Alcanzaría una velocidad de 17 kilómetros por segundo
Pablo Javier Piacente
Un láser ubicado en la Tierra podría impulsar a una nave espacial y hacerla llegar a la atmósfera marciana en un mes y medio, gracias al calentamiento de plasma de hidrógeno. Detenida en la atmósfera de Marte, la nave acercaría suministros para los asentamientos humanos en el planeta rojo.
Según un grupo de investigadores de la Universidad McGill, en Canadá, un láser podría "disparar" una nave espacial hacia Marte y hacerla llegar al planeta rojo en solo 45 días. El láser, una matriz de 10 metros de ancho en la Tierra, calentaría plasma de hidrógeno en una cámara detrás de la nave espacial, produciendo un empuje a partir del gas de hidrógeno y enviándola a Marte en un mes y medio.
Al llegar, se detendría por aerofrenado en la atmósfera de Marte, transportando suministros a las futuras colonias humanas. El aerofrenado es una técnica que se utiliza para modificar el tamaño y la forma de la órbita de una nave, utilizando la atmósfera del planeta al que orbita. El proyecto se describe en detalle en un estudio publicado en la revista Acta Astronautica.
HUMANOS EN MARTE
De acuerdo a un artículo publicado en Phys.org, la NASA instaló en 2018 la idea de diseñar una misión a Marte que entregara una carga útil de al menos 1.000 kilogramos, mediante un viaje que no superara los 45 días de duración. Al mismo tiempo, el concepto debería poder utilizarse para viajes más largos, tanto dentro como fuera del Sistema Solar. El tiempo establecido se relaciona con la necesidad de transportar diferentes suministros a Marte, como así también astronautas y personal humano cuando se logre minimizar los riesgos de su exposición a los rayos cósmicos y las tormentas solares.
Mientras el proyecto SpaceX de Elon Musk prevé que un viaje humano a Marte tomaría seis meses de duración, con sus cohetes basados en productos químicos, el diseño canadiense centrado en la tecnología de propulsión láser-térmica reduce considerablemente el tiempo requerido para llegar a destino. El diseño se basa en una serie de láseres infrarrojos ubicados en la Tierra: se trata de combinar una gran cantidad de haces infrarrojos invisibles, para obtener una potencia total de 100 megavatios, la energía eléctrica que se requiere para alimentar aproximadamente a 80.000 hogares.
UN ENORME LÁSER PARA LLEGAR MÁS RÁPIDO AL PLANETA ROJO
¿Cómo funcionaría en concreto? La carga útil, posicionada en un punto específico de la órbita terrestre, contaría con un reflector que dirige el rayo láser proveniente de la Tierra a una cámara de calentamiento. Dicha cámara posee un plasma de hidrógeno: al calentar el núcleo, el gas hidrógeno que fluye alrededor del mismo alcanzaría una temperatura de casi 10.000 grados Celsius. En ese momento, el gas sería expulsado por una boquilla, creando un empuje que haría posible impulsar a la nave lejos de la Tierra.
Cuando la transmisión del láser se detiene, la carga útil puede alejarse a una velocidad de casi 17 kilómetros por segundo en relación con la Tierra, alcanzando la velocidad necesaria como para atravesar la región orbital de la Luna en solo ocho horas. Al encontrarse con la atmósfera marciana en 45 días, continuará viajando a una velocidad de alrededor de 16 kilómetros por segundo: es entonces cuando la maniobra de aerofrenado será la única posibilidad para detener la nave y poder entregar la carga útil.
RIESGOS Y DESAFÍOS A RESOLVER
Sin embargo, el aerofrenado en la atmósfera de Marte podría ser una maniobra arriesgada, porque la nave espacial experimentaría fuertes desaceleraciones, acercándose al límite humano de interacción con estas fuerzas gravitatorias. Además, los grandes flujos de calor en la nave, producidos por la fricción atmosférica, estarían por encima de los niveles que pueden soportar los materiales tradicionales utilizados para la protección térmica.
A pesar de estos riesgos y de las nuevas tecnologías requeridas, el diseño resulta prometedor para intentar hacer más rápidos y viables los viajes a Marte, cuando se trate de transportar insumos o seres humanos. Vale destacar que los científicos canadienses estiman que una misión láser-térmica a Marte podría lanzarse 10 años después de las primeras misiones con tripulación humana, o sea alrededor de 2045.
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REFERENCIA
Design of a rapid transit to Mars mission using laser-thermal propulsion. Emmanel Duplay et al. Acta Astronautica (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.11.032
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