¿Cómo Funcionará El Aterrizaje En Marte?

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Aterrizar en marte será una de las misiones espaciales más peligrosas y gratificantes. Aprende cómo aterrizar en marte mejorará nuestra comprensión del espacio.

-La última vez que un hombre pisó la luna fue hace casi 40 años, y los planes están en marcha para una especie de gira de reunión. Una gran parte de este enfoque será establecer una tienda en la luna y utilizar esos esfuerzos para preparar expediciones robóticas y tripuladas a Marte. El solo hecho de regresar a la superficie de la luna (programado para no más tarde de 2020) es una gran tarea; pero la planificación y el ingenio puro que se requiere para enviar humanos a otro planeta es, para decirlo simplemente, astronómico.

Galería de imágenes de Marte

Para ayudar a intentar tal hazaña, los científicos e ingenieros deben resolver cientos de preguntas y problemas. Los investigadores están formulando respuestas sobre la superficie de Marte en base a las observaciones hechas por sus satélites circulares y sus archivos itinerantes.

-Hagamos un rápido repaso al Planeta Rojo. -Mars es el cuarto planeta desde el sol y tiene aproximadamente la misma edad que la Tierra, aproximadamente 4.6 billones de años. Marte tiene un r-adius de aproximadamente 2,107 millas (3,390 kilómetros), que es aproximadamente la mitad del tamaño de nuestro planeta. En general, es mucho más frío (aunque los veranos pueden ser más cálidos). Sin embargo, no pienses en correr alrededor de la superficie de Marte sin tu traje espacial. Si la baja presión de la atmósfera no lo mata, el dióxido de carbono que constituye el 95 por ciento lo hará. La atmósfera marciana contiene solo 0,13 por ciento de oxígeno en comparación con el 21 por ciento de la Tierra. Marte carece de un campo magnético fuerte, aunque los científicos sospechan que un campo magnético más fuerte (un subproducto de un núcleo ardiente y caliente) existió al mismo tiempo. Las grandes tormentas de polvo ocurren con frecuencia en Marte, y dos pequeñas lunas llamadas Fobos y Deimos orbitan alrededor del planeta [fuente: NASA].

-Entonces, ¿qué tienen en común las gimnastas y los astronautas con destino a Marte? Además de usar uniformes peculiares, ambos deben pegar sus aterrizajes para tener éxito. Este artículo se centrará específicamente en un aspecto de una misión tripulada a Marte: el aterrizaje. Leamos algunos de los desafíos que los investigadores deben superar para llegar a Marte de manera segura.

Desafíos de un aterrizaje de Marte

Representación artística de uno de los dos Rovers de exploración de Marte, Spirit y Opportunity. Ambos eran más fáciles de aterrizar que los vehículos de aterrizaje accesibles por humanos porque son muy livianos.

Representación artística de uno de los dos Rovers de exploración de Marte, Spirit y Opportunity. Ambos eran más fáciles de aterrizar que los vehículos de aterrizaje accesibles por humanos porque son muy livianos.

Los desafíos de un aterrizaje en Marte son numerosos, aunque los investigadores están planeando y trabajando arduamente para descubrir exactamente cómo lo lograremos. Suponiendo que las personas puedan llegar a las cercanías de Marte, hay algunos elementos a considerar cuando se trata de aterrizar. Los científicos e ingenieros ya están lanzando diferentes procesos e ideas de diseño. Se están considerando la forma del vehículo, el tipo de combustible que utilizará, la ubicación de sus motores y el tamaño de su carga útil. Otra cuestión es si las maniobras de propulsión, realizadas en forma de quemaduras cortas de propulsión, serán acompañadas por paracaídas durante el aterrizaje. También está el tema de cómo acomodar mejor a los astronautas durante las misiones interplanetarias... la lista continúa.

Uno de los principales problemas con los humanos que aterrizan en Marte es descubrir cómo reducir la velocidad para que el vehículo no se estrelle contra el suelo. El problema es la delgada atmósfera de Marte. Este problema no afecta los aterrizajes de los rovers de Marte porque esas máquinas son ligeras. Si los humanos aterrizan en Marte, deberán llevar bastante equipaje y, sin un ambiente denso para proporcionar fricción, será muy difícil reducir la velocidad de esta carga útil más pesada.

La forma en que la fricción ayuda a los objetos a moverse lentamente se puede ver en su vida cotidiana. Por ejemplo, piense en un momento en que vio a un conductor pisar los frenos para detenerse rápidamente. Además, los aviones, al igual que las naves espaciales, utilizan la fricción del aire para disminuir las velocidades y aterrizar de forma segura.

La situación del aterrizaje se complica aún más por otros factores que afectan la densidad de la atmósfera de Marte. La estación, el clima, la latitud e incluso la hora del día pueden cambiar la densidad de la atmósfera. Por ejemplo, casi 8 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono salen y reingresan estacionalmente a la atmósfera de Marte. Eso es comparable a nueve pulgadas (23 centímetros) de hielo seco (dióxido de carbono sólido) [fuente: Encyclopaedia Brittanica]. Los investigadores están trabajando en modelar los cambios atmosféricos de Marte para que los astronautas puedan aterrizar dentro de una porción suficientemente densa que aún proporcione suficiente visibilidad. Los planificadores están considerando si la nave espacial que llega debería proceder inmediatamente a la superficie (posiblemente más fácil desde un punto de vista operativo), o estacionarse en órbita antes de aterrizar. El estacionamiento en órbita le da a los astronautas más flexibilidad en caso de que ocurra una tormenta de polvo, similar a cuando los aviones rodean el aeropuerto con mal tiempo.

Ahora que hemos analizado algunos de los desafíos que enfrentan los planificadores de misiones, veamos algunas de las posibles soluciones que se están lanzando en la página siguiente.

Plan prospectivo de la misión a Marte

Estos modelos del vehículo de exploración de la tripulación Orion (izquierda) y Ares I y Ares V (derecha) representan la nave espacial que pronto viajará a la luna. Estas naves espaciales, o similares, podrían luego dirigirse a Marte.

Estos modelos del vehículo de exploración de la tripulación Orion (izquierda) y Ares I y Ares V (derecha) representan la nave espacial que pronto viajará a la luna. Estas naves espaciales, o similares, podrían luego dirigirse a Marte.

Aterrizar en Marte no va a ser un paseo por el parque, pero también puede que no sea tan complicado como se pensaba. Si bien todavía se están elaborando ideas, aquí hay algunos detalles de lo que podría implicar un plan de misión a Marte.

Los planificadores deben decidir si el aterrizaje se debe realizar en etapas, enviando las cargas útiles por separado o de una vez.El aterrizaje de una gran masa probablemente podría lograrse, pero los astronautas podrían restringirse a aterrizar en partes del planeta con elevaciones bajas, y podrían ser capaces de transportar solo una pequeña cantidad de suministros para una visita corta de alcance limitado.

Una idea expuesta por el experto aeroespacial Robert Zubrin en su libro, "El caso de Marte", implica el envío de una nave espacial que transporta carga antes de la nave espacial del hábitat que contiene la tripulación humana. Este vehículo de carga podría proporcionar suministros suficientes para aumentar la duración de la estadía de los astronautas y ya podría tener combustible y estar listo para el viaje de regreso (que se analiza a continuación). Los astronautas pueden abandonar la nave espacial del hábitat en la que originalmente llegaron, para comenzar el desarrollo de una infraestructura en Marte.

La clave del plan de Zubrin es que el combustible para el viaje de regreso se fabrica en Marte. La atmósfera de Marte (a diferencia de la luna) tiene una gran cantidad de dióxido de carbono que puede ser útil para los futuros astronautas. Por ejemplo, al mezclar unas seis toneladas métricas de hidrógeno (un exceso de hidrógeno podría ser llevado a bordo por esta razón) con dióxido de carbono, un procesador químico podría generar suficiente metano y oxígeno para impulsar el vehículo durante el despegue y el viaje de regreso a la Tierra. A partir de estos mismos bloques de construcción básicos, el procesador también podría generar el oxígeno, el agua y el combustible que nuestros astronautas necesitarían durante una estadía prolongada en Marte, así como el vuelo a casa, ahorrando espacio de carga saliente.

Los planificadores también están estudiando si dejar una porción de la nave espacial en órbita o llevarla a la superficie. Pero saber que la nave espacial (lo que queda del original que despegó de la Tierra) es capaz de aterrizar en Marte es un factor importante en el diseño del plan de la misión. Esa porción restante se refiere a veces como la Vehículo de retorno a tierra (ERV), y es lo que los astronautas usarían para regresar a la Tierra. Poder aterrizar todo el ERV (en lugar de solo un módulo de aterrizaje) podría permitir visitas más largas y evitar complicaciones relacionadas con complejas maniobras orbitales [fuente: Zubrin]. Pero este tipo de decisiones técnicas todavía están siendo debatidas.

Parece que estamos listos para descender a la superficie, así que echemos un vistazo más de cerca a lo que estamos montando. Actualmente, una nave espacial que se dirige hacia Marte está programada para parecerse al antiguo programa Apollo, en la línea de la nueva Programa de constelaciones, que está planeado para llevar a los humanos a la luna.

El ERV (o cualquier parte de la nave espacial aterrizará) probablemente terminará pareciéndose a una gota de goma. Un plato grande, en forma de plato. aeroshell (o escudo térmico) ayudará a aumentar la cantidad de fricción creada cuando la nave se adhiere a la atmósfera, disminuyendo la velocidad [fuente: Zubrin].

Un escenario probable es que después de que la nave haga un paso inicial a través de la atmósfera para reducir su velocidad, vuelva a una posición orbital. En el momento seleccionado, el aeroshell se emplea de nuevo, posiblemente con un paracaídas, para hacer el paso final a través de la atmósfera hacia la superficie de Marte. Los pequeños propulsores pueden dispararse para garantizar un aterrizaje suave. Para obtener más información sobre las maniobras de aterrizaje, lea Cómo funcionan las lanzaderas espaciales.

-Ahora que hemos examinado algunos de los aspectos desconocidos que rodean un aterrizaje en Marte, discutamos las otras preguntas sobre la misión.

Los detalles del aterrizaje en Marte

El vasto Valles Marineris es un sistema gigante de cañones en Marte y una de las muchas características de la superficie que los científicos desean estudiar de primera mano.

El vasto Valles Marineris es un sistema gigante de cañones en Marte y una de las muchas características de la superficie que los científicos desean estudiar de primera mano.

Las misiones tripuladas aún están muy lejos, ya que deben abordarse muchos de los detalles del aterrizaje en Marte. El plan de los Estados Unidos es regresar a la Luna para 2020 y, finalmente, construir una base permanente allí. Las estimaciones sobre cuándo daremos el siguiente paso y el viaje a Marte son provisionales. Según el Centro Nacional Espacial Británico, el objetivo es un esfuerzo de cooperación internacional para lanzar astronautas a Marte antes de 2030.

La etiqueta de precio para enviar humanos a Marte variará enormemente dependiendo de la nave espacial final y el diseño del plan de la misión. El uso de una tecnología similar a la que ya se ha desarrollado ayuda a mantener los costos más manejables. Por ejemplo, los cohetes Constellation se basan en los Saturn Vs, haciendo uso de algunos elementos de diseño del programa Space Shuttle. Otro ahorro de dinero que podría emplearse es hacer uso de la atmósfera marciana para generar combustible, oxígeno y agua (como hemos leído en la página anterior).

Existe la posibilidad de que los viajes preliminares puedan enviar a la gente a la órbita de Marte sin establecerse realmente en la superficie, aunque muchos en el campo sostienen que no tiene sentido explorar si no va a acercarse a la superficie del planeta.. Es como conducir a la playa y pasar toda la tarde observando el océano desde su auto. Sin embargo, esto podría ayudar a solucionar algunos de los problemas del viaje espacial a larga distancia y permitir a los exploradores recibir informes en tiempo real de robots en la superficie del planeta, sin el riesgo y el costo de un aterrizaje. Los vehículos robóticos que pueden regresar de Marte con muestras también están en las obras.

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Por desgracia, una vez que el polvo se ha asentado alrededor de la nave espacial y los astronautas pueden dar esos primeros pasos increíbles a la superficie de Marte, también abren una nueva lata de gusanos para que los científicos los resuelvan, principalmente, ¿cómo sobrevivirán los astronautas a los duros e inflexibles El clima marciano, ¿y cómo pasarán su tiempo mientras están allí? Guardaremos esas preguntas para otro día.

Para obtener más información sobre Marte y el futuro de la exploración espacial, visite los enlaces en la página siguiente. -

Prevención de la contaminación

Otra consideración de aterrizar en Marte es la posibilidad de contaminación cruzada entre ese planeta y la Tierra.La Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre (UNOOSA) tiene un tratado a este efecto, que ha sido ratificado por 98 países y 27 más se han adherido. El tratado establece que las naciones deben, en la medida de lo posible, evitar contaminar la Tierra con material extraterrestre, especialmente si dicha contaminación causaría daños duraderos o alteraciones de las condiciones en la Tierra. Debemos corresponder este sentimiento con nuestro propio impacto en otros cuerpos celestes. Los críticos argumentan en ambos sentidos: algunos dicen que la contaminación cruzada podría ser perjudicial; otros dicen que la posibilidad de que la vida marciana cause problemas en la Tierra es un completo problema. Un argumento más moderado es que, si bien es altamente improbable, existe la posibilidad de que los microbios marcianos puedan tener un impacto perjudicial en la Tierra, al competir con organismos existentes, por ejemplo.

Mars Landing: Nota del autor

Jessika Toothman, escritora de personal

Jessika Toothman, escritora de personal

Me entristece que desde el momento en que escribí este artículo, el programa Shuttle haya finalizado y el programa Constellation haya sido cancelado. La exploración del espacio público y privado es un campo en constante cambio de diversos jugadores internacionales, pero tengo la esperanza de que otros escojan el manto de llevarnos de regreso a la Luna y luego a Marte.

Me encantó escribir este artículo y leer el libro de Robert Zubrin en particular. Mucha gente ha propuesto formas de llevar a cabo misiones interplanetarias tripuladas, pero la estrategia de Zubrin me pareció la más elegante y práctica. Su plan consiste en utilizar los recursos del Planeta Rojo para alimentar una secuencia de misiones tripuladas y no tripuladas para construir una infraestructura que nos permita explorar de primera mano a nuestro vecino celestial, mientras que al mismo tiempo crea una redundancia en caso de que cualquier equipo o nave espacial no funcione correctamente..

Mars Landing: Hoja de trucos

Cosas que necesitas saber:

  • Viajar a Marte será una hazaña, así como explorar la superficie y regresar a casa. Pero planificar cómo aterrizarán realmente los astronautas, un paso aparentemente simple para esta misión trascendental, planteará una serie de desafíos en sí mismos.
  • Una atmósfera delgada y variable es una de las principales complicaciones cuando se trata de aterrizar en Marte. La nave espacial que lleva a los astronautas probablemente sea mucho más pesada que los diversos rovers que han aterrizado en el terreno marciano hasta la fecha, por lo que frenarlos con éxito será un problema.
  • Muchas configuraciones diferentes de diseños de vehículos, planes de misión y tácticas estratégicas han sido lanzadas y debatidas, pero a partir de 2011, nada ha sido finalizado.
  • Una idea interesante es aterrizar embarcaciones no tripuladas en secuencia con embarcaciones tripuladas, para comenzar a construir una infraestructura. El primer vehículo no tripulado para aterrizar usaría hidrógeno excedente para estimular procesos químicos con la atmósfera marciana para generar combustible y agua y oxígeno para que los astronautas puedan acceder cuando lleguen.
  • Las líneas de tiempo, los participantes y los costos asociados con el envío de la humanidad a Marte están en constante evolución.

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Suplemento De Vídeo: Descenso a Marte del Curiosity. Siete minutos de terror NASA (Español).




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