Eligiendo asteroides para misiones tripuladas

El primer cuerpo del Sistema Solar que pise el ser humano en las próximas décadas será con toda probabilidad un asteroide. A diferencia de las superficies planetarias, alcanzar un asteroide requiere muy poca energía y además tampoco necesitamos un vehículo de aterrizaje complejo. Y si el asteroide posee una órbita parecida a la de la Tierra, llegar a él resulta aún más sencillo. Los asteroides de este tipo se denominan NEOs (Near-Earth Objects) y también son interesantes por otro motivo: algunos podrían colisionar con la Tierra en un futuro relativamente cercano (en términos astronómicos).

Algunos asteroides y cometas visitados por sondas (The Planetary Society Blog).

Para viajar a ciertos NEOs sólo es necesario que una nave situada en la órbita terrestre baja (LEO) aumente su velocidad (Delta-V) en menos de 4,5 km/s. Esta cifra es muy similar a la Delta-V necesaria para una misión a la órbita lunar. Es decir, es más fácil -en términos energéticos- llegar a un asteroide de este tipo que viajar alrededor de la Luna. No es de extrañar por tanto que estos cuerpos sean objetivos prioritarios para una misión tripulada.

Pero hay un problema y es que conocemos muy pocos asteroides con estas características. De los 6700 NEOs conocidos (hasta marzo de 2010) sólo 65 (un 1%) son accesibles mediante maniobras cuya Delta-V sea inferior a 4,5 km/s, siendo la Delta-V media para visitar un NEO de 6,75 km/s. Y lo que es peor, la mayoría son pequeñas rocas de apenas unos metros de diámetro. Resulta difícil justificar una costosa misión tripulada a una diminuta piedra que flota en medio del espacio.

Delta-V requerida para alcanzar los NEOs desde LEO. La mayoría requieren maniobras de 6-8 km/s (Elvis et al.).

NEOs en función de su distancia al Sol (semieje mayor) y su excentricidad. Los triángulos rojos son los NEOs que requieren una Delta-V menor para ser visitados (Elvis et al.).

Lista de NEOs que requieren una Delta-V de unos 4 km/s para ser visitados (Elvis et al.).

El asteroide Itokawa comparado con París. E Itokawa no es de los más pequeños (fuente).

Por si fuera poco, las órbitas de muchos de estos NEOs se conocen con escasa precisión y se requieren más observaciones para refinar sus efemérides, aunque lo más importante es que necesitamos descubrir nuevos asteroides cercanos que puedan ser visitados por misiones tripuladas. Pero detectar NEOs es complicado. Debido a su cercanía, la mayoría pasa la mayor parte del tiempo cerca del Sol vistos desde la superficie terrestre.

Determinadas estimaciones sugieren que podrían haber hasta unos cien mil NEOs con un diámetro superior a 140 metros, pero sólo existirían 107 asteroides con un diámetro superior a 14 metros que puedan ser alcanzados con maniobras de Delta-V inferior a 4,5 km/s. La prioridad debería ser por tanto descubrir y calcular la órbita de estos 107 cuerpos. Los datos del telescopio infrarrojo WISE o de estudios similares al Pan-STARRS-1 permitirán estimar con mayor precisión la población de NEOs en los próximos años, aunque lo ideal sería lanzar un observatorio espacial situado cerca de la órbita de Venus (0,7 UA) capaz de detectarlos.

Órbita propuesta para la misión NEO Survey (Reitsema et al.).

Posible aspecto del observatorio infrarrojo NEO Survey (Reitsema et al.).

Pero tener un tamaño decente y estar cerca de la órbita terrestre no son los únicos requisitos que debe cumplir un NEO para poder ser visitado por humanos. Su periodo de rotación también es un factor clave. Aquellos asteroides que giren sobre sí mismos a mucha velocidad serían objetivos desaconsejables en términos de seguridad, y el problema es que los asteroides más pequeños tienden a rotar más rápidamente que los grandes. Su forma y el movimiento del eje de rotación -precesión- son otros puntos a considerar.

También habría que tener en cuenta si el asteroide posee alguna “luna” -del tamaño de una piedra- que pudiese impactar con la nave durante la maniobra de aproximación. Otro peligro serían los hielos que pudiese tener bajo el regolito superficial. La diferencia entre cometas y asteroides es muy sutil (más bien inexistente) y la sublimación de estos volátiles podría suponer un problema para una misión tripulada.

La nave Orión/MPCV podría ser usada para visitar algunos NEOs sin muchas modificaciones (NASA).

Por supuesto, si aumentamos la Delta-V permitida tendríamos acceso a un mayor número de NEOs de todos los tamaños. La máxima Delta-V viable para una misión a un asteroide se suele situar en 9 km/s, que es la requerida para una misión a Marte. Si necesitamos una Delta-V mayor no tiene mucho sentido mandar una misión tripulada cuando con esa energía podríamos viajar al planeta rojo, un objetivo mucho más apetecible.

En definitiva, resulta muy fácil viajar hasta los asteroides cercanos, pero por ahora solamente conocemos un puñado de objetivos viables. Toda una paradoja.

Asteroides cercanos que podrían ser visitados por una nave Orión antes de 2030 (Lockheed-Martin).

Lista de ocho asteroides cercanos accesibles a una misión tripulada con la Orión/MPCV. Su número podrá aumentar en los próximos años (Lockheed-Martin).

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12 Comentarios

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Utopazzo

Es muy interesante esta entrada y la utilidad que puede tener posarse sobre un asteroide para futuros avances de la humanidad… ¿Qué avances? Seguro que se le encuentran. No hace mucho, en un programa de radio sobre ciencia, oí a un científico decir cómo se podría evitar el impacto de un mastodonte como estos asteroides de los que hablamos, con la tierra. Éste venía a decir (y totalmente en serio) que la mejor forma de evitar esa colisión (una vez comprobado el alto porcentaje que tiene éste de impactar) sería: “Posarse sobre el susodicho, y pintarlo todo de blanco… una vez conseguido esto, la luz solar se encargaría de ir desviando de su órbita al pedrusco, y evitaría el impacto. Ésto se debería de hacer con bastante tiempo de anticipación. La luz solar, al incidir continuamente sobre este cuerpo celeste y en un prolongado espacio de tiempo, conseguiría desviarlo de su órbita.
Así se mataban dos pájaros de un tiro: La humanidad podría sobrevivir (evitando el choquecito) y por otro, tal y como está el tema de la crisis, habría bastantes Astronautas-Pintores trabajando por el bien de sus homólogos, las fábricas de pintura, brochas (o brochones), las entidades bancarias invirtiendo en el experimento, las compañías de seguros haciendo su agosto, las agencias de viajes preparando visitas guiadas, las televisiones facturando en publicidad y un larguísimo etc… esto, totalmente en serio.

Un cordial saludo.

Miguel Rodríguez

Lo que tiene la idea de una misión a un NEO, entre otras cosas, es que se justifica con el hecho de investigar una técnica viable para evitar colisiones con la Tierra.
Otra posible idea para desviarlo sería llevar a sus cercanías un gran espejo que fuera concentrando la luz solar en un punto. Por la diferencia de temperatura, la zona caliente reemitiría fotones infrarrojos que irían robando momento al asteroide y modificando muy lentamente su movimiento, un fenómeno denominado efecto Yarkovsky (que es capaz de modificar la órbita de los meteoroides, aquí se trataría de provocar con una mayor magnitud).

AnonymousAnonymous

pues un buen golpe fijo, una buena manera de desviar un asteroide medianamente decente, es montando en su superficie un motor ionico (portatil, de llevar y poner) y en poco tiempo lo habria desviado

tambien supongo que podrian usar los asteroides para almacenar, por ejemplo combustible a modo de estacion espacial, para cuando pasasemos cerca en alguna mision urgente tuviesemos recursos disponibles

AnonymousAnonymous

Creo que hay que ir avanzando poco a poco y los asteroides es un buen objetivo para adquirir experiencias, en todo los sentidos, sobre como viajar en el espacio profundo con seguridad.

Y con el tiempo llegaremos a Marte.

Esta el motor de plasma VASIMR que si funciona se ahorraría meses los viajes interplanetarios.

monsieur le six

Sinceramente, creo que antes se llegará a la Luna de nuevo. Los asteroides son interesantes, pero los veo más para una misión no tripulada. ¿Qué iba a hacer un astronauta sobre una roca de unas pocas decenas de metros de diámetro que no pueda hacer un robot? Sólo hay dos cosas interesantes: tomar muestras y hacer experimentos de desvío de la roca. Ambas cosas al alcance de un robot, que es mucho más barato que una misión tripulada, y sobre todo menos arriesgado.

Sólo veo posible que adelante a la misión lunar, en caso de que algún pedrusco realmente grande se aproxime en una órbita muy fácil de alcanzar.

AnonymousAnonymous

El gran problema de la exploración humana mas alla de la órbita terrestre es el costo para realizarla.

Por ejemplo para mandar astronautas a la ISS en la futura nave que surja del programa CCDev en solo lo que vale el lanzador (Flacón 9, Delta IV o Atlas V) puede salir entre 60 a 120 millones de dólares.

Y una misión a uno de los asteroides tipo NEOs necesita como mínimo dos lanzadores pesado de 130 Tm. que aplicando un precio conservador de 10.000 dólares por kilos sale
2.600 millones de dólares por misión tripulada solo en el coste de los dos cohetes pesado.

Por eso muchos opinan que las exploración de los planetas y otros objetos hay que dejarlos para las sondas y los humanos centrase en estaciones espaciales que es mas barato.

octopusmagnificens

Yo creo que se llegará primero a Marte. La relación coste-beneficio de la empresa apunta a Marte, no a la Luna. Y lo de los asteroides me parece una frivolidad, una moda pasajera.

Daniel Marín

@Monsieur: ciertamente, una misión no tripulada puede lograr casi lo mismo, pero una misión tripulada a un asteroide podría servir para poner a prueba los vehículos de un programa lunar/marciano y ensayar técnicas de navegación y de protección contra la radiación.

@octopus: Ojalá, pero me temo que la facilidad para viajar a un asteroide no es una moda pasajera. La Delta-V requerida para alcanzar un NEO siempre será inferior a la de una misión a Marte. Incluso si se pone en marcha un programa de exploración marciano, una forma de ensayar muchos los requisitos para la misión -incluido los sistemas de protección contra radiación- sería una misión de este tipo.

Saludos.

AnonymousAnonymous

¿Qué ocurriría si a un fragmento espacial de “nieve sucia” conteniendo hielo y volátiles se le envolviera con una simple bolsa de polietileno transparente cerrada herméticamente y se dejara expuesto a la radiación solar?

AnonymousAnonymous

Es un tema de equilibrio termodinámico. En función donde se encuentre orbitando el objeto, recibe del sol una radiación. (En la órbita terrestre 1.350 w/m2). Parte de esta radiación es reflejada y parte absorbida por el sistema. La radiación recibida ha de radiarla nuevamente al espacio, adquiriendo una temperatura de equilibrio (e=cte.boltzmann x T4).

En principio, la bolsa impide que el vapor generado escape del sistema. Inicialmente, el hielo se sublima a vapor. A partir de una cierta presión, dependiendo de la temperatura que alcancemos, se generaría agua líquida.

Suponiendo absorción completa de la radiación y que la temperatura de la esfera es uniforme, (Superficie de la esfera = 4.π.R2 ), para mantener el equilibrio térmico, el sistema sería estable a 278 º K (5ºC). en la órbita terrestre.

La presión de gases que se genere en la bolsa depende de la presión de vapor de los componentes de la “bola sucia” a la temperatura de equilibrio. Si la bola contiene elementos como propano o butano, podría superar 1 atm de presión y explotar (Salvo que se instalara una válvula de seguridad). Si es agua, aproximadamente 0,0086 bars. (No es como para que una bolsa explote – aunque ello depende de la bolsa escogida- pero suficiente para generar agua líquida)

¿A que viene todo este rollo que estoy largando?. Tiene que ver con el aprovechamiento de los recursos del espacio para nuestra supervivencia allá arriba. ¿Sería de utilidad un igloo?

http://www.soloentendidos.com/2009/1...avedad.html

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