Este artículo apareció originalmente en Universe Today en julio de 2012, pero ha sido actualizado con un vídeo relacionado.
El planeta Marte es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno, fácilmente visible a simple vista como una estrella roja brillante. Cada dos años aproximadamente, Marte y la Tierra alcanzan su punto más cercano, llamado «oposición», cuando Marte puede estar tan cerca como 55.000.000 km de la Tierra. Y cada dos años, las agencias espaciales aprovechan esta alineación orbital para enviar naves espaciales al Planeta Rojo. Cuánto tiempo se tarda en llegar a Marte?
El tiempo total del viaje desde la Tierra a Marte tarda entre 150 y 300 días, dependiendo de la velocidad del lanzamiento, de la alineación de la Tierra y Marte, y de la duración del viaje que la nave hace para llegar a su objetivo. En realidad, sólo depende de la cantidad de combustible que se esté dispuesto a quemar para llegar allí. Más combustible, menos tiempo de viaje.
Historia de ir a Marte:
La primera nave espacial que hizo el viaje de la Tierra a Marte fue la Mariner 4 de la NASA, que se lanzó el 28 de noviembre de 1964 y llegó a Marte el 14 de julio de 1965, tomando con éxito una serie de 21 fotografías. El tiempo total de vuelo del Mariner 4 fue de 228 días.
La siguiente misión exitosa a Marte fue el Mariner 6, que despegó el 25 de febrero de 1969 y llegó al planeta el 31 de julio de 1969; un tiempo de vuelo de sólo 156 días. La exitosa Mariner 7 sólo necesitó 131 días para realizar el viaje.
El Mariner 9, la primera nave espacial que se puso en órbita alrededor de Marte con éxito, se lanzó el 30 de mayo de 1971 y llegó el 13 de noviembre de 1971 con una duración de 167 días. Este es el mismo patrón que se ha mantenido durante más casi 50 años de exploración de Marte: aproximadamente entre 150 y 300 días.
Aquí hay algunos ejemplos más:
- Viking 1 (1976) – 335 días
- Viking 2 (1976) – 360 días
- Mars Reconnaissance Orbiter (2006) – 210 días
- Phoenix Lander (2008) – 295 días
- Curiosity Lander (2012) – 253 días
¿Por qué tarda tanto?:
Cuando se considera el hecho de que Marte está a sólo 55 millones de kilómetros de distancia, y las naves espaciales están viajando a más de 20.000 kilómetros por hora, se esperaría que las naves espaciales hicieran el viaje en unos 115 días, pero tardan mucho más. Esto se debe a que tanto la Tierra como Marte orbitan alrededor del Sol. No se puede apuntar directamente a Marte y empezar a disparar los cohetes, porque para cuando se llegue allí, Marte ya se habría movido. En cambio, las naves espaciales lanzadas desde la Tierra tienen que apuntar hacia donde va a estar Marte.
La otra limitación es el combustible. De nuevo, si tuvieras una cantidad ilimitada de combustible, apuntarías tu nave espacial hacia Marte, dispararías tus cohetes hasta la mitad del viaje, luego darías la vuelta y desacelerarías para la última mitad del viaje. Podrías reducir el tiempo de viaje a una fracción del ritmo actual – pero necesitarías una cantidad imposible de combustible.
Cómo llegar a Marte con la menor cantidad de combustible:
La principal preocupación de los ingenieros es cómo llevar una nave espacial a Marte, con la menor cantidad de combustible. Los robots no se preocupan realmente por el entorno hostil del espacio, por lo que tiene sentido disminuir los costes de lanzamiento del cohete tanto como sea posible.
Los ingenieros de la NASA utilizan un método de viaje llamado Órbita de Transferencia de Hohmann -o Órbita de Transferencia de Energía Mínima- para enviar una nave espacial desde la Tierra a Marte con la menor cantidad de combustible posible. La técnica fue propuesta por primera vez por Walter Hohmann, quien publicó la primera descripción de la maniobra en 1925.
En lugar de apuntar el cohete directamente a Marte, se impulsa la órbita de la nave espacial para que siga una órbita mayor alrededor del Sol que la de la Tierra. Finalmente esa órbita se cruzará con la órbita de Marte -en el momento exacto en que Marte esté allí también.
Si necesitas lanzar con menos combustible, simplemente tardas más en elevar tu órbita, y aumentas el viaje a Marte.
Otras ideas para disminuir el tiempo de viaje a Marte:
Aunque se requiere algo de paciencia para esperar que una nave espacial viaje 250 días para llegar a Marte, es posible que queramos un método de propulsión completamente diferente si vamos a enviar humanos. El espacio es un lugar hostil, y la radiación del espacio interplanetario podría suponer un riesgo a largo plazo para la salud de los astronautas humanos. Los rayos cósmicos de fondo infligen un bombardeo constante de radiación cancerígena, pero hay un riesgo mayor de tormentas solares masivas, que podrían matar a los astronautas desprotegidos en pocas horas. Si se puede reducir el tiempo de viaje, se reduce la cantidad de tiempo que los astronautas son bombardeados por la radiación, y se minimiza la cantidad de suministros que necesitan llevar para el viaje de vuelta.
Acceder a la energía nuclear:
Una idea es la de los cohetes nucleares, que calientan un fluido de trabajo -como el hidrógeno- a temperaturas intensas en un reactor nuclear, y luego lo lanzan por la boquilla de un cohete a altas velocidades para crear empuje. Como los combustibles nucleares son mucho más densos energéticamente que los cohetes químicos, se podría conseguir una mayor velocidad de empuje con menos combustible. Se ha propuesto que un cohete nuclear podría reducir el tiempo de viaje a unos 7 meses
Se trata de una tecnología llamada Cohete de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable (o VASIMR). Se trata de un propulsor electromagnético que utiliza ondas de radio para ionizar y calentar un propulsor. Esto crea un gas ionizado llamado plasma que puede ser impulsado magnéticamente por la parte trasera de la nave espacial a altas velocidades. El ex astronauta Franklin Chang-Diaz es pionero en el desarrollo de esta tecnología, y se espera instalar un prototipo en la Estación Espacial Internacional para ayudarla a mantener su altitud sobre la Tierra. En una misión a Marte, un cohete VASIMR podría reducir el tiempo de viaje a 5 meses.
Antimateria:
Tal vez una de las propuestas más extremas sería utilizar un cohete de antimateria. Creada en aceleradores de partículas, la antimateria es el combustible más denso que se puede utilizar. Cuando los átomos de materia se encuentran con átomos de antimateria, se transforman en energía pura, tal y como predice la famosa ecuación de Albert Einstein E = mc2. Sólo se necesitarían 10 miligramos de antimateria para impulsar una misión humana a Marte en sólo 45 días. Pero entonces, producir incluso esa minúscula cantidad de antimateria costaría unos 250 millones de dólares.
Futuras misiones a Marte:
Aunque se han propuesto algunas tecnologías increíbles para acortar el tiempo de viaje a Marte, los ingenieros utilizarán los métodos probados y verdaderos de seguir órbitas de transferencia de energía mínima utilizando cohetes químicos. La misión MAVEN de la NASA se lanzará en 2013 utilizando esta técnica, así como las misiones ExoMars de la ESA. Puede que pasen algunas décadas antes de que otros métodos se conviertan en técnicas habituales.
Investigación adicional:
Información sobre las órbitas interplanetarias – NASA
7 minutos de terror – El reto de aterrizar en Marte
Propuesta de la NASA para un motor de cohete nuclear
Orbitas de transferencia de Hohmann – Universidad Estatal de Iowa
Transferencias mínimas y órbitas interplanetarias
Nueva y mejorada nave espacial de antimateria para misiones a Marte – NASA
Episodio 84 de Astronomy Cast: Moviéndose por el Sistema Solar
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