Primero algunos antecedentes. La propulsión láser se ha estudiado durante mucho tiempo como una forma de acelerar las naves espaciales. Su principal ventaja es que las naves espaciales se alimentan desde la Tierra en lugar de tener que llevar sus propios sistemas de propulsión y combustible. Un plan actual es usar la presión de fotones de un láser para acelerar una nave espacial del tamaño de un gramo a una fracción significativa de la velocidad de la luz usando una vela ligera, quizás alcanzando una estrella cercana en unas pocas décadas.

Sin embargo, este enfoque no funcionaría para naves espaciales más grandes porque el tamaño del láser limita el posible cambio de momento. En cambio, un mejor enfoque es usar la potencia del láser para acelerar una masa a bordo en una dirección, empujando la nave espacial en la otra dirección.

Una forma de hacerlo es convertir la luz láser en energía eléctrica y usarla para acelerar iones. Pero el proceso que Duplay y sus colegas están estudiando involucra el uso de la luz láser para calentar un propulsor, como el hidrógeno, y dejar que se expanda a través de una boquilla para generar empuje.

De hecho, Duplay y compañía dicen que la idea se estudió extensamente en las décadas de 1970 y 1980, pero finalmente se abandonó debido a la falta de fondos. Aún así, este enfoque resulta ser notablemente eficiente, principalmente porque no se necesita oxidante y toda la energía proviene de la Tierra.

Ambición láser

Duplay y compañía dicen que una matriz láser de alrededor de 100 MW sería suficiente. El haz de este conjunto tendría que ser corregido por las distorsiones introducidas por la atmósfera de la Tierra, una técnica bien establecida en astronomía. Si bien no existen láseres de este tamaño y utilidad, están dentro de las ambiciones de la tecnología actual, dice el equipo.

La nave espacial en sí constaría de una carga útil, esencialmente el módulo de la tripulación, y una unidad de propulsión desmontable, esencialmente un espejo gigante que enfoca la luz láser en una cámara para calentar hidrógeno a temperaturas de alrededor de 40,000 Kelvin. El hidrógeno caliente se expande en una boquilla que crea empuje.

El plan de Duplay y compañía es generar un empuje continuo durante varias horas para dar a la nave espacial la velocidad de aproximadamente 14 km/s requerida para llegar a Marte en solo 45 días. Después de esta aceleración inicial, la unidad de propulsión se separa de la nave espacial y regresa a la Tierra, donde puede reutilizarse.

Duplay y compañía se apresuran a señalar que la nave espacial también tendrá que reducir la velocidad cuando llegue al Planeta Rojo. “Capturar en Marte es todo un reto”, admiten. Una parte clave de la misión es el diseño de una maniobra de aerocaptura, donde la nave espacial utilizará la atmósfera marciana para reducir la velocidad.

El equipo analiza esta maniobra en detalle. Muestran que el aerofrenado es factible, aunque con muchas incógnitas. «Aunque estos resultados son alentadores, la practicidad de tal maniobra aún es incierta», dicen.

No obstante, el enfoque del equipo es interesante y, si bien presenta muchos desafíos técnicos, a primera vista ninguno parece caer dentro del ámbito de la ciencia ficción. El principal beneficio, reducir la exposición de los astronautas a los peligros potencialmente mortales del vuelo interplanetario, es tan atractivo que este enfoque podría atraer a exploradores con grandes bolsillos.

El costo final? Duplay y Co no se atreven a adivinar: sus planes están lejos de ser lo suficientemente maduros para eso. Pero por muchas que sean, las agencias espaciales y los empresarios ya contemplan las primeras misiones tripuladas a Marte. En el curso posterior de la planificación, un enfoque importante será el peligro de radiación en la carretera. El costo de reducir ese riesgo de otras maneras podría hacer que la idea de Duplay and Co parezca una buena relación calidad-precio.


Ref: Proyecto de misión de tránsito rápido a Marte utilizando propulsión térmica láser arxiv.org/abs/2201.00244



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