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Historia
30 de Octubre del 2022 a las 02:50 AM
Prieto Payano
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Llegar a Marte en 45 días gracias a un láser disparado desde la Tierra: la idea de unos ingenieros.
Un equipo de ingenieros de la Universidad McGill cree que una nave espacial podría llegar a Marte en 45 días, gracias al empuje del láser. La idea (informada por Phys.org, que es la investigación) nació a pedido de la NASA, y es intrigante y podría ser una solución para una colonia humana estable en el planeta rojoEn 2018, la NASA pidió a ingenieros de todo el mundo que diseñaran una misión a Marte que pudiera entregar una carga útil de al menos 1000 kilogramos en no más de 45 días. El período de tiempo extremadamente corto, por un lado, es para garantizar un suministro constante de futuras colonias y, por otro lado, para minimizar el tiempo que los astronautas están expuestos a los efectos nocivos de los rayos cósmicos y las tormentas solares. Por el contrario, SpaceX tiene como objetivo enviar una tripulación humana a Marte en unos seis meses, en su primera expedición.
Según los ingenieros de McGill, la respuesta que pide la NASA radica en la “propulsión láser térmica”. Todo se basa en un conjunto de rayos infrarrojos de 10 metros de diámetro colocados en la Tierra, que consisten en muchos rayos con una longitud de onda de aproximadamente 1 micrómetro, para una potencia combinada de 100 megavatios, la electricidad que necesitan unos 80.000 hogares estadounidenses.
Un láser así compuesto se usa para calentar el plasma de hidrógeno en una cámara ubicada detrás de la nave espacial. El gas liberado a través de las aberturas de la cámara crea el empuje necesario para la carrera.
Al calentar el núcleo a una temperatura de 40.000 Kelvin, el gas hidrógeno comenzará a fluir a su alrededor, alcanzando los 10.000 K, hasta que sea expulsado a través de una tobera: esto creará un empuje que empujará a la nave a una distancia de la Tierra durante 58 minutos. Paralelamente, los propulsores laterales permitirían a la nave espacial permanecer alineada con el rayo láser mientras la Tierra gira.
Una vez finalizada esta fase, la nave viajará a casi 17 kilómetros por segundo, superando la distancia entre la Tierra y la Luna en tan solo ocho horas. Hasta aquí todo bien, pero ¿cómo frenar la nave con seguridad?
La nave espacial no puede llevar propulsores químicos para frenar como las sondas modernas, porque el combustible requerido reduciría la masa de la carga útil a menos del 6 por ciento de sus 1.000 kilogramos originales. Además, sería imposible replicar en Marte un sistema láser equivalente a la Tierra para frenar una nave espacial mediante empuje inverso. Aparentemente, solo hay una forma de hacer esto, y se llama “captura de aviación”, que utiliza la fricción con la atmósfera para reducir la velocidad de la nave.
La aerocaptura es una maniobra arriesgada pero no imposible, ya que la nave espacial sufre deceleraciones de hasta 8 g, aunque sólo sea durante unos minutos. Además, el calor generado por la fricción con la atmósfera podría suponer un reto para los materiales térmicos tradicionales, pero no para los que se están desarrollando. En resumen, se puede hacer, quizás no inmediatamente pero sí en el futuro. Cómo congelar el pescado de forma segura
“La propulsión láser-térmica permite realizar misiones de transporte rápido de una tonelada con conjuntos de láseres del tamaño de una cancha de voleibol, algo que la propulsión láser-eléctrica sólo puede hacer con conjuntos de kilómetros”, afirma Emmanuel Duplay, autor principal del estudio.
Una de las principales ventajas de la propulsión térmica por láser es su relación masa/potencia extremadamente baja de alrededor de 0,001-0,010 kg/kW, que es “inigualable”, escribieron los ingenieros, y “muy por debajo del nivel de la tecnología convencional”. El sistema de propulsión debido a que la energía permanece en la Tierra y el flujo proporcionado puede ser manejado por reflectores llenos de gas de baja masa.
La propulsión térmica por láser se investigó por primera vez en la década de 1970 utilizando el láser de CO2 de 10,6 micras más potente de la época. Los actuales láseres de fibra de una micra pueden combinarse con grandes diámetros de forma muy paralela para conseguir distancias focales de transferencia de potencia de dos órdenes de magnitud: 50.000 kilómetros en el caso del láser conceptualizado por Duplay.
Los primeros humanos llegarán a Marte con tecnologías más tradicionales, pero este tipo de propulsión podría probarse en el futuro. “A medida que más y más humanos emprendan el viaje para mantener una colonia a largo plazo, necesitaremos sistemas de propulsión que nos lleven allí más rápido, aunque sólo sea para evitar los riesgos de la radiación”, señaló Duplay. Según Duplay, una misión láser-térmica a Marte podría lanzarse 10 años después de las primeras misiones humanas, es decir, hacia
2040-2045.
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2022-11-03
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