Cómo podría la NASA poner un hombre en Marte

Un hecho que suele pasar bastante desapercibido para el gran público es que la NASA carece actualmente de un plan oficial para poner un hombre en Marte. Y eso que, coincidiendo con el primer lanzamiento de la nave Orión, la agencia espacial norteamericana anunció a bombo y platillo que esta cápsula serviría para poner un ser humano en la superficie del planeta rojo. Hasta 2010 la NASA sí tenía una arquitectura oficial de referencia para un viaje a Marte denominada DRA 5.0 (Design Reference Architecture 5.0) -de la que hemos hablado en este blog en innumerables ocasiones-, pero quedó en suspenso cuando la administración Obama canceló el Programa Constelación.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.30.05
¿Puede la NASA poner un hombre en Marte antes de 2040? (Boeing/NASA).

La DRA 5.0 hacía uso del cohete gigante Ares V, naves con propulsión térmica nuclear y sistemas de aerocaptura para llevar a cabo una misión a Marte. Hoy en día la NASA no tiene a su disposición el Ares V, pero si todo va bien a partir de 2018 podrá usar el enorme cohete SLS (Space Launch System), una especie de Ares V en miniatura. Debido a estas limitaciones de masa -y presupuesto-, los planes de la agencia no le dan prioridad a una misión a la superficie marciana, sino que abogan por viajar a la órbita lunar, los asteroides cercanos o la órbita de Marte. Pero, ¿se podría poner un astronauta en la superficie de Marte usando el SLS si tuviésemos el dinero necesario? A falta de una arquitectura oficial DRA 6.0, la empresa Boeing ha desarrollado un proyecto en el que se detalla una misión tripulada a Marte con el SLS y demás tecnologías asociadas.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.11.51
El futuro cohete SLS de la NASA será clave en un hipotético viaje tripulado a Marte (Boeing/NASA).

Como viendo siendo habitual en este tipo de arquitecturas la misión elegida es de tipo conjunción, es decir, se espera que la tripulación pase más de un año en la superficie de Marte. Por contra, en los años 60 y 70 se favorecían misiones de tipo oposición, más cortas y por lo tanto más fáciles de realizar con la tecnología de la época. Las misiones de tipo conjunción suelen ser además más eficientes desde el punto de vista energético, o sea, se puede lanzar más carga útil con un lanzador determinado.

Captura de pantalla 2015-01-20 a las 17.07.30
Comparación entre misiones de tipo conjunción (derecha) y oposición (Boeing/NASA).

De acuerdo con el plan de Boeing sería posible llevar a cabo un viaje a Marte empleando cinco cohetes SLS y seis elementos modulares: la nave Orión, un hábitat inflable para el viaje a Marte (TransHab), un remolcador a base de propulsión eléctrica solar (SEP), un hábitat para la superficie marciana (MCL) y una nave tripulada para ir y volver desde la superficie del planeta rojo (ML). Una misión tripulada requeriría de este modo de dos naves espaciales, una de carga y otra tripulada, que serían puestas en órbita mediante dos cohetes SLS cada una.

Captura de pantalla 2015-01-20 a las 16.54.57
Elementos para un viaje tripulado a Marte (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.22.34
Etapas y lanzamientos requeridos para el viaje tripulado a Marte de acuerdo con el plan de Boeing en el que serían necesarios cinco cohetes SLS (Boeing/NASA).

Los pasos para lograr esta hazaña serían los siguientes:

El primer lanzamiento del SLS sería usado para poner en órbita el primer remolcador SEP (SEP-1) con el hábitat de superficie marciano MCL (Mars Cargo Lander) de unas 40 toneladas. Los motores iónicos del SEP a base de kriptón impulsarían la nave no tripulada lentamente hasta el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna (EML2), situado sobre la cara oculta de la Luna, donde se encontraría una estación espacial tripulada (el viejo proyecto de estación Gateway). La energía necesaria para alcanzar Marte desde el punto EML2 es menor que la requerida desde la órbita baja, de ahí que haya sido elegido como punto de partida para una misión de este tipo.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.22.51
El primer SLS lanzaría el hábitat de superficie y una etapa SEP (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.23.11
Aspecto de la etapa SEP con los motores iónicos poniendo rumbo al punto EML2 (Boeing/NASA).

Allí esperaría al segundo elemento de la nave de carga, consistente en un módulo hábitat inflable (Transit Habitat o TransHab), quizás suministrado por la compañía Bigelow, y una etapa química para el viaje de regreso. Una vez acoplado el módulo al habítat marciano MCL y al remolcador SEP-1, la nave de carga pondría rumbo al planeta rojo en una trayectoria lenta de unos 510 días de duración para minimizar el gasto de combustible. Los enormes paneles de la etapa SEP generarían 1,5 megavatios de potencia para alimentar a los motores iónicos de kriptón. Una vez en órbita del planeta rojo, el hábitat MCL alcanzaría la superficie mediante un escudo térmico inflable de tipo HIAD (Hypersonic Inatable Aerodynamic Decelerator). La etapa final de descenso del hábitat usaría retropropulsión supersónica con motores a base de metano. Una vez que el hábitat estuviese en la superficie, el remolcador SEP-1 subiría su órbita hasta situarse a una altura de 17000 kilómetros, o sea, una órbita aerosíncrona. De este modo, la etapa SEP-1 ocuparía siempre el mismo lugar en el cielo vista desde la superficie de Marte e incluso se podría usar el exceso de electricidad de la etapa para transmitir energía a la expedición de superficie usando láseres o máseres.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.23.37
Segundo lanzamiento del SLS con un hábitat inflable para el viaje de regreso a Marte (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2015-01-20 a las 18.43.37
La nave de carga llega a Marte (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.24.16
El hábitat de carga se separa de la nave para descender a Marte. Mientras, el hábitat inflable se separa de la nave de carga (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.24.33
El hábitat entra en la órbita marciana con un escudo inflable (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.19.16
El hábitat de carga MCL (Mars Cargo Lander) aterriza en Marte (Boeing/NASA).

Con la nave de carga en Marte le tocaría el turno al vehículo tripulado. Otro cohete SLS lanzaría el segundo remolcador SEP (SEP-2) con la nave de aterrizaje ML (Mars Lander). Este vehículo, que también tendría unas 40 toneladas y motores de metano, estaría dividido en una etapa de descenso y otra de ascenso o MAV (Mars Ascent Vehicle). El MCL y la SEP-2 viajarían hasta Gateway y esperarían el lanzamiento del segundo módulo inflable (TransHab-2) con víveres para el viaje de ida. Entonces sería lanzada una nave Orión con los cuatro tripulantes de la misión y un módulo con combustible (kriptón) para la etapa SEP-2. Los astronautas llegarían a la estación Gateway tras sobrevolar la Luna y, después de acoplar su nave al vehículo interplanetario, pondrían rumbo a Marte. La nave tripulada usaría, además de la etapa SEP-2, una etapa química con metano y oxígeno líquido para reducir el tiempo de vuelo hasta los 250 días aproximadamente, reduciendo así los riesgos derivados de la radiación y el gasto de víveres y oxígeno.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.25.58
El tercer lanzamiento del SLS pondría en órbita una etapa SEP y la nave ML (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.27.19
La tripulación alcanzaría el espacio con una nave Orión a bordo del quinto último SLS (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.12.46
La nave tripulada ya ensamblada en el punto EML2. A la derecha, configuración de lanzamiento del SLS (Boeing/NASA).

Al llegar a Marte la nave tripulada se situaría en una órbita aerosíncrona y se acoplaría con la SEP-1 de la misión de carga. A continuación la tripulación se subiría en el ML y, junto con la SEP-2, descendería hasta una órbita de 5500 kilómetros, desde donde procedería a llevar a cabo el impulso de frenado final. El viaje a la superficie se llevaría a cabo con otro escudo inflable HIAD. Los cuatro astronautas viajarían en la cabina superior del ML, donde también vivirían durante los primeros días sobre el planeta rojo. La SEP-2 volvería entonces a la órbita aerosíncrona para acoplarse con la SEP-1.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.29.01
La nave tripulada llega a Marte (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.29.15
El ML desciende con la tripulación a Marte (Boeing/NASA).
Nave de aterrizaje y ascenso MAV (Boeing/NASA).
Nave de aterrizaje y ascenso ML (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.26.18
Interior de la cabina del MAV/ML (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.29.38
El ML aterriza en el planeta rojo (Boeing/NASA).

La zona de aterrizaje estaría limitada por varios parámetros y por lo tanto estaría comprendida entre los 45º de latitud norte y 45º de latitud sur y quedarían excluidas las zonas más elevadas del planeta. En cualquier caso, el ML aterrizaría a no más de tres kilómetros del hábitat de carga, una precisión comparable a la del rover Curiosity. Los astronautas pasarían los primeros días llevando a cabo experimentos preliminares y desplegarían la carga de su nave, incluyendo paneles solares para generar energía eléctrica. En cualquier momento la tripulación podría abandonar la superficie del planeta y acoplarse con el hábitat en órbita si surgiese alguna emergencia. De hecho, si no fuese posible aterrizar cerca del MCL o si los astronautas no pudiesen entrar en el mismo, la expedición debería finalizar a los pocos días o semanas.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.13.16
Durante los primeros días la tripulación exploraría Marte desde el ML. A la izquierda se puede ver una turbina solar a medio montar (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.30.38
La tripulación llega al hábitat de superficie MCL lanzado previamente (Boeing/NASA).

El siguiente paso sería alcanzar el MCL desde el ML, para lo cual los astronautas usarían un rover. Eso sí, antes asegurarían el ML para que no se deteriorase durante su larga estancia. Una vez en el MCL, vivirían en su interior durante unos 450 días realizando experimentos y explorando la superficie usando su rover. Mientras, la etapa SEP-2 y el hábitat que viajó a Marte con la tripulación (TransHab-2) se acoplaría en una órbita alta con el otro hábitat (TransHab-1) y la etapa SEP-1 de la nave de carga. Una vez finalizada su misión, los astronautas regresarían al ML y alcanzarían la nave en órbita marciana mediante dos etapas propulsivas del MAV. La tripulación pondría rumbo a la Tierra usando la etapa SEP-2 y la etapa química de metano que viajó originalmente con la nave de carga. El viaje de regreso duraría unos 200 días, tras los cuales la nave volvería al punto EML2 y a la estación Gateway para poder ser reutilizada previa recarga de combustible y víveres. Por su parte, la otra etapa SEP regresaría de forma separada al punto EML2. La tripulación se montaría en una nave Orión y amerizaría en el océano Pacífico unos días después después de haberse convertido en los primeros seres humanos en pisar otro planeta.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.31.01
El módulo de ascenso del MAV despega de Marte con la tripulación (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.31.13
El MAV deja atrás su primera etapa (Boeing/NASA).

De acuerdo con el plan de Boeing, el primer lanzamiento de un cohete SLS para esta misión tendría lugar en 2031. La expedición tripulada partiría en 2035 y regresaría a la Tierra en 2038. Como todo esto queda muy lejos en el tiempo y en el presupuesto, Boeing ha propuesto realizar primero una misión tripulada a Deimos, la menor luna de Marte, para allanar el camino. Esta misión precursora ‘solo’ necesitaría cuatro lanzamientos del SLS. La nave incluiría una etapa SEP, un hábitat inflable, una nave para explorar Deimos y una sonda automática de retorno de muestras que se posaría en la superficie de Marte. La tripulación dirigiría las operaciones de captura de muestras de esta sonda mediante telepresencia desde la órbita marciana y posteriormente recogería la cápsula con las rocas para traerlas a la Tierra. Otra misión precursora más convencional sería visitar un asteroide cercano, para lo cual sólo se necesitaría una nave Orión, un módulo hábitat y otro módulo para posarse sobre el asteroide y, si fuera necesario, desviarlo de su órbita para demostrar la capacidad de prevenir que un asteroide cercano (NEO) choque contra la Tierra.

Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.31.55
Arquitectura de una misión tripulada a Deimos (Boeing/NASA).
Captura de pantalla 2014-12-06 a las 21.32.42
Sonda de recogida de muestras que sería controlada mediante telepresencia por la tripulación desde Deimos (Boeing/NASA).

Este plan de Boeing no es nuevo. La empresa ya lo propuso en 2011 coincidiendo con la decisión del Congreso que obligó a que la NASA crease el cohete SLS y, junto a él, los planes para viajar a la Luna o a los asteroides cercanos. Desde entonces Boeing lo ha refinado considerablemente, aunque sigue siendo un simple proyecto de Power Point. Y es que simplemente no hay disponible suficiente dinero para viajar hasta el planeta rojo. Por ahora los planes de la agencia para la próxima década se limitan a lanzar la nave Orión hacia la Luna y, con suerte, usarla para recoger muestras de asteroides capturados (misión ARM) o para viajar a asteroides cercanos. Si, y es un condicional muy fuerte, hay dinero suficiente y el SLS no ha sido cancelado para entonces, una misión tripulada a Marte podría ser posible alrededor de 2040.

Captura de pantalla 2015-01-20 a las 16.51.48
El Global Exploration Roadmap (GER) de la NASA contempla un viaje a Marte a finales de la tercera década de este siglo (NASA).

Vídeo sobre el concepto de misión tripulada a Marte de Boeing:

Referencias:

190 Comentarios

Participa Suscríbete

John Jairo Gallo GonzalezJohn Jairo Gallo Gonzalez

Alguien debería demandar a la NASA por pretender llevar a personas incautas a una muerte segura en Marte.

GerardoGerardo

Pregunto yo: no es más realista, más factible, más barato, y un paso previo y logico hacer un habitad en la luna? incluso pudiera servir como punto de salida a un viaje a marte

jordiTjordiT

Hombre, tener una base en la Luna requeriría una logística muy importante, con los costes que eso supone. Solo hay que ver todas las naves tripuladas y de carga que cada año se envian a la ISS para tenerla en funcionamiento.

Aquí se trata más de llegar a Marte, poner la bandera, y pegarse unos golpes al pecho. Y bueno ya como aspecto secundario, en el tiempo que se este en Marte, realizar la ciencia que se pueda.

Que estaría bien tener una base permanente en la Luna, claro que si, pero el coste de algo así sería espectacular, teniendo en cuenta que debería ser algo a largo plazo.

Luis Damian MartinLuis Damian Martin

Pues.. acabo de ver un teaser de ¨El Marciano¨ y me llama la atención que parece que toda la película va a estar basada en este ¨plan¨ todas las tecnologías que aqui se describen e incluso los aterrizadores!!!! en fin, voy a postear aqui el SPOILER, mientras llega en noviembre. si no puedo verlo mientras viva hecho realidad al menos voy a verlo en filme…
PD. está en inglés
PD1. dicen que es ciencia PURA Y DURA
PD2. creo que voy a tener que leer el libro tambien 😉
http://io9.com/sorry-interstellar-we...-1699793860

javierjavier

Hola a todos/as. Por que hay que ir a montar nada a la cara oculta de la luna para salir de alli hacia marte?no se puede partir desde una orbita terrestre alta que esta mas cerca?el tema del combustible para el viaje es una cosa menos importante,con alguna explosion nuclear y alcanzando la velocidad deseada,lo apagas todo y el impulso es constante por que no hay friccion. Es una mision que yo,desde mi ignorancia,no veo tan complicada,si es verdad que hace falta dinero,pero vamos,no es tanto.

enrique porrasenrique porras

La pregunta es saber que tan bueno sería poner a la humanidad en otro planeta para acabar con todo lo que existiera contaminar y acabar con otro cuerpo celeste asi como lo estamos haciendo con el nuestro?

FranciscoFrancisco

A la gente se le hace soñar con una serie de proyectos por unos intereses economicos sin escrupulos tipo Mars One,consentidos por las agencias espaciales de todo el mundo por que sus presupuestos dependen del interes que tenga el publico…Si no lo hay se quedan en el paro..Que es el mismo patron para el opio del pueblo..Osea el futbol…La television…Todo depende de la audiencia.
Que marte esta de moda??.Pues una pelicula The Martian y ya esta,la gente a soñar en su butaca que se va de viaje….Cada vez se vive menos la realidad y cada vez mas se simula todo mas en una especie de realidad virtual que cada dia se parece mas a un Matrix.
Cuando la Nasa dice esta es la capsula(Orion) que nos llevara a marte…?? Como habiendo gente tan sesuda y estudiosa …No se dice nada..?..Es que nadie dice que como mucho servira para mandar los relevos a la estacion Internacional??junto con La Boing o Space X…?Si yo me rio…De semejante Tonteria…No se… La gente del mundillo no se parte??…Una capsula de cuatro personas ?? …Donde duermen…El baño..??A dodotis….!!…Se van a pasar apretados..El viaje de ida,de unos 8 meses….”Si… Hay que decirlo “y el de vuelta tambien….Todo en una capsulita…..
Que manera de fastidiar el proyecto Costelacion….Por lo menos hubieramos ido…A….Lo adivinais….A la luna…!!!No a marte…Es en la luna donde se van a desarrollar todas las tecnologias…landers…Habitats…Naves..Soporte vital(Por que a la Iss hay que llevarla de todo).Trajes espaciales…Todo el sistema de proteccion contra la radiacion…Protocolos….Y todo para poner una base permanente totalmente necesaria para los siguientes pasos como el de ir Marte…..Que como nos hacemos un viaje de tres años???…Como conseguimos poner las cientos de toneladas en su superficie…??…Como mandamos entre 7 y 9 astronautas sin que se den codazos..Desde un medico cirujano…Sicologo..Pilotos…Cientificos..Arregla todo…si la nave y las insalaciones en superficie de marte se estropean..Se dan cuenta del tamaño de los lander que bajen a los anstronautas??..que su gravedad es algo mas de un tercio de la terrestre..Y el despegue?..En un mundo lleno de radiacion..Espuesto a las tormentas solares….Con menos de una centesima de presion de la terrestre..Tormentas de arena……Por eso digo mientras nos hagan soñar en este Matrix y no salgamos de la tele …De los videojuegos….No iremos…

PabloPablo

Soy un gran fan de la exploraciópn espacial! Siempre me ha gustado la idea de que nuestra especie llegase a pisar suelo marciano algún día, aunque es cierto que es un camino repleto de obstáculos. Navegando por internet he encontrado un post sobre Pablo y Ángel, los dos candidatos españoles para el proyecto Mars One. Os dejo el enlace por si estáis interesados: http://www.juguetronica.com/blog/dos...ivir-marte/

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>