estamospreviamente reportadosobre una misión conceptual conocida comosonda interestelar.Esta ambiciosa misión visitará el medio interestelar a unas 1.000 UA del Sol.Pero, ¿cómo exactamente puede la sonda llegar allí en el tiempo correcto?La Voyager tardó 35 años en recorrer menos del 10% de esa distancia.La respuesta puede estar en los sistemas de propulsión alimentados por energía solar, una tecnología antigua que ha cobrado nueva vida gracias a los avances en la ciencia de los materiales.
La NASA actualmente está ayudando a desarrollar este sistema al financiarlo como parte de un estudio de prueba de concepto.Programa de Conceptos Avanzados e Innovadores de la NASA.El Dr. Jason Benkowski, científico de materiales y miembro del equipo de sonda interestelar del Instituto de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins, recibirá $ 175,000 para estudiar el concepto de un escudo solar actualizado y un sistema de propulsión solar.
El concepto básico de la sonda interestelar es simple. El objetivo es hacer que la nave espacial se mueva mucho más rápido que cualquier otro objeto jamás construido.Pero es mucho más fácil que hablar.La propia Voyager usó múltiples trayectorias usando tirachinas de gravedad y una técnica llamada “maniobras de Oberth”.Las sondas interestelares solo usarán maniobras similares alrededor del sol, un objetivo mucho más grande.
Durante una maniobra de Oberth, una nave espacial que orbita un objeto dispara su sistema de propulsión durante un período de órbita a su máxima velocidad, conocido como punto cercano.Esto sucede cuando la nave espacial está más cerca del objeto, y cuanto más se acerca, más rápido es el impulso orbital.En general, si Júpiter u otro planeta es el punto focal de su órbita, este acercamiento cercano no es muy peligroso.Sin embargo, si el foco es el sol, el cálculo cambia significativamente.
Cuanto más cerca esté la nave espacial del sol, mayor será la ventaja de la maniobra de Oberth.Sin embargo, la mayor parte del material que podría usarse como escudo térmico se derretiría bajo la radiación emitida a distancias que podrían enviar sondas interestelares al espacio interestelar.De todos modos hasta ahora.
El Dr. Benkoski ha desarrollado una nueva solución a este problema.Su equipo desarrolló los siguientes tipos:escudo térmicoSe incorpora un pequeño canal.Este canal está lleno de hidrógeno y conduce a la boquilla de escape.A medida que el escudo térmico actúa y trata de disipar el calor, lo absorbe del sol y el hidrógeno dentro del canal se calienta y sale por la boquilla de escape.
Su escape es una función importante del sistema de propulsión, por lo que este escudo térmico también se puede utilizar como un sistema de propulsión solar de doble función.Desarrollado por primera vez en la década de 1960, el sistema se consideró poco práctico debido a las limitaciones térmicas de los materiales disponibles en ese momento.Pero la ciencia de los materiales ha avanzado significativamente en los últimos 60 años, y el Dr. Benkoski y su equipo pensaron que podrían hacerlo mejor.
Así lo hicieron.Tomaron un contenedor de transporte de carga renovado equipado con un banco de LED que brillaban 20 veces la intensidad del sol de la Tierra.Diseñado originalmente para simular el entorno solar que experimenta Parker Solar Probe en la actualidad.Pero también ayudaría a probar futuras sondas interestelares que intenten una maniobra de Oberth cerca del Sol.El Dr. Benkoski y su equipo desarrollaron una lámina de 20 cm x 20 cm de material de prueba de protección térmica con un canal de hidrógeno conectado a una boquilla de escape.Anteriormente, este tipo de configuraciones de prueba solo se modelaban teóricamente y muchos dudaban de que las representaciones físicas funcionaran.
Pero funcionó.Como era de esperar, se expulsó hidrógeno caliente por la tobera de escape, creando un empuje medible.Esta es una gran prueba de concepto, pero cada misión tendrá que escalar significativamente y resolver otros desafíos técnicos.Uno de estos problemas es que son relativamente simples de cuantificar y son el foco de los estudios NIAC de fase 1. El propulsor le dará los mejores resultados en este nuevo sistema de propulsión alimentado por energía solar.
La propuesta de NIAC presenta seis propulsores potenciales, desde litio hasta agua.También incluye modelos analíticos de propiedades físicas como impulsos específicos y masa total del sistema, aún capaz de alcanzar velocidades de hasta 10 AU/año.Esa velocidad eclipsa a los cohetes Voyager (3,6 AU/año) y Space Launch System (8 AU/año) que utilizan maniobras de Oberth similares en Júpiter.
Una velocidad como esta permitirá una variedad de posibles objetivos de exploración, incluidos algunos de los 130 planetas enanos conocidos en el medio interestelar o el sistema solar exterior, alcanzando la meta original de 1000 AU establecida por el equipo de exploración interestelar. Cualquiera que sea el objetivo, los avances en esta tecnología dan la bienvenida a cualquier persona interesada en el movimiento de alta velocidad en todo el sistema solar.El programa NIAC de Nivel 1 tiene una duración de nueve meses, momento en el cual el Dr. Benkoski y su equipo pueden solicitar una subvención de Nivel 2 de dos años para dar vida a su concepto.Ya sea que obtengan la Fase II o no, ahora que la idea está abierta al público, sin duda esta no es la última vez que escuchará sobre los sistemas de energía solar.
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Imagen principal:
Diseño gráfico de sistema de propulsión solar cerca del sol.
Créditos: Jason Benkowski