energía solar, en este caso, sería más una fuente de energía de respaldo en ambos mundos, que una fuente primaria. Y hay pocos entornos más seguros para probar nuevos sistemas nucleares que la luna, un entorno despoblado y desolado.

La luna también es un lugar mejor para simular una misión a Marte, particularmente cuando se trata de Gateway, la estación espacial planeada diseñada para la órbita lunar. Básicamente, servirá como escenario para cualquier misión de la NASA a la superficie lunar (tanto tripulada como robótica), así como para misiones en el espacio profundo a Marte más adelante. Los primeros dos elementos de Gateway (el módulo de potencia y propulsión y el módulo de habitación) están programados para lanzarse en 2023.

En su informe, Cassady, sus colegas sugirieron que un enfoque podría ser hacer que una tripulación permanezca en la estación espacial lunar Gateway durante 60 a 90 días, realizar una misión simulada a Marte en la superficie lunar durante 30 días y luego completar otra estadía. en Gateway durante 90 días antes de regresar a casa. Esa sería una versión comprimida de una misión a Marte. Simularía las cambiantes condiciones de microgravedad a las que se enfrentan en tal viaje y les daría a los astronautas una idea de cómo se sentiría realmente una misión a Marte. Nuevo de la NASA Esquema de Artemisa llega a decir que “el sistema operativo Gateway-to-surface también es análogo a cómo puede funcionar una misión humana a Marte, con la capacidad de que la tripulación permanezca en órbita y se despliegue en la superficie”.

Por último, un asentamiento en Marte no funcionará bien a menos que desarrollemos sistemas autónomos que no necesiten una supervisión cercana. Los equipos de tierra en la Tierra todavía pueden controlar las cosas en la Luna casi en tiempo real, pero el retraso en las comunicaciones de la Tierra a Marte puede ser de hasta 22,4 minutos. “Si un desastre [on Mars] huelgas como lo que sucedió con Apollo 13, no tienes un equipo de ingenieros en el terreno para diagnosticar y resolver el problema en tiempo real ”, dice Casey Dreier, un experto en políticas espaciales de la Planetary Society. La luna es el único entorno bueno que tenemos para probar y mejorar realmente los sistemas automatizados que pueden operar de manera confiable sin ese tipo de control humano.

Existe la preocupación de que el programa espacial de EE. UU. Pueda enfrentar un giro brusco en las prioridades después de las elecciones de noviembre, como ha sucedido en años anteriores. Pero hasta ahora, el Partido Demócrata parece estar de acuerdo. La redacción en su La plataforma 2020 dice:“Apoyamos el trabajo de la NASA para que los estadounidenses regresen a la luna y vayan más allá a Marte, dando el siguiente paso en la exploración de nuestro sistema solar”. Dreier señala que el desarrollo del Space Launch System y Orion está casi completo. Y también hay mucha aceptación internacional para Gateway, con Europa, Japón, Canadá y posiblemente Rusia listos para jugar un papel en su desarrollo. Revertir el rumbo ahora sería extremadamente difícil, incluso si fuera deseable.

Sin embargo, ninguno de estos planes está escrito en piedra. El nuevo esquema de Artemis de la NASA explica mejor que nunca cómo la agencia tiene la intención de devolver a los humanos a la luna para 2024, pero es notablemente ligero al detallar cómo planea cumplir con los puntos de referencia tecnológicos para una base lunar sostenible que nos ayude a llegar a Marte.

Incluso en un momento en que las palabras de Ehricke están más cerca que nunca de hacerse realidad, se necesitará mucha determinación para saltar de la luna al planeta rojo.

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