Las velas solares son uno de los métodos de propulsión más interesantes a la hora de moverse por el Sistema Solar. No obstante, al funcionar gracias a la presión de radiación de la luz solar, su eficiencia disminuye a medida que nos alejamos del Sol. Por eso, Mercurio es un destino ideal para una vela solar. Y no solo porque a esa distancia del Sol —46 a 70 millones de kilómetros— una vela solar genera más empuje, sino porque además alcanzar Mercurio es muy complicado en términos energéticos por hallarse tan adentro del pozo gravitatorio de nuestra estrella. Mercury Scout es una propuesta de misión de bajo coste del centro Marshall de la NASA que intenta aprovechar estas ventajas.
Mercury Scout tendría tres objetivos: levantar un mapa de la distribución de minerales de la superficie de Mercurio, obtener imágenes en alta resolución (de hasta 1 metro por píxel) y fotografiar los depósitos de hielo de los cráteres en sombra permanente de polo. Los depósitos de hielo negro de Mercurio son mucho mayores que los de la Luna (hasta 3 x 1015 kg), pero, lógicamente, hay mucha incertidumbre sobre sus características. Precisamente, lo interesante de Mercury Scout es que podría usar la vela solar para arrojar luz sobre estos depósitos. Literalmente. La idea es emplear la vela como espejo para iluminar los fondos de los cráteres en sombra permanente donde se encuentra el hielo cubierto de materia orgánica.
La vela solar tendría un área de unos 2500 metros cuadrados aproximadamente y tendría un espesor de 2,5 micras, con la superficie cubierta de aluminio (polvo de aluminio CP1, un material usado en el escudo térmico del telescopio James Webb). La vela estaría separada en cuatro secciones y podría llevar una carga útil de 365 kg. La vela sería muy parecida a la de la sonda Solar Cruiser, una vela solar de 1653 metros cuadrados del centro Marshall de la NASA propuesta para ser lanzada en 2025 que, lamentablemente, terminó por ser cancelada en 2023. De este modo, Mercury Scout podría utilizar las tecnologías desarrolladas para este malogrado proyecto.
La instrumentación incluiría un espectroscopio infrarrojo para analizar la composición de la superficie entre 4 y 8 micras, con especial énfasis en los silicatos y sulfatos, una cámara de alta resolución similar a la DRACO de la sonda DART. Mercury Scout sería capaz de alcanzar Mercurio en 5,3 años desde la órbita baja o en 3,8 años con un lanzamiento que la situase en una trayectoria de escape (hay gente que piensa que las velas solares solo sirven para alejarse del Sol, pero pueden usarse para aproximarse reduciendo la velocidad orbital, del mismo modo que un barco de vela puede navegar en múltiples direcciones orientando la vela con respecto al viento). Una vez en Mercurio tardaría 50 días hasta situarse en una órbita polar elíptica desde donde cartografiar el planeta, una tarea que terminaría en 176 días. La misión podría durar un mínimo de diez años, ya que a diferencia de otras sondas, Mercury Scout no estaría restringida por la cantidad de combustible, sino por la degradación de la vela (por lo visto, si se añade una capa de cromo a la vela se podría aumentar su vida útil).
Mercury Scout es una misión interesante, pero el problema es que el planeta más pequeño del Sistema Solar dista de ser una de las prioridades de la comunidad científica y, además, en los próximos años la misión europea BepiColombo estudiará este mundo de forma exhaustiva. Por el momento, la única vela solar interplanetaria que ha despegado ha sido la IKAROS japonesa y el único proyecto de sonda que empleará una vela solar sigue siendo la OKEANOS, también de JAXA, aunque en vez de Mercurio se dirigirá a los asteroides troyanos de Júpiter.
Referencias:
- https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/2314.pdf
- https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2023/pdf/1607.pdf
Lo primero, es muy poético pensar en emplear una vela de barco (para impulsarse) como vela de cera (para iluminar) se le habrá ocurrido a un hispanohablante? mas que nada porque en inglés esa rima no existe Sail y Candle no son como Vela y Vela….
mmmm vale, ahora mas en serio.
Tengo una duda.
Si se utiliza la vela para iluminar las zonas oscuras de los polos de Mercurio, entiendo que hará también como una lente lente enfocando dicha luz y tratando de no dispersarla en un área muy grande. Teniendo en cuenta la ausencia de atmosfera en mercurio y la diferencia de temperatura entre zonas iluminadas y zonas de perpetua oscuridad como las propuestas para ser iluminadas por la vela…¿Qué temperatura se alcanzaría en las zonas iluminadas por la Vela? ¿no provocaría la sublimación instantánea de muchos compuestos químicos (como el hielo) que pueda haber en esas «islas» de oscuridad y frío perpetuo?
A la velocidad que va la sonda no creo que la luz de su vela al pasar acumule suficiente energía en la superficie de Mercurio como para fundir o sublimar nada. Con suerte un poco de la luz reflejada llegará a los sensores.
Ya veo Pablo que tras una noche en vela has desvelado el peligro de enfocar la luz de la vela solar para “ve la ….zona velada” de los polos mercurianos.
El calor dependerá del tiempo que ilumine una zona. Como me imagino que estará en órbita no creo que sea suficiente para vaporizar los depósitos que pueda desvelar a su paso.
Cierto es que la cercanía al Sol hará que su reflejo sea más intenso que en nuestro planeta pero la superficie no es tanta y no parece configurarle para producir un efecto de concentración focal.
He pensado mientras me encendía una Sail, digo Candle, para meditar al respecto.
Lave la vela si “quiele veeela”
«Vela, velaaa
Veraaás como te ilumiiiinoooo! (Vela..)
Vela velaaa
Veraaás los polos oscuuros»
Me ha venido la cancioncilla a la mente.
Sinceramente, me imagino esto de iluminar la superficie similar a ir con la lupa abrasando hojitas y hormigas en el suelo…
Aunque la reflexión de la energía solar no sea super alta ni el tiempo muy largo, la temperatura creo que debería subir bastante al pasar de la oscuridad absoluta a estar iluminado por la ausencia de atmosfera.
Quizá no sea suficientemente para sublimar el hielo pero otros compuestos volátiles no creo que necesiten mucho aumento de temperatura… no sé es como me lo imagino.
Estaría bien saber si hay algún calculo de la cantidad de energía que seria capaz de reflejar la vela y durante cuánto tiempo iluminaría el mismo punto de la superficie.
por comparar, ¿qué diferencia de temperatura puede darse en la ISS entre el lado iluminado con respecto del lado en sombra??
Uau, pues suena interesante…
¿Sería posible un parasol titánico en órbita estacionaria? (teóricamente, en un estilo como de mega ficción, pero siguiendo leyes físicas)
Para descongelar, sublimar charcos en lunas heladas… O a lo mega, mega, destapar algún tapón…
Para perforar hondo, supongo que tendría que ser un máser o láser…
Si pudiese ser, con opciones para molestar poco a las hormiguitas y pulpos alien, ji, ji…👾
Pues, Pablo, la diferencia está en unos 200ºC entre lado iluminado y lado en sombra, en general. Puede llegar a ser más en según qué circunstancias.
Gracias Noel,
Esas diferencias son a 1 UA del Sol, pero la vela estaria a menos de a,4 UA del sol por lo que la energía que la alcance es muy superior.
De hecho, las temperaturas estimadas de mercurio rondan los -180º C en la sombra y en las partes iluminadas del planeta, los 430º C (según la ESA).
El albedo del papel de aluminio de cocina es de 0,9, es decir, refleja el 90% de la radiación que recibe. Imagino que la vela podría tener un albedo algo superior al papel de aluminio. Si reflejase esta radiación en la misma area que tiene sobre la superficie en sombra, seria como si ese área estuviera iluminada por el sol al 90% es decir, si la vela fuera estacionaria podría calentar ese área hasta unos 380º C. Evidentemente ni es estacionaria ni va a «enfocar» su reflejo en un área similar a la propia por lo que la radiación que alcance la superficie en sombra será menor, ¿pero cuanto? si consiguiera valores del 30% creo que ya podría calentar bastante aunque por poco tiempo a su paso.
Si la vela al iluminar consiguiera elevar la temperatura durante unos minutos hasta los 0-50º bastaría para tener agua líquida… no me parece tan descabellado que durante unos minutos se puedan liberar volátiles o fundir pequeñas cantidades de agua.
Pues realmente a mí me da la misma impresión. Sin atmósfera, un rayo de luz relativamente intenso, aunque pase rápido, debería ser capaz de sublimar sin muchos problemas la capa más superficial de cualquier depósito de volátiles congelados…
Hola Pablo.
Segun la ESA la temperatura de Mercurio oscila entre -180º y +430 y eso debe depender del angulo al que llega a la superficie, si llega.
Deduzco que si no llega hay -180, como los -200º en orbita terrestre a la sombra.
Suponiendo que la vela tenga una reflectividad del 100% y el rayo caiga perpendicular a la superficie, sin dispersion ni concentracion, llegarian tambien 430º.
Una temperatura bastante disruptiva.
Por cierto, a Mercurio llega 6.6 veces la luz que llega a la Tierra, pero el calor que llega no esta numericamente alineado con la luz debido a que los cuerpos pierden ese calor.
O lo acumulan
OT: Esto sí que sería disruptivo: ¿se imaginan si pudiéramos desarrollar un prototipo funcional de un motor warp?. Por ahora nos conformamos viéndolo en series y películas de sci-fi.
https://www.elconfidencial.com/tecnologia/novaceno/2024-04-16/warp-drive-fisica-naves-espaciales-velocidad-de-la-luz_3866945/
Buenos cielos!.
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Es que, incluso aunque dicho motor no fuese súper lumínico, pero permitiese alcanzar una fracción apreciable de la velocidad de la luz (por ejemplo de 0.5c a 0.75c), ya sería la hostia.
Abriría todo el Sistema Solar hasta sus confines, en viajes de máximo unas semanas a cualquier destino (incluso al Oort), y abriría los viajes interestelares a las estrellas cercanas, pongamos, en un radio de 20 años luz (tanto a sondas como, si se descubriese algo que mereciese la pena, tripulado).
Peeeero…
Imagina poder visitar Próxima Centauri y su supuesto planeta, estudiar de cerca la enana blanca Sirio B, o la de Van Maanen, e incluso los posibles sistemas planetarios de las estrellas parecidas al Sol, como Procyon, Tau Ceti, 82 Eridani…
Vamos, una gozada. 83 sistemas estelares, 109 estrellas (en 20 años luz a la redonda), enanas rojas, blancas, anaranjadas, amarillas, una clase espectral A (Sirius A), docenas, quizá cientos, de planetas… Espaciotrastorgásmico…
Buuuf… El autor del artículo es Omar Kardoudi, con diferencia el peor redactor de temas no políticos de EL CONFIDENCIAL. Kardoudi y rigor no caben en la misma frase, el tío es un sensacionalista del copón, usa fuentes como poco cuestionables y ha dado muestras sobradas de que en temas aeroespaciales no sabe de lo que habla.
Tomad el artículo con pinzas.
Gracias Noel y HG por sus apreciaciones.
Noel, estoy de acuerdo, un motor sublumínico que alcanzase esas velocidades en un tiempo razonable (sin importar su tecnología) sería sensacional. Ya quisiera verlo antes de abandonar este mundo, pero por ahora es solo sci-fi.
HG, no tengo referencias del redactor, me pasó el enlace al artículo una amiga que sabe que soy fan de Star Trek y me pareció divertido compartirlo por estos lares. Lamentablemente últimamente hay mucho título sensacionalista en noticias de divulgación científica, ni que hablar de artículos redactados por IA, o aún peor, redactores desinformados sin fuentes, con fuentes flojitas de papeles o mal interpretadas. Estos días vi uno que «hablaba» de Venus y tenía un foto de Júpiter…
Buenos cielos!.
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Ayer mismo publicaron un posible planeta candidato en la binaria de Gliese 65, por ejemplo. A 8 años luz 🙂
https://arxiv.org/abs/2404.08746
Me fío de lo que dice Francis Villatoro sobre este tipo de motores:
https://francis.naukas.com/2021/12/10/sobre-la-supuesta-observacion-de-una-burbuja-de-curvatura-de-alcubierre-white/
«Sobre la supuesta observación de una burbuja de curvatura de Alcubierre–White
…
fabricar una burbuja warp de Alcubierre requiere cantidades de energía descomunales; una burbuja con unos metros de diámetro (para que quepa una persona dentro) necesitaría una energía negativa total equivalente a varias masas solares. Si dicha energía se acumulara en una región de pocos kilómetros acabaría formando un agujero negro. Lo segundo, la burbuja warp solo permite alcanzar velocidades superlumínicas en su interior; para un observador exterior la burbuja se mueve a velocidades sublumínicas. Para viajar a Plutón desde la Tierra habría que usar una burbuja tan grande como la órbita de Plutón»
IT
https://x.com/nasaames/status/1780653707983540267?s=61&t=4Q9N_LM8AEg7D0UcA2aTiw
Muy buen artículo y off topic.
Nelson abre la veda del Mars Sample Return al mejor postor y el JPL tiembla.
https://arstechnica.com/space/2024/04/nasa-says-it-needs-better-ideas-on-how-to-return-samples-from-mars/
No hay soluciones mágicas y efectivas. La sonda lo único que necesita es más dinero, como pasó con el Webb.
El JPL como entidad naturalmente tiende al overengineering. Saca soluciones cojonudas, pero no tienden a la solución más eficiente.
Hay una infinidad de maneras de traer las muestras, las hay de más caras y más baratas, de estúpidamente complejas a brillantes, simples y elegantes.
Si en lugar de pedirle la solución a una entidad, todo el mundo puede poner propuestas, es muy probable que se encuentren maneras más eficiente y que el mismo JPL le de una vuelta de tuerca a su solución.
No hay soluciones mágicas, pero para nada tiene que costar 11billones. La competición es sana.
Opino igual. Hay cierta inercia en ciertos ámbitos/entidades/empresas a hacer las cosas de X manera porque funcionó en el pasado, porque siempre se ha hecho así, etc…
Hacer las cosas como siempre no significa hacerlas bien, o lo más eficiente posible, o de la mejor forma. Solo significa hacer las cosas como siempre.
Ojo, que NO es una crítica al JPL ni de lejos (ya quisieran MUCHAS agencias y universidades e institutos tecnológicos lograr algunas de las cosas que ha construido JPL).
Pero como dices, Jimmy, hay tendencias y una de ellas puede ser la que comentas, el overengineering. O el repetir formas de hacer las cosas que funcionaron (cojonudamente) en el pasado pero que en la actualidad se podrían mejorar y que no se hace… porque funcionó así antes.
Siempre se dice que dos cabezas piensan mejor que una… y eso debe ser cierto en cuanto a entidades, de forma que solicitar que cualquiera aporte ideas puede abrir caminos que a otros jamás se les ocurrirían, y no por falta de inteligencia o capacidad, sino por inercia adquirida de hacer las cosas de X forma.
Es que lo quieren todo: más rápido y más barato, y eso es ciencia ficción.
Puestos a hacer ciencia ficción propongo una solución dentro del tema para matar varios pájaros de un tiro.
Ingredientes:
– Orbitador
– Vela solar
– Aterrizador marciano
– Helicóptero marciano
– Cohete de de combustible sólido para retorno de muestras
– Cápsula de muestras
– Cápsula con escudo térmico y paracaidas
Procedimiento:
– Se lanza todo junto hasta LEO
– Se despliega la vela
– Si hay suerte de que ninguna chatarra espacial rompa la vela, alcanzamos con esta la velocidad de escape.
– Nos dirigimos a una órbita cercana al Sol, pasando cerca de Mercurio.
– Con el reflejo de la luz del Sol en la vela iluminamos uno de sus polos y lo examinamos.
– Obtenemos asistencia gravitatoria del Sol a la vez que lo exploramos de cerca.
– Nos dirigimos a Marte, ayudados por la fuerte radiación solar.
– Frenamos en las capas altas de la atmósfera con la vela, hasta quedar en una órbita baja.
– Desciende el aterrizador cargado con el helicóptero y el cohete.
– El helicóptero recoge las muestras del suelo y de Perseverance, y las entrega al cohete.
– El cohete sube hasta la órbita y deja la cápsula de muestras.
– El orbitador recoge la cápsula y se dirige a la Tierra, impulsado por la vela solar.
– Frenamos en la termosfera con la vela hasta quedar en LEO.
– Soltamos la cápsula con las muestras para que descienda a Tierra dentro de la cápsula con escudo térmico y paracaídas.
– El orbitador, con el impulso de la vela, asciende a una órbita segura, a la espera de otra misión.
En general, mola la misión, pero… dudo que la vela aguante un frenado atmosférico incluso contra las capas más altas de la atmósfera de Marte y la Tierra (a una densidad suficiente para provocar un frenado que permita entrar en órbita).
Esas velas están hechas de material finísimo, mucho más fino que un cabello… la menor tensión aerodinámica en ellas y seguro que se rasgan…
Un ejemplo de la infinita cantidad de soluciones al problema, aunque no la más eficiente ni barata.
Hombre, barata no sería, ni de guasa… ¿pero eficiente? Dos planetas (tres si Venus pillase a mano) y el Sol estudiados, un amartizaje y recuperación de muestras y envío a la Tierra en UNA SOLA misión… si eso no es eficiencia!!
Jajaja.
Distracciones. El objetivo es traer las muestras.
Y hablando de futuras misiones espaciales: revelada la carga útil de la escuela misión de china ala cara oculta de la luna https://twitter.com/EnsedeCiencia/status/1780741871607701708?t=vklzQT-utKnmWhSvM5B9VA&s=19