Enviar un humano al espacio y hacerlo de manera eficiente presenta una galaxia de desafíos. Koki Ho, profesor asistente de la Universidad de Illinois en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial, y sus estudiantes graduados, Hao Chen y Bindu Jagannatha, exploraron formas de integrar la logística deviajes espaciales al observar una campaña de misiones lunares, diseño de naves espaciales y crear un marco para optimizar el combustible y otros recursos.
Ho dijo que se trata de encontrar un equilibrio entre el tiempo y la cantidad de combustible: llegar rápido requiere más combustible. Si el tiempo no es un problema, la propulsión lenta pero eficiente de bajo empuje podría ser una mejor opción. Aprovechar estoCompensación clásica, Ho señaló que existen oportunidades para minimizar la masa y el costo del lanzamiento cuando se analizan los problemas desde una perspectiva de campaña: múltiples lanzamientos / vuelos.
"Nuestro objetivo es hacer que los viajes espaciales sean eficientes", dijo Ho. "Una forma de hacerlo es considerar los diseños de campaña, es decir, múltiples misiones juntas, no solo lanzar todo desde el suelo para cada misión como lo hizo Apolo.En una campaña de misiones múltiples, las misiones anteriores se aprovechan para misiones posteriores, por lo tanto, si una misión anterior desplegó alguna infraestructura, como un depósito de propulsores, o si el trabajo había comenzado a extraer oxígeno del suelo en la luna, esos se utilizan en el diseñode la próxima misión "
Ho utilizó datos de misiones planeadas o voladas previamente para crear modelos simulados de una campaña combinada. El modelo puede modificarse para incluir naves espaciales más pesadas o más ligeras, un conjunto específico de destinos, el número preciso de humanos a bordo, etc., paravalidar sus predicciones sobre la eficiencia.
"Hay problemas con el tamaño del vehículo", dijo Ho. "En nuestros estudios anteriores, para que el problema se resolviera eficientemente, tuvimos que usar un modelo simplificado para el tamaño del vehículo y la infraestructura. Por lo tanto, crear el modelo fue rápido, pero la validez del modelo no fue tan buena como deseábamos "
En uno de los estudios actuales, Ho y sus colegas abordaron el problema de la fidelidad en estos modelos simplificados anteriores al crear un nuevo método para considerar modelos de misión y diseño de vehículos más realistas mientras se mantiene la carga computacional de planificación de la misión a un nivel razonable.
"En esta investigación, estamos diseñando los vehículos desde cero para que el diseño del vehículo pueda formar parte del diseño de la campaña", dijo Ho. "Por ejemplo, si sabemos que queremos enviar un humano al espacio Marte en la década de 2030,podemos diseñar el vehículo y planificar la campaña multimisión para lograr la máxima eficiencia y el mínimo costo de lanzamiento en el horizonte temporal ".
La investigación de Ho también incorpora el concepto de depósitos de propulsores en el espacio, como paradas de camiones ubicadas estratégicamente en una autopista de peaje. Dijo que es una idea que ha sido lanzada por un tiempo entre los científicos ". Hay preguntas sobre cuán eficientes son realmente los depósitosson ", dijo Ho." Por ejemplo, si se necesita la misma cantidad o más de propulsor para entregar el depósito, ¿cuál es el punto de enviarlo por adelantado? "
Los estudios de Ho proporcionan una solución a esta pregunta al aprovechar una combinación de sistema de propulsión de alto y bajo empuje.
"Una misión preparatoria podría llevarse a cabo de antemano para entregar en órbita mini-estaciones espaciales que almacenan combustible, carga u otros suministros", dijo Ho. "Estas naves se pueden desplegar previamente para que estén en órbita y disponibles para una nave espacial tripuladaeso se despliega más tarde. La nave espacial de carga / combustible puede hacer uso de tecnologías de bajo empuje porque el tiempo que lleva llegar a su destino no es crítico. Entonces, para la nave espacial tripulada, usaríamos cohetes de alto empuje porque el tiempoes esencial al poner humanos en el espacio. Esto también significa que debido a que el combustible ya está en estas estaciones espaciales, la nave tripulada no tiene que transportar tanto combustible ".
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Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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