En un futuro cercano, la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA), China y Roscosmos irán a la Luna.Esta es la primera vez que un astronauta pisa la superficie lunar desde la era Apolo.Sin embargo, a diferencia de la “carrera hacia la luna”, el objetivo de estos programas es establecer una presencia humana duradera en la luna, en lugar de realizar el primer programa y dejar solo unos pocos experimentos y módulos de aterrizaje (es decir, misiones de “huellas y banderas”). . superficie.Esto significa crear hábitats en superficies y órbitas que el equipo giratorio pueda usar.
Mientras que la NASA y otras agencias espaciales tratan de utilizar tantos recursos locales como sea posible,Utilización de los recursos en el sitio(ISRU) – La construcción de una base lunar aún requeriría una gran cantidad de materiales y máquinas que se transportan desde la Tierra.En un estudio reciente,Felipe MetzgerYgreg autrySe revisó el costo y el consumo de energía del edificio.plataforma de aterrizaje en la superficie lunar.Después de considerar varios métodos de construcción, se concluyó que la combinación de fabricación aditiva e inyección de polímeros es el método más eficiente y rentable.
Felipe MetzgerInstituto de Investigación Espacial de Florida (FSI)Ex físico investigador sénior en el Centro Espacial Kennedy de la NASA (KSC) yConstrucción de pantanos KSC.Greg Autry es profesor clínico de liderazgo, políticas y negocios espaciales.Escuela de Negocios Global ThunderbirdUniversidad Estatal de Arizona (ASU) y presidenteComité Asesor de Transporte Espacial Comercial(COMSTAC) El Grupo de Trabajo de Seguridad de la Administración Federal de Aviación (FAA).
Para su estudio, Metzger y Autry investigaron diferentes formas de construir una plataforma de aterrizaje en la superficie lunar.Cada método se evaluó en función de tres factores principales: la necesidad de transportar grandes cantidades de masa desde la Tierra, el nivel de consumo de energía en la superficie lunar y el tiempo que llevaría completar la construcción.Cada uno de estos factores contribuye (directa o indirectamente) al costo total de la actividad lunar.
Entre sus hallazgos, Metzger y Autry determinaron que dos variables eran las más importantes al evaluar los métodos de construcción de espacios: los costos de transporte y los retrasos causados por el proceso de construcción.Metzger le dijo a Universe Today por correo electrónico:
“Me sorprende que la complejidad y la confiabilidad del proceso de construcción no jueguen un papel más importante.Un sistema complejo requeriría alrededor de un 50 % más de inversión inicial para que sea tan confiable como los métodos más simples, y un aumento del 50 % en el costo parece mucho, pero un 50 % más cuando se trabaja en la luna en comparación con el costo de envío a la luna y pérdida de valor si se retrasa.Resulta que el costo de desarrollo no es significativo en absoluto.
“Entonces, si inventa una forma más compleja de hacer el trabajo, y ese método es más rápido y tiene una masa menor que el método anterior, vale la pena.Va en contra de nuestra tendencia natural como ingenieros espaciales.Creemos que es mejor mantener las cosas simples y creemos que es aún más importante mantener las cosas simples cuando se opera lejos de la luna.Pero desde un punto de vista económico, ese sentimiento no es cierto.En el entorno económico de la exploración lunar, cuanto mayor sea la tecnología, más vale la inversión inicial”.
También encontraron que el grosor de la plataforma, el entorno térmico (que difiere entre las plataformas interna y externa) y la cadencia de lanzamiento del programa lunar fueron factores importantes para establecer límites prácticos en el tiempo de construcción.En resumen, la rentabilidad de cada método depende del costo por kilogramo de disparar la carga útil y la velocidad de construcción.Consideraron varias cosas en función de sus necesidades energéticas y cómo esto dependería del entorno térmico.
En particular, analizó las innovaciones recientes en fabricación aditiva (impresión 3D) e ISRU, que han sido objeto de investigación por parte de la NASA y la ESA durante muchos años.Cuando se aplican a la superficie lunar, estos métodos producen una cerámica fundida (también conocida como “sinterización”) calentando la roca con microondas y luego entrando en contacto con el entorno lunar sin aire impreso o usando un aglutinante (por ejemplo, cemento o polímero) “lunarcrete”. .
“Algunos métodos requieren grandes cantidades de energía, lo que requiere sistemas de energía pesada en la Luna.Otros métodos serían costosos y requerirían toneladas de aglutinantes traídos de la Tierra.Pero otros son procesos muy, muy lentos.Queríamos ver cómo estos diversos factores se comparan entre sí desde un punto de vista económico.
“Convertimos todo a costos reales. El costo de transportar masa desde la Tierra.el costo de la energía entregada a la luna;La construcción por un largo período de tiempo reduce su valor económico.Poniéndolo todo junto, podemos ver qué métodos de construcción ofrecen el mejor valor para la exploración lunar”.
Descubrieron que la sinterización por microondas ofrecía la mejor combinación de baja masa y alta velocidad en comparación con otros métodos.Esto se ha aplicado particularmente a la construcción de zonas calientes internas en aterrizajes lunares (donde viajan los cohetes de despegue y aterrizaje).Este método también es más ventajoso para construir zonas frías externas cuando los costos de transporte son altos.
Sin embargo, si el costo del transporte a la superficie lunar se puede mantener en $ 110 por kg (alrededor de $ 50 por libra), el método más rentable ha recurrido a la inyección de polímeros.También se les ocurrió una estimación del costo total del edificio.Campamento base de Artemisa($ 229 millones): hábitat de superficie que la NASA pretende construir alrededor de la cuenca antártica-Eitken.Esto se basó en las advertencias de que los costos de envío se reducirían del actual $1 millón/kg ($454 545/lb) a $300 000/kg (~$136 360/lb).Metzger lo resumió así:
“Durante el programa Artemis de la NASA, descubrimos que el costo de construir una plataforma de aterrizaje era significativamente más bajo, casi lo mismo que una nave espacial de la clase Discovery de la NASA ($ 300 millones).Este es un costo pequeño en comparación con muchos otros elementos del programa de vuelos espaciales tripulados.A ese costo, el programa creará las primeras instalaciones permanentes construidas en otro mundo y entregará robots de construcción a la luna para que puedan comenzar otras tareas, como la construcción de hábitats humanos”.
Esta estimación se reduce a $130 millones si los costos de envío pueden reducirse aún más a $100 000 por kg ($45 455 por libra), o a $47 millones cuando cae por debajo de $10 000 por kg ($4545 por libra).En última instancia, Metzger y Autry demostraron que las bases lunares se pueden construir a bajo costo y que el precio dependerá de la medida en que los costos de lanzamiento continúen disminuyendo en los años venideros.Estos hallazgos son particularmente importantes dada la cantidad de agencias espaciales que están tratando de construir puestos de avanzada en la Cuenca Antártica-Eitken esta década y durante la próxima década.
Además de Artemis Base Camp, ESAAldea Internacional de la Luna.Como sucesora espiritual de la Estación Espacial Internacional (ISS), la base albergará a la tripulación de rotación del astronauta, estancias prolongadas y trabajo científico en la Luna.Representante recientementeProgramas espaciales de China y RusiaReunidos para presentar una visión común para una base lunar.Instituto Internacional de la Luna(ILR).
Anticipándose a la próxima era de exploración lunar, la NASA y otras agencias espaciales continúan trabajando en tecnologías que permitirán una construcción rentable en la luna.Esto incluye el proceso de fabricación ISRU conocido como:Sistema de corrección adaptativa Regolith(RAM) iniciado por investigadores de Texas AM University.El proceso se centra en proporcionar una infraestructura de etapa inicial que facilite el transporte de equipos de sinterización o polimerización.
También hay un concepto de módulo de aterrizaje lunar que está siendo desarrollado por Masten Space Systems con el apoyo del Instituto de Conceptos Avanzados (NIAC), Honeybee Robotics, Texas AM y la Universidad de Florida Central (UCF).Este concepto incorpora un proceso conocido como:Técnicas de pulverización de alúmina en vuelo(RÁPIDO) La acumulación de polvo lunar también se mitiga por la forma en que los módulos de aterrizaje crean sus propias plataformas de aterrizaje mediante la inyección de partículas de aluminio en las boquillas de sus propulsores de aterrizaje.
En esta década y en la próxima, la humanidad regresará a la luna, esta vez quedándose allí.Varias agencias espaciales enviarán astronautas, así como socios comerciales, para proporcionar servicios de transporte de tripulación y carga útil.Los turistas y colonos lunares pueden eventualmente hacer lo mismo, lo que lleva a la existencia humana permanente y a los “Lunites” (o “Loonies”) de primera generación.
Estos esfuerzos multinacionales fomentan la innovación en todos los sectores y conducen a aplicaciones para la vida en la Tierra.¡Después de todo, se necesita creatividad para superar los desafíos ecológicos que enfrentamos en la Tierra y permitirnos vivir en el espacio!
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