Usando los asteroides cercanos para llevar a cabo misiones tripuladas por el sistema solar | Astronáutica

Usando los asteroides cercanos para llevar a cabo misiones tripuladas por el sistema solar | Astronáutica

Usando los asteroides cercanos para llevar a cabo misiones tripuladas por el sistema solar | Astronáutica

Si hablamos de asteroides cercanos a la Tierra y sus recursos muchos se imaginarán operaciones de minería espacial para extraer elementos de gran valor como oro, platino o tantalio. Y puede que en el futuro así sea —ahí tenemos a empresas como Planetary Resources que buscan explotar este potencial—, pero por el momento el recurso más preciado que guardan los asteroides cercanos es un compuesto aparentemente tan común como el agua. ¿Por qué? Pues porque a partir del agua podemos extraer oxígeno e hidrógeno, que sirven como propelentes para vehículos espaciales. Y además obviamente podemos emplear el oxígeno y el agua para sustentar a las tripulaciones que viajen por el sistema solar. ¿Pero cómo podemos hacer realidad todo esto? Recientemente la empresa TransAstra Corporation realizó un estudio financiado por el programa NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA que nos presenta un futuro rutilante para la exploración del sistema solar aprovechando el agua de los asteroides.

Una nave no tripulada Honey Bee capturando un asteroide antes de extraerle los volátiles (TransAstra).
Una nave no tripulada Honey Bee capturando un asteroide antes de extraerle los volátiles (TransAstra).

La opción de usar asteroides cercanos (NEOs) para extraer agua en vez de usar las reservas del polo sur de la Luna o Marte es que, lógicamente, se trata de objetivos mucho más asequibles energéticamente hablando. El núcleo de la estrategia presentada en el informe es la arquitectura Apis (Asteroid-Provided In-Situ Supplies). Siguiendo la metáfora de las abejas, en un primer momento tendríamos dos tipos de naves: las tipo Honey Bee y las de tipo Reusable Worker Bee. Las Honey Bee serían naves no tripuladas destinadas a extraer agua de los asteroides mediante minado óptico. ¿Y cómo funciona esto? La Honey Bee, de cuatro toneladas de masa, despegaría usando un cohete similar al Falcon 9 y, tras un viaje de aproximadamente un año, se acercaría a un asteroide cercano de composición de tipo condrita carbonácea (con mayor contenido en volátiles). Luego procedería a capturar un asteroide pequeño metiéndolo en una bolsa. Sí, efectivamente el sistema sería el mismo que el propuesto para las primeras versiones de la cancelada misión ARM (Asteroid Redirect Mission) de la NASA).

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Gasto energético y tiempo de vuelo para varios objetivos del sistema solar (TransAstra).
Nave Honey Bee (TransAstra).
Nave Honey Bee (TransAstra).
La Honey Bee en acción (TransAstra).
La Honey Bee en acción (TransAstra).

El asteroide tendría unos diez metros de diámetro y, una vez estuviera en la saca, la Honey Bee desplegaría dos grandes espejos inflables de cerca de quince metros de diámetro. Empleando el calor de la luz solar el asteroide se desintegraría dentro de la bolsa. Los volátiles —usease, el hielo— se sublimarían y el vapor de agua sería entonces almacenado en estado líquido en unos tanques especiales. La Honey Bee usaría parte del agua como sistema de propulsión. El calor de los espejos calentaría el agua almacenada, que saldría a gran velocidad generando el empuje necesario. Este sistema de propulsión solar a base de agua como propelente es también uno de los elementos clave de tofa la arquitectura. La nave regresaría a la Tierra en menos de un año y se colocaría en una órbita de tipo DRO (Distant Retrograde Orbit) alrededor de la Luna. Allí se almacenaría el agua para futuras misiones. Los restos del asteroide capturado podrían usarse opcionalmente para crear escudos antirradiación de regolito en las naves y estaciones espaciales (recordemos que la estación Gateway estará en órbita lunar).

Misión de una Honey Bee (TransAstra).
Misión de una Honey Bee (TransAstra).
Funcionamiento del minado óptico (TransAstra).
Funcionamiento del minado óptico (TransAstra).

Las naves Resusable Worker Bees, también no tripuladas, se emplearían como remolcadores orbitales para llevar satélites de la órbita baja a la geoestacionaria o aumentar la vida útil de satélites en GEO. Estas naves también llevarían la nave Orión de la NASA u otras hasta la órbita lunar para misiones a la estación Gateway o incluso podrían colocar naves tripuladas en una trayectoria de transferencia hacia Marte. Una opción es extraer también metano de los asteroides para usarlo como combustible, aunque este compuesto es menos común que el agua. En este caso las Worker Bees podrían llevar motores a base de metano y oxígeno líquido, una elección más lógica puesto que serán reutilizables. Por supuesto también harían uso de la propulsión solar a base de agua mediante los grandes reflectores. Además las Worker Bees realizarían maniobras de aerocaptura en la atmósfera terrestre con escudos inflables. A bordo llevarían reservas de agua que luego se usarían para repostar vehículos en la órbita baja.

Nave reutilizable Worker Bee (TransAstra).
Nave reutilizable Worker Bee (TransAstra).

La estación lunar —complementaria o sustituta de la Gateway— de trece toneladas incluiría módulos inflables BEAM de Bigelow y guardaría varios depósitos de agua para otras misiones. Más adelante se introduciría una nave reutilizable tripulada de methalox para viajar a la Luna. Estaría basada en el diseño de la BFS de SpaceX, pero a menor escala, y se usaría como segunda etapa de varios lanzadores. Esta nave podría alcanzar la superficie de la Luna y Marte y complementaría a la nave tripulada de espacio profundo o DSES (Deep Space Exploration System) de 29 toneladas, formada por dos módulos de cincuenta metros cúbicos de volumen y que serviría para viajar a la órbita de Marte y los asteroides cercanos. Esta nave de espacio profundo, basada en la estación lunar, sería capaz de llevar a seis astronautas en un viaje de seis meses de duración. En las misiones de exploración de asteroides a cargo del DSES se extraerían volátiles, pero también minerales y metales preciosos. O sea, aquí hablamos de auténtica minería de asteroides. Durante el transcurso de estas operaciones las tripulaciones se acercarían al asteroide usando pequeños vehículos autopropulsados. La DSES en conjunción con la nave tripulada reutilizable permitiría llevar a cabo misiones tripuladas a la Luna y a Marte usando los recursos de los asteroides cercanos.

Estación lunar tripulada (TransAstra).
Estación lunar tripulada (TransAstra).
Nave tripulada de espacio profundo DSES (TransAstra).
Nave tripulada de espacio profundo DSES (TransAstra).
La tripulación de la DSES se acerca a un asteroide (TransAstra).
La tripulación de la DSES se acerca a un asteroide (TransAstra).
Nave reutilizable inspirada en la BFS de SpaceX (TransAstra).
Nave reutilizable inspirada en la BFS de SpaceX (TransAstra).

De acuerdo con este estudio el uso del agua de los asteroides permitiría llevar a cabo misiones a la Luna y Marte —además de a los propios asteroides, lógicamente— por solo noventa mil millones de dólares en vez de los cerca de cuatrocientos mil millones que se estiman serían necesarios usando la infraestructura de la NASA sin el empleo de recursos locales (ISRU). Por supuesto, y para ser sinceros, el estudio roza, como muchos otros del NIAC, la ciencia ficción, pero no deja de ser una propuesta muy interesante. Si solo un 10% de lo que aparece en el informe se hiciese realidad tendríamos el sistema solar a tiro de asteroide, nunca mejor dicho.

Explorando la superficie de Marte (TransAstra).
Explorando la superficie de Marte (TransAstra).

Referencias:

  • https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/eso_final_report.pdf
  • http://www.transastracorp.com/

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