Los escollos del vuelo espacial a Marte

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Parte 1

No obstante, todavía no se puede precisar la fecha en que puede arrancar esa aventura alucinante.

Para el director del Departamento de Industria Militar (Ministerio ruso de Industria y Energía) Yuri Kóptev, "ese viaje (a Marte) puede comenzar mañana, porque las posibilidades técnicas lo permiten. Rusia tiene una concepción para esa expedición desde 1960, y mucho se ha podido realizar en ese sentido", afirmó el funcionario. El ex presidente del consorcio espacial Energía Nikolai Sevastiánov sostiene que el proyecto marciano puede realizarse a partir del año 2025 y que comprenderá tres etapas; la creación en torno a la Luna del complejo expedicionario interplanetario (estación orbital, naves y centro de mando), la realización desde allí de vuelos tripulados de reconocimiento hasta la órbita de Marte, y finalmente, la misión definitiva con el descenso de cosmonautas en la superficie del planeta Rojo.

Al respecto, el director de la agencia espacial rusa Roscosmos, Anatoli Permínov recientemente declaró: "Planeamos que el viaje a Marte será posible después del año 2035. Los plazos de las fechas tentativas se establecerán a finales de año, cuando el Gobierno apruebe el programa de desarrollo del sector espacial hasta el año 2040." No obstante, muchos trabajos relacionados con la temática marciana ya están en marcha y se cumplen en el marco del Programa Espacial Federal vigente".

Cabe destacar que en los últimos años, la obsesión del viaje a Marte ha contagiado a muchos países. Entre ellos Estados Unidos, que se propone comenzar su viaje a Marte despegando desde la Luna. De acuerdo a consideraciones técnicas, de inversión y gastos de recursos, la expedición marciana estadounidense sería la variante más costosa porque en un comienzo, habrá que transportar los elementos del complejo expedicionario marciano hasta la Luna. Posteriormente, comenzaría la fase de ensamblaje de ese complejo en la superficie de nuestro satélite, y finalmente, el despegue de la nave tripulada hacia Marte, que deberá vencer la gravedad selenita. La variante rusa es más barata porque prevé que el viaje a Marte comenzará desde la órbita terrestre. Los plazos tentativos sobre el inicio de los programas marcianos ruso y estadounidense coinciden, para después de 2035.

Aunque hay otros más optimistas, como los europeos, que calculan que su primer astronauta caminará por la superficie marciana en 2024, una posibilidad que muchos expertos consideran poco probable. Recién realizado con éxito el vuelo orbital de su primer cosmonauta, China ya declaró que también tiene planes de enviar a sus "taikonautas" al planeta Rojo.

En 2005, especialistas rusos presentaron el proyecto "Expedición tripulada a Marte", uno de los estudios más completos y autorizados preparados por científicos del país. Según uno de los autores de ese programa, el constructor jefe del Centro de Investigaciones Keldish, Vitali Semiónov, las investigaciones teórico-técnicas relacionadas con el complejo expedicionario interplanetario revelaron varios aspectos importantes vinculados con su viabilidad.

En su mayor parte, la inversión, gastos de recursos y los plazos de realización de la expedición marciana están condicionados al tipo de motores que tendrán las naves espaciales destinadas para ese viaje

El impulso específico, es decir, la relación entre la potencia de arrastre del cohete y el gasto de combustible en la unidad de tiempo (un segundo) se perfila como el parámetro clave para las naves destinadas a realizar vuelos interplanetarios.

Ante un mismo gasto de combustible, mientras mayor sea la velocidad de expulsión de los gases, mayor será la fuerza de empuje, y este factor determinará el rendimiento del cohete que transportará la expedición a Marte.

A pesar de que la actual tecnología de fabricación de cohetes con propulsores de combustible químico ha llegado casi a la perfección, el límite físico de la velocidad de expulsión de los gases que desarrollan esos propulsores se ha convertido en especie de "muralla insalvable" que ha obligado a los expertos a buscar otras variantes de propulsores.

¿Cuáles serían los motores que podrían suplantar los propulsores convencionales?

Entre las opciones posibles se propone calentar a temperaturas elevadas gases superligeros (hidrógeno, helio, metano) y obligarlos a fluir a través de las toberas a una velocidad de entre 2 y 2,5 veces más alta que la velocidad de salida de esos mismos gases en los cohetes de combustible químico. Este proceso se puede obtener si se emplean reactores nucleares, se deberán ser muy compactos, o mediante elementos térmicos que funcionen a partir de baterías solares.

Los propulsores nucleares para naves espaciales tripuladas para viajes interplanetarios se comenzaron a diseñar en la Unión Soviética y en Estados Unidos en el período comprendido entre los años 1960 y 1970, sin embargo, esas investigaciones y trabajos fueron suspendidos en la fase de experimentación en Tierra.

Esas investigaciones demostraron que los denominados propulsores electroreactivos iónicos y de plasma son los más "veloces" y económicos.

En estos propulsores el flujo de partículas se acelera a altas velocidades mediante un campo magnético, similar a los aceleradores de micropartículas.

La potencia del la unidad energética determina la intensidad del campo magnético, la aceleración de las partículas y en consecuencia, el impulso del propulsor.

Rusia posee una experiencia excepcional en la creación y explotación de generadores nucleares espaciales (GNE). En el período comprendido entre 1970 y 1988 se efectuaron los lanzamientos de al menos 32 aparatos espaciales acondicionados con GNE y también provistos de transformadores termoeléctricos de entre 3 y 5 kilovatios de potencia. La mayoría de esos aparatos (satélites) desarrollaron labores de espionaje y en estado activo, permanecieron en órbitas bajas de la Tierra durante algunos meses. Plazos muy notables en comparación con el único aparato estadounidense acondicionado con un reactor nuclear, el SNAP 10A con un transformador termoeléctrico de 0,5 kilovatios de potencia, lanzado al espacio en 1965. El artilugio estadounidense funcionó apenas 43 días, y todavía se encuentra en órbita en calidad de chatarra espacial. Posteriormente, EEUU continuó desarrollando los trabajos relacionados con la energía nuclear en el espacio en EEUU de manera teórica y de nuevo se restablecieron en forma experimental a partir de 2002.

Rusia también puede fabricar los denominados "motores de plasma estáticos" (MPS) con un impulso especifico diez veces superior que los análogos químicos.

La primera prueba de un MPS en el espacio tuvo lugar en 1972 en el satélite meteorológico "Meteor" y la explotación de este tipo de propulsores comenzó en 1982 en bloques de aceleración para ubicar satélites en órbitas geoestacionarias.

Actualmente, prácticamente en todos los países, incluyendo las potencias espaciales activamente utilizan en sus satélites varios tipos de propulsores electroreactivos rusos. La potencia de estos propulsores permite corregir la órbita de los satélites tanto en latitud como en inclinación.

Mediante la descripción de trayectorias concéntricas sucesivas, estos propulsores permiten la ubicación de satélites de órbitas bajas (entre 200 y 1.200 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, hasta órbitas geoestacionarias (36.000 kilómetros de altura), y también servir como medio de transporte para misiones interplanetarias.

El curso de la preparación del proyecto "Expedición tripulada a Marte", los expertos estudiaron las posibilidades de los propulsores de cohetes de combustible líquido con oxígeno e hidrógeno; los propulsores nucleares con hidrogeno líquido en calidad de carburante; los generadores nucleares espaciales (GNE) y los generadores solares espaciales (GSE) para la alimentación de motores electroreactivos. Para estos últimos, se eligieron los GSE con baterías solares en base silicio amorfo como los más adecuados.

En perspectiva, y en la medida que avanza su perfeccionamiento, se estudia la utilización de los GNE para las naves espaciales. Uno de los problemas fundamentales de su utilización es la seguridad y la contaminación radiactiva en todas las fases de su utilización, inclusive, en el caso de situaciones de avería, y estos aspectos requieren de investigaciones complementarias.

Además de la construcción de la propia nave interplanetaria y sus propulsores, para la realización de la expedición marciana todavía quedan muchos problemas por resolver. Entre ellos, se pueden destacar aspectos fisiológicos y psicológicos que habrá que resolver antes que humanos emprendan ese codiciado viaje al planeta Rojo, pero esto, ya es otro tema.