Conceptos avanzados de la NASA para estudiar el Sistema Solar

Por Daniel Marín, el 24 julio, 2013. Categoría(s): Astronáutica • NASA • Sistema Solar • sondasesp ✎ 34

El grupo de conceptos avanzados e innovadores de la NASA (NIAC) lleva años proponiendo proyectos basados en tecnologías revolucionarias que podrían abrirnos las puertas del Sistema Solar. El NIAC no estudia proyectos atrevidos, sino que va más allá. Su campo de acción son ideas que parecen sacadas directamente de una novela de ciencia ficción. Cada cierto tiempo la NASA aprueba algunos proyectos preliminares del NIAC para otorgarles financiación adicional y comprobar si estas tecnologías son realmente viables o pertenecen al ámbito de la fantasía. Los ganadores de los premios NIAC del año 2013 son doce proyectos avanzados que recibirán cien mil dólares durante un año. Algunos de estos proyectos de la Fase I pasarán a la Fase II, donde recibirán medio millón de dólares durante dos años. ¿Pero cuáles son estos proyectos que podrían revolucionar la conquista del Sistema Solar? Veamos los más destacados:

Sondas bidimensionales: una idea muy atrayente. Usar una serie de láminas con circuitos e instrumentos para montar sondas de muy bajo coste que puedan estudiar la superficie de otros mundos. Usando esta técnica se podrían construir cientos o miles de sondas baratas capaces de cubrir grandes áreas de otros planetas y lunas. Por ejemplo, una pequeña armada de estas sondas sería capaz de recoger datos meteorológicos en cientos de puntos de la superficie de Marte. La principal limitación de estas sondas 2D es cómo instalar en ellas los sistemas de comunicación y baterías necesarios para que funcionen, por no hablar de la cantidad y calidad de los datos recibidos, que obviamente estarán seriamente limitadas.

Sondas bidiomensionales para el estudio de planetas (NASA).

Hábitat marciano de animación suspendida: esto sí que parece ciencia ficción pura y dura. ¿Quién no ha visto 2001 y se ha preguntado por qué los astronautas no pueden permanecer hibernados en cápsulas durante el transcurso de una misión prolongada? Eso sí, este proyecto no va a investigar técnicas de criogenización o hibernación, tecnologías que hoy por hoy son auténtica ciencia ficción cuando a seres humanos se refiere, sino técnicas de animación suspendida. Más concretamente, estados de sueño profundo inducidos con un ritmo metabólico inferior al normal. Este proyecto pretende crear un módulo hábitat para cuatro o seis astronautas que pueda ser usado en una misión tripulada a Marte. Al permanecer la mayor parte del tiempo dormidos, la masa del hábitat será de tan sólo 5-7 toneladas y 20 metros cúbicos, en vez de las 20-50 toneladas y 200 metros cúbicos requeridos para un módulo normal.

Hábitat de animación suspendida para una misión marciana (NASA).

Cubesats a la conquista del Sistema Solar: un cubesat es, como su nombre indica, un pequeño satélite de forma cúbica (10 x 10 x 10 cm, para ser exactos). Su diseño estándar y su bajo coste hacen de este tipo de satélite el candidato ideal para proyectos universitarios o de organizaciones sin mucho presupuesto. No obstante, debido a las limitaciones técnicas inherentes a estos satélites los cubesats solamente se lanzan a la órbita baja y tienen vidas útiles muy limitadas. El proyecto del NIAC consiste en hacer de estos pequeños satélites exploradores robóticos de pleno derecho. ¿Cómo? Pues dotándolos de un sistema de propulsión doble. Se usaría propulsión térmica de baja eficiencia -bajo impulso específico (Isp)- para las maniobras que requiriesen un impulso mayor -inserción en órbita, por ejemplo- y propulsión eléctrica -iónica (de alto Isp)- para alcanzar objetivos lejanos. La fuente de energía sería un generador de radioisótopos (RTG), que calentaría el propelente para la propulsión térmica y alimentaría al mismo tiempo una batería de motores eléctricos. El objetivo es mandar un cubesat 3U (de tres unidaddes) de 10 kg a Europa, la luna de Júpiter.

Cubesat de propulsión dual para viajar al sistema solar exterior (NASA).

Cartografía del interior de los cuerpos del Sistema Solar mediante rayos cósmicos: un concepto genial. Consiste en usar las partículas secundarias -muones y piones principalmente- del choque de rayos cósmicos galácticos, los más energéticos. Los muones en concreto pueden atravesar hasta un kilómetro de roca fácilmente, convirtiendo estas partículas en auténticas sondas para el estudio de asteroides y cometas. Si se logra desarrollar la tecnología necesaria para aplicar esta técnica a la exploración de cuerpos menores del Sistema Solar tendríamos una herramienta muy potente a nuestro alcance.

Imágenes obtenidas a partir de los rayos cósmicos (NASA).

Crear biomateriales a partir del aire: ¿te imaginas fabricar comida o tejidos humanos artificialmente? Pues eso es precisamente lo que pretende este proyecto. Nada más y nada menos que imprimir en tres dimensiones todo tipo de sustancias orgánicas creadas por algas a partir, por ejemplo, del dióxido de carbono de la atmósfera marciana o el regolito lunar. Huelga decir que este proyecto se encuentra en una fase muy temprana, pero si tiene éxito promete revolucionar los sistemas de soporte vital de las futuras naves espaciales.

Biomateriales a partir del aire (NASA).

Propulsión plasmónica: este proyecto pretende emplear propulsión plasmónica para maniobrar naves espaciales de forma más eficiente que los sistemas de propulsión actuales. Este prometedor sistema de propulsión concentra la luz del Sol en un metal con una estructura en la escala nanométrica de tal forma que se crean fuerzas ópticas capaces de acelerar nanopartículas (unos 100 nm) dentro del metal a una velocidad enorme, partículas que a su vez generarían un empuje minúsculo para maniobrar un vehículo espacial. La teoría es sencilla. Otra cosa es que se pueda aplicar con éxito en la realidad.

Propulsión plasmónica (NASA).

TransFormers planetarios: no, no hablamos de los famosos robots alienígenas que se transforman en todo tipo de vehículos, pero casi. Este proyecto pasa por crear sondas planetarias capaces de modificar su forma según la misión. El objetivo es hacer robots que puedan desplegarse para iluminar el fondo de cuevas o cráteres en la superficie de otros mundos. Suena un poco raro, pero no cabe duda de que es interesante.

Transformers planetarios (NASA).

Sistema de propulsión mediante pulsos de fisión-fusión (PuFF, Pulsed Fission-Fusion): básicamente se trata de crear una bomba termonuclear controlada que sirva para la propulsión espacial. Todas las bombas termonucleares de fusión usan mecanismos de fisión para iniciar y reforzar la explosión, así que, ¿por qué no hacer lo mismo con una nave? Suponiendo que uno esté lo suficientemente loco para llevarlo a cabo, el fundamento es el siguiente: los neutrones procedentes de las reacciones de fusión son capaces de crear a su vez reacciones de fisión en uranio o torio, creando energía adicional que puede ser usada para confinar el plasma de deuterio y tritio donde tiene lugar la fusión. La energía procedente de ambos tipos de reacciones nucleares podría canalizarse una tobera magnética para generar empuje. Si los motores de fusión aún son una fantasía, este concepto lo es aún más, pero al menos cuenta con el mejor nombre posible.

PuFF (NASA).
Concepto de nave basada en PuFF (NASA).

Cámaras planas: el complemento ideal a tanto proyecto de sondas de pequeño tamaño y bajo coste. Se trata de un concepto de cámara plana diferente al tradicional diseño de lente telescópica y sensor en el plano focal. En este caso, circuitos integrados fotónicos (PICs) serían la base de una cámara de  gran apertura y muy poco peso a una fracción del coste de las cámaras tradicionales. Otra cosa es que este tipo de cámaras sea tecnológicamente viable.

Cámaras planas PICs (NASA).

Sin duda, si algunos de estos proyectos demuestran su viabilidad podrían cambiar nuestra visión del Sistema Solar por completo. El tiempo dirá.



34 Comentarios

  1. Por muchos fallos que tenga el programa americano, por lo menos se plantean objetivos tecnológicos, nuevos desafíos, otros objetivos, etc., ls rusos, chinos… y europeos siguen con lo de siempre y como siempre.

  2. Siento ser pesimista pero con los 16.600 millones de dolares de presupuesto para el 2014 soñar es lo único que queda, se retrocede al año 1986 si aplicamos el valor de la inflación.

    Menos estudios y que apliquen los que ya están echos y verán como cambia la cosa pero mientras a soñar queda y mas con algo que hay que desarrollar todavía, por si no lo saben dentro de la nasa lo que mas sufre el recorte es en investigación e innovación.

    saludos jorge m.g.

  3. Estos proyecto suena más lógicos e viables que los planes espaciales tripulados al espacio profundo de Obama, por lo menos son una proposición a desarrollar y una meta fija a donde ir, sin tanto discurso demagogo.
    Tuco de la rey

  4. con la animacion suspendida creo que los astronautas preferiran estar encerrados 6 meses en una lata de sardinas pero pudiendose ejercitar a despertarse luego de 6 meses con el cuerpo hecho chicle por la falta de gravedad

    1. Creo que el dilema real es, estar 9 meses en animación suspendida y pisar Marte o quedarte en la Tierra mirando el cielo.

      Sobre la animación suspendida también DARPA, La división de investigación militar, estaba metiendo bastante dinero. Poder «congelar» a un herido en combate para poder trasladarlo a un hospital es un caramelo para cualquier oficial. Han conseguido parar el pulso durante horas y luego «volver» a la vida a pequeños mamíferos pero no se sabe porqué cuando vamos a tamaños mayores no funciona el sistema (Creo que era por oxido nitroso, si el gas de la risa). Pero parece que hay probabilidades y su utilización en la vida civil es mas que directa por lo que es de los proyectos con más seguridad de financiación mientras consigan mejoras.

    2. Anónimo si se ralentiza el metabolismo tardan mas los efectos secundarios de la microgravedad o gravedad cero en manifestarse, por ejemplo la única persona que ha sobrevivido a la rabia en su estado final lo hizo por que fue inducida en coma, se le realentizaron las constantes vitales y el metabolismo retrasando el efecto del virus y permitiendo al sistema inmunológico propio poder acabar con el.
      Coma inducido, bajar uno o dos grados de temperatura corporal, alimentación intravenosa y oxigeno, se ahorraría la colinda de los meses de viaje de ida y vuelta, siendo esta una masa muy «valiosa» para un viaje de estas características.

    3. el principal efecto de la microgravedad es la perdida osea y muscular, reducir el metabolismo evita esto? no se me ocurre como, hay alguna pagina desde donde pueda investigar este tema con mas profundidad? algun paper o algo, que no encuentro nada

    4. aunque si esto reduce la masa del viaje es preferible como daño colateral inevitable, propio de los riesgos del viaje espacial tripulado, como la radiacion. Los primeros viajes interoceánicos presentaban riesgos similares, el escorbuto por ejemplo era un daño «inevitable», existian varios remedios para mitigarlo pero eran mas como remedios caseros, hasta que se descubrieron tratamientos mas sistematicos. Los primeros viajes interplanetarios tendran una gran cuota de riesgo, y seran asi hasta que se desarollen tecnologias confiables (centrifugas de gran tamaño y campos magneticos o electroestaticos para la radiacion). Como siempre, la politica es el principal escollo a la exploracion tripulada. Es como si los reyes católicos le hubiesen prohibido a Colón partir a Occidente, por lo peligroso del viaje.

    5. Lo mejor seria que la cápsula parecía un lugar tranquilo y agradable ya que pasarán alli mucho tiempo aunque el ejercicio y la buena comida no se deben pasar por alto pero lo que no se es cada cuanto se van a despertar, porque si estan durmiendo durante mas de una semana la orina y las heces serán graves problemas aunque necesitarán agua y alimentos para la misión aunque si encuentran como hacer para solucionar el problema de el agua y alimento ahorrarán mucho dinero.

    1. Es que esto son tecnologías NO probadas, lo que tú comentas está bastante estudiado. La gravedad artificial no tiene su problema en la viabilidad de las teorías o de las tecnologías a emplear si no que no hay ninguna idea, ni nueva ni vieja que abarate el coste de algo así…

  5. Estimado Daniel:

    Algunas de las propuestas de las que dudas de su posibilidad resulta que ya están disponibles. Por ejemplo, dudas de la posibilidad de cámaras planas y es algo que ya existe. Recomiendo ver: http://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_sensing y la cámara de 1 sólo pixel sin lentes de la universidad Rice: http://dsp.rice.edu/cscamera entre otros proyectos que se llevan a cabo ahora mismo.

    Saludos y enhorabuena por tu blog.

    1. A ver, usar aire para crear cosas no lo veo factible, pero hay trabajos de cientificos japoneses donde los desechos son reciclados y usados para crear carne sintetica.

      El articulo es un poco viejo pero decia mas o menos crear una hamburguesa de la mierda. Aqueroso, pero el trabajo esta alli.

      1. Carbono es carbono sin importar de donde proceda y si esto ayuda de alguna forma al planeta y a nosotros yo comería hamburguesas de desechos si es mas barato y sabe mejor.

    2. Eso es un proceso conocido como respiración.
      Todos los seres vivos, desde un roble de 500 años hasta un ser humano somos aire solidificado con trazas de pequeñas cantidades de elementos como hierro o fósforo. El calcio de los huesos es algo mas abundante.
      Ocurre que este concepto de la respiración no se asimila en la enseñanza secundaria, resulta demasiado extraño.

    3. Lo de crear materia solída del aire es un proceso biológico conocido como respiración.
      Somos aire sólido con trazas de hierro, fósforo, calcio etc.
      Lo que ocurre que es demasiado extraña yo no nos la explican bien.
      La sólida madera de roble es en realidad aire solidificado.

    4. Me parece bien q se use el aire con oxigeno para crear sustancias, pero el aire en abundancia existe en la tierra, en una lata entre 2 planetas no creo q exista mucho. En madrte o luna tampoco hay, asi que sigo sin verle utilidad.

    1. Me sumo a este offtopic, grazas por ese recuerdo, «beagle2vuelve». El dia de la Patria marcado en negro… Vengo a mi blog favorito por desconectar un poco porque a cada paso se actualiza el número de víctimas y si visteis el accidente parece sacado de un video juego o de una película….
      Pido tambien disculpas por el offtopic.

      Y en cuanto a la cuestión q nos ocupa, lo bueno seria canalizar esfuerzos de las 3 o 4 potencias en liza para llegar a la luna Europa porque para «ver» q hai bajo ese manto helado hará falta algo más q una sonda normal, creo…

      Un abrazo para tod@s

  6. De todo lo expuesto en esta entrada creo que lo que es más facil de llevar a la practica son los Cubesat para investigar el espacio profundo. Esta claro que habra que estrujarse mucho el coco para en tan solo de 3 a 5 kg de peso sacar una sonda. Pero es que el coste de las mismas es irrisorio; vamos que podriamos tener 10 o 20 cubesat investigando distintos puntos por el precio de una sonda de las de ahora.

    Otra cosa que han de pensar mucho es en las comunicaciones. Deberan desarrollar parabolicas desplegables y mejorar las tasas de eficacia de los transmisores de a bordo, porque hoy por hoy, con tan poco peso, sacar mas de 10-15 W en RF es dificil…Pero la idea buena es usar RTG.

    Ya veremos en que acaba esto. Saludos

    1. Lo de Cubesat ya se esta haciendo. Me refiero que no es algo nuevo, lo que si es nuevo es usarlos para misiones pequeñas. Quiero decir q un cubo para cada cosa. Esa idea me parece interesante.

      En otro comentario he visto a alguien hablar de las antenas despegables. Quiero decir que existen y se usan en la actualidad, pero los que mas han trabajado en ese campo son los rusos.

  7. ¿Transformers planetarios?. Me pido a Optimus Prime XD. Muy buen artículo; a ver si al menos algunas de éstas ideas se llevan adelante pese a la perpetua falta de fondos de la NASA.

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Por Daniel Marín, publicado el 24 julio, 2013
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