El plan de la NASA para poner un ser humano en Marte en 2033

Por Daniel Marín, el 1 julio, 2015. Categoría(s): Astronáutica • Marte • NASA • Sistema Solar ✎ 52

Desde hace medio siglo la fecha de un viaje tripulado a Marte siempre está a veinte o treinta años en el futuro. Nuestra época no es diferente, así que nadie espere ver un proyecto para situar un astronauta en el planeta rojo dentro de unos pocos años. Actualmente ninguna agencia espacial tiene un plan para llevar a cabo semejante odisea espacial, pero no por ello dejan de surgir propuestas más o menos interesantes. Sin ir más lejos, hace unos meses pudimos ver un plan de Boeing para poner un hombre en Marte usando varios elementos tecnológicos que la NASA está desarrollando en estos momentos.

Configuración de la base para explorar Fobos durante un año (Hoppy Price et al.).
Configuración de la base para explorar Fobos durante un año (Hoppy Price et al.).

Estos elementos son, a corto plazo, el cohete gigante SLS y la nave tripulada Orión. A medio plazo se les sumarían un remolcador de propulsión eléctrica (SEP) de cien kilovatios y un hábitat interplanetario para la tripulación. A más largo plazo habría que añadir las naves específicas para explorar Marte y sus lunas. Obviamente, el plan de Boeing no es oficial y, a la espera de que la NASA publique una arquitectura de referencia como la DRA 5.0, siempre es interesante cualquier otra propuesta que aborde el tema desde un punto de vista diferente y más próximo a los intereses de la NASA, como es el caso de un proyecto propuesto por Hoppy Price, John Baker y Firouz Naderi, tres investigadores del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA.

Elem
Elementos usados por la propuesta del JPL para viajar a Marte (Hoppy Price et al.).

 

Esta propuesta del JPL une los elementos tecnológicos ya citados con la estrategia de exploración por etapas (Global Exploration Roadmap) suscrita por las principales agencias espaciales del mundo. De acuerdo con esta estrategia, una misión tripulada a la superficie de Marte debería ir precedida por misiones a la órbita marciana con el fin de probar las tecnologías asociadas y hacer frente a unos presupuestos menguantes. Así, el plan del JPL prevé una misión tripulada a Fobos en 2033, seguida de una visita corta a la superficie de Marte en 2039 y una misión de un año en 2043.

Calendario de la propuesta del JPL (Hoppy Price et al.).
Calendario de la propuesta del JPL (Hoppy Price et al.).

Fase 1: un año en Fobos (2033)

La misión a Fobos requeriría cuatro lanzamientos del SLS Block 2 (la versión con capacidad para situar 130 toneladas en órbita baja terrestre). El primer lanzamiento mandaría hacia Marte dos etapas de propulsión química: la etapa de transferencia hacia Fobos (PTS, Phobos Transfer Stage) de 14 toneladas y la etapa de inyección hacia la Tierra (TEI, Trans-Earth Stage) de 30 toneladas. Las etapas viajarían hacia Marte usando un remolcador SEP que las situarían en una órbita marciana elevada unos 3,8 años después. El segundo lanzamiento pondría un hábitat en la superficie de Fobos después de 3,5 años gracias a otro remolcador SEP. El tercer lanzamiento situaría en órbita terrestre una etapa de propulsión química para la inserción en órbita de Marte (MOI) de 30 toneladas acoplada al hábitat de espacio profundo (DSH), también de 30 toneladas. Finalmente, el cuarto lanzamiento situaría en órbita terrestre una nave Orión con cuatro astronautas acoplada a una etapa EUS (Exploration Upper Stage). La Orión se uniría al hábitat DSH y la etapa EUS se encendería para mandar el conjunto rumbo a Marte.

Arquitectura para una misión tripulada de un año a Fobos (Hoop
Arquitectura para una misión tripulada de un año a Fobos (Hoppy Price et al.).

Tras 200 o 250 días, dependiendo de la ventana de lanzamiento, la etapa MOI se encendería para situar a la nave en órbita marciana. Allí la nave Orión se acoplaría con la etapa PTS y los astronautas la utilizarían para viajar hasta el hábitat de Fobos, dejando atrás el hábitat DSH en una órbita elevada. Los cuatro astronautas vivirían 500 días en el hábitat, realizando numerosas actividades extravehiculares y, si fuese posible, usando la etapa SEP para visitar varias zonas del satélite o dar un salto a Deimos. Completada su misión volverían a una órbita alta para acoplarse con el hábitat DSH y usarían la etapa TEI para regresar a la Tierra, a la que llegarían después de 250 días de viaje.

La exploración de Fobos y Deimos está muy bien, pero lo verdaderamente interesante es la superficie de Marte. Un punto clave de cualquier misión de este tipo son las naves de superficie. A diferencia del proyecto de Boeing y otros anteriores, la propuesta del JPL aboga por un tipo de vehículo lo más simple posible. La nave tendría una masa de 75 toneladas en el momento de entrar en la atmósfera marciana y usaría un escudo térmico de doce metros de diámetro con un diseño idéntico al usado por Curiosity. Con esta forma, la configuración de lanzamiento del SLS sería ciertamente llamativa.

Diseño del MAV (Hoppy Price et al.).
Diseño del MAV (Hoppy Price et al.).

Para frenar el descenso no se emplearían ni paracaídas ni airbags, solo cohetes, lo que permitiría simplificar el diseño al máximo. El vehículo usaría retropropulsión supersónica cuando la velocidad disminuyese por debajo de Mach 2. El sistema de propulsión sería lo más simple posible, a base de propergoles hipergólicos (MMH y MON-25) convencionales. Las naves marcianas vendrían en dos variedades: un vehículo de descenso para llevar carga y hábitats, y un vehículo tripulado de ascenso (MAV, Mars Ascent Vehicle) para regresar a la órbita marciana. Como ya es habitual, el MAV estaría dividido en una etapa de descenso y otra de ascenso, de 23 y 52 toneladas respectivamente.

)Hoppy Price et al.).
Perfil de descenso en función de la altura y la velocidad (Hoppy Price et al.).
Secuencia de descenso en Marte (Hoppy Price et al.).
Secuencia de descenso en Marte (Hoppy Price et al.).

Fase 2: un mes en la superficie de Marte (2039)

Para la misión tripulada de 2039 serían necesarios seis lanzamientos del SLS, o sea, uno más que la propuesta de Boeing. Los dos primeros lanzamientos serían parecidos a los de la misión a Fobos. Sendos remolcadores SEP situarían en órbita marciana una etapa TEI para regresar a la Tierra, un módulo con víveres para la tripulación y una etapa para recargar el MAV. Esta última etapa es un elemento adicional que complica la misión, pero a cambio aligera la masa del MAV de forma significativa. Los dos lanzamientos siguientes pondrían en órbita terrestre un MAV para dos personas y una etapa EUS. La etapa EUS mandaría el MAV hasta Marte y allí efectuaría una delicada maniobra de aerocaptura. Los dos últimos lanzamientos serían idénticos a los de la misión a Fobos e incluirían una nave Orión, una etapa EUS, un hábitat DSH y una etapa MOI.

Plan para poner a dos personas en Marte durante un mes (Hoppy Price et al.).
Plan para poner a dos personas en Marte durante un mes (Hoppy Price et al.).

Tras un viaje de 200-250 días, la nave Orión y el hábitat DSH con los cuatro astronautas usarían la etapa MOI para alcanzar la órbita de Marte. Desechada la etapa MOI se acoplarían con la etapa TEI y el módulo con víveres para aprovisionarse. A continuación dos astronautas pasarían al MAV y aterrizarían en el planeta rojo, donde permanecerían unos 24 días.

Completada la misión, la etapa superior del MAV despegaría y se situaría en órbita baja marciana. Posteriormente se acoplaría a la etapa para recargar de combustible el MAV antes de acoplarse de nuevo con el DSH y la nave Orión. Los dos astronautas se reunirían con sus compañeros y, tras abandonar la etapa superior del MAV, volverían a nuestro planeta.

Fase 3: un año en la superficie de Marte (2043)

La última fase necesitaría nada más y nada menos que diez SLS (!) lanzados en un periodo de casi seis años. Es decir, el mismo número de lanzadores pesados empleados en las misiones tripuladas del programa Apolo. En este caso otra vez se haría uso de las mismas etapas y naves lanzadas de forma separada, pero la diferencia con las misiones anteriores es que se lanzarían tres vehículos de superficie distintos. Además del MAV, en esta ocasión equipado para llevar a cuatro personas, se usaría un hábitat de superficie y una nave con víveres, ambos con una etapa de descenso idéntica a la del MAV. Los cuatro astronautas alcanzarían la superficie de Marte usando el MAV y vivirían en el hábitat durante un año.

Para poner a cuatro personas en Marte se necesitarían diez lanzamientos del SLS (Hoppy Price et al.).
Para poner a cuatro personas en Marte se necesitarían diez lanzamientos del SLS (Hoppy Price et al.).

Esta propuesta del JPL es sin duda muy realista y nos demuestra lo relativamente sencillo que es llevar a cabo una misión tripulada a Fobos comparada con una visita de larga duración a la superficie de Marte. La principal novedad es que hace uso de numerosas etapas de propulsión química y elementos adicionales (etapas remolcadoras, vehículo de superficie con víveres, etc.) cuyo objetivo fundamental es reducir la masa total puesta en órbita y simplificar el diseño de las naves más importantes. Eso sí, a cambio de aumentar el número de lanzamientos y complicar la arquitectura de la misión con la introducción de múltiples acoplamientos en cada fase.

La otra gran novedad es que no se apuesta por tecnologías ISRU para fabricar combustible o agua a partir de los recursos marcianos, una estrategia que se desvía de lo que viene siendo habitual estos los últimos años. La renuncia a las tecnologías ISRU simplifica mucho el diseño de los vehículos marcianos y eleva la fiabilidad global de la misión, pero también hace necesarios lanzamientos extras del cohete pesado SLS. ¿Vale la pena el precio a pagar? Personalmente, creo que no. ¿Y tú?

Referencias:



52 Comentarios

  1. Por desgracia estoy de acuerdo con Jose Alfredo, y con Rengel…Tengo 42 años; y soy un aficionado a la exploración espacial, y a la ciencia en general desde que tengo consciencia. En mi infancia, soñaba con que algún día no muy lejano, incluso nosotros podríamos viajar al espacio….En mi adolescencia, ya me conformaba con que el ser humano pisaría la superficie de Marte por las fechas en las que escribimos en este post, o como mucho en el 2020.
    Dudo mucho que en el transcurso de mi vida vea una expedición tripulada a la superficie de Marte. Los EEUU vivían en el «culmen» de su dominio imperial en la década de los 60, y tuvieron la capacidad y decisión de afrontar el proyecto Apollo.
    Ahora mismo; la civilización se encuentra en una encrucijada de problemas como no ha tenido nunca en su historia…y que la pueden conducir a una nueva era de avances científicos y sociales; o a un largo período de caos, y decadencia.
    La superpoblación, el cambio climático, la contaminación de mares y tierras, la transición a una era post-petróleo…son entre otros unos retos titánicos que debemos afrontar y resolver de una manera favorable para los intereses de nuestra especie; o me temo que vuestros nietos, olvidarán que en el pasado siglo XX, nuestra especie intentó viajar a la última frontera.

  2. Es evidente que explorar Marte requiere un esfuerzo, pero mas que economico, politico. Si ningun presidente se moja, no habra viaje.

    Quizas si los chinos se ponen las pilas y se deciden a ir a la Luja o a Marte, eso sirva como empujón a los USA y se decidan de una vez a efectuarlo.

    Y por favor Elon desarrolla rapido, fiable y barato tu Falvon Heavy, que no veo mucho futuro al SLS. (Si hace lo que promete, a una fracción del costo del SLS, pienso que puede ser el vector principal para el viaje tripulado a Marte)

  3. Independientemente si puede hacerse o no una misión tripulada a Marte, creo que no tiene sentido. Apoyo las misiones robóticas y, por lo demás, los sistemas de mantenimiento vital de la astronave Tierra tiene graves problemas . Claramente el presupuesto debe aplicarse a resolver estos urgentes problemas. Un robot puede hacer lo mismo e incluso mejor que un humano y con un costo infinitamente menor. Lo otro sería puro ego: «lo hicimos» «Bravo¡¡¡» y después que? Pasaríamos las próximas generaciones recordando con nostalgia que pusimos un pie en Marte. Sería más show que ciencia con la posibilidad (muy real) de que algo salga mal.

    1. Un robot podrá hacer mejor el trabajo pero no tiene ni la décima parte del factor «wow» que ver a un ser humano en otro mundo… Al contemplar un modelo de ingeniería del Curiosity lo más fascinante que pudo decir mi esposa fue «ah, mira, es del tamaño de nuestro coche!», una foto y a lo que sigue… Y fuimos de los que nos deducimos a verlo cuando el resto de la gente pasaba a su lado más bien con indiferencia. Al gran público poco le entusiasman las misiones robóticas y buena parte del financiamiento público está condicionado por ese factor, nos guste o no…

      1. Si dependemos del «entusiasmo del gran público» estamos perdidos. De lo que se trata, en principio, es de hacer ciencia. Ya tuvimos nuestro «show lunar» que costó miles de millones. Demostramos que se puede vivir y trabajar en la Luna, soñamos con volver algún día, etc, etc. Pero que quedó -científicamente hablando- de todo esa historia que hoy recordamos con nostalgia? Quizás mucha información útil para astrónomos y geólogos y para el resto de los mortales algunos avances tecnológicos fruto del desarrollo de los equipos usados para las misiones Apollo. Valió la pena la relación costo-beneficio? De no haber existido una «guerra fría» hubiésemos igualmente puesto un pié en la Luna? son solo algunos interrogantes que me planteo y uno puede especular al respecto.
        Por eso, reitero que ir -y volver- a Marte es complejo, muy caro y riesgoso. Y todo para que? Supongamos que llegamos a la conclusión que hubo vida ( o mejor aún hay vida) en Marte. En que cambian las cosas en la astronave Tierra? Naturalmente hay también que considerar que el lobby empresarial/científico podría obtener muchos beneficios de un negocio multimillonario, pero yo creo que hay que destinar los dineros del contribuyente a solucionar los problemas acá abajo, donde positivamente hay vida, aunque lamentablemente la estamos destruyendo.

  4. Creo recordar que a finales de los 90 escuche una entrevista del que era entonces representante de la NASA en España el señor Luis Ruiz de Gopegui(seguro que la gente del mundillo les sonara)…En la que decia que el viaje a Marte pasaba por regresar a la luna,ya que es hay donde se desarollaria la experiencia y la tecnologia necesarias…Hablaba ademas que costaria entre 50 y 100 Billones de las antiguas pesetas…Creo que la gente esta engañada y fuera de la realidad al poner fechas al viaje a Marte como 2030 o 2040..jejeje…No hay nada echo,no hay nada desarrollado..Claro que se podran resolver…Pero esta todo sin empezar…..Yo no lo vere…Y esta generacion tampoco…De poder hacerse se hara a finales de los 2060 o 2070….Si existe humanidad todavia y no se la han comido otros problemas como el terrorismo mundial de los fanaticos enfermos que quieren que volvamos a la edad media o a saber que otros problemas habra….De momento conformaros con estafadores como Mars One o Mars Polar que os hacen soñar y que no entiendo como desde el momento cero no se les paran los pies…

  5. Estoy de acuerdo con los que han dicho que mucho lógico que ir a Marte sería volver a la Luna, que puede ser nuestro gran campo de entrenamiento para la exploración espacial. Haciendo una analogía con los viajes de exploración del siglo XV y XVI, primero hubo que llegar a Canarias y establecerse allí para utilizando a las islas como base llegar a América. Recordemos que la última misión apolo fue del año 72, hace ya la friolera de 43 años. Quizás lo que haya pasado és que en los años 60 y 70 los cientificos esperaban una revolución tecnológica en el campo de la exploración espacial, que hiciera los viages mucho más rápidos, seguros y baratos, esa revolución por desgracia no se ha producido, los cohetes actuales son(con mas chatarra electrónica eso si) basicamente los mismos que hace cuarenta años.

    1. 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…

Deja un comentario