Tomar un viaje de un cuerpo del sistema solar a otro no es fácil. Tienes que encontrar la manera de aterrizar tu nave espacial de forma segura y luego llevarla al siguiente destino. La parte de aterrizaje es especialmente difícil para los asteroides y cometas, que tienen baja fuerza gravitacional.
Un concepto llamado Comet Hitchhiker, desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California, presenta una nueva forma de entrar en órbita y aterrizar en cometas y asteroides, utilizando la energía cinética, la energía del movimiento, de estos pequeñoscuerpos. Masahiro Ono, el investigador principal con sede en JPL, tenía en mente la "Guía del autoestopista galáctico" cuando soñaba con la idea.
"Hacer autostop de un cuerpo celeste no es tan simple como sacar el pulgar, porque vuela a una velocidad astronómica y no se detendrá para levantarte. En lugar de un pulgar, nuestra idea es usar un arpón y una correa", Dijo Ono. Ono presentará resultados sobre el concepto en la conferencia SPACE del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica el 1 de septiembre.
Un sistema de amarre reutilizable reemplazaría la necesidad de propulsor para entrar en órbita y aterrizar, por lo que quedarse sin combustible no sería un problema, según el diseño del concepto.
Mientras volaba cerca del objetivo, una nave espacial lanzaría primero una correa extensible hacia el asteroide o cometa y se uniría con un arpón unido a la correa. A continuación, la nave espacial desenrollaría la correa mientras aplicaba un freno que cosecha energía mientrasla nave espacial acelera.
Esta técnica es análoga a la pesca en la Tierra. Imagina que estás en un bote en un lago con una caña de pescar y quieres atrapar un pez grande. Una vez que el pez muerde, liberarás más de la línea con una tensión moderada, en lugar de sostenerlo con fuerza. Con una línea lo suficientemente larga, el bote finalmente alcanzará al pez.
Una vez que la nave espacial hace coincidir su velocidad con el "pez", el cometa o el asteroide en este caso, está lista para aterrizar simplemente enrollando la correa y descendiendo suavemente. Cuando es hora de pasar a otro objetivo celestial,la nave espacial usaría la energía cosechada para recuperar rápidamente la correa, lo que acelera la nave espacial lejos del cuerpo.
"Este tipo de autostop podría usarse para múltiples objetivos en el cinturón de asteroides principal o el Cinturón de Kuiper, incluso de cinco a diez en una sola misión", dijo Ono.
Ono y sus colegas han estado estudiando si un arpón podría tolerar un impacto de esta magnitud, y si se podría crear una correa lo suficientemente fuerte como para soportar este tipo de maniobra. Usaron simulaciones de supercomputadora y otros análisis para determinar lo que se necesitaría.
Los investigadores han ideado lo que llaman la ecuación del autoestop espacial, que relaciona la fuerza específica de la correa, la relación de masa entre la nave espacial y la correa, y el cambio en la velocidad necesaria para lograr la maniobra.
En misiones que usan propulsores convencionales, las naves espaciales usan mucho combustible solo para acelerar lo suficiente como para entrar en órbita.
"En el autoestopista del cometa, acelerar y desacelerar no requieren propulsores porque la nave espacial está cosechando energía cinética del objetivo", dijo Ono.
Para cualquier nave espacial que aterrice en un cometa o asteroide, es fundamental poder reducir la velocidad lo suficiente para llegar de manera segura. El Cometa Autostopista requiere una correa hecha de un material que pueda soportar la enorme tensión y el calor generado por una rápida disminución de la velocidad para llegaren órbita y aterrizaje. Ono y sus colegas calcularon que es posible un cambio de velocidad de aproximadamente 0.9 millas 1.5 kilómetros por segundo con algunos materiales que ya existen: Zylon y Kevlar.
"Eso es como ir de Los Ángeles a San Francisco en menos de siete minutos", dijo Ono.
Pero cuanto mayor sea el cambio de velocidad requerido para la inserción de la órbita, menor será el tiempo de vuelo necesario para llegar desde la Tierra al objetivo, por lo que si desea llegar a un cometa o asteroide más rápido, necesita materiales aún más fuertes. A 6.2 millases posible un cambio de velocidad por segundo 10 kilómetros por segundo, pero requeriría tecnologías más avanzadas como una correa de nanotubos de carbono y un arpón de diamantes.
Los investigadores también estimaron que la cuerda necesitaría tener entre 62 y 620 millas de largo 100 a 1,000 kilómetros para que funcione la maniobra de autostop. También necesitaría ser extensible y capaz de absorber tirones, evitando serdañado o cortado por pequeños meteoritos.
Los próximos pasos para estudiar el concepto serían hacer más simulaciones de alta fidelidad e intentar lanzar un mini-arpón a un objetivo que imite el material encontrado en un cometa o asteroide.
El cometa autoestopista está en la fase I de estudio a través del Programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA NIAC. NIAC es un programa de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA, ubicada en la sede de la agencia en Washington. Profesor David Jewitt en la Universidad de California, Los Ángeles, asociado en esta investigación. JPL es administrado por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena para la NASA.
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Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Laboratorio de Propulsión a Chorro . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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