Cada cierto tiempo, los medios nos regalan una de esas noticias espaciales que parecen sacadas de una película: «un científico descubre por accidente un atajo a Marte que podría reducir la duración del viaje a la mitad». Hablamos del artículo Using asteroid early orbital data for rapid Mars missions, del físico brasileño Marcelo de Oliveira Souza, de la Universidad Estatal del Norte de Río de Janeiro (UENF), y publicado en abril de este año en la revista Acta Astronautica. ¿Estamos ante una revolución? Bueno, como casi siempre que un artículo de mecánica orbital alcanza la prensa generalista, la realidad es bastante menos espectacular que el titular. Y conviene analizarlo con calma, porque lo que se ha dicho haría fruncir el ceño a cualquier ingeniero de trayectorias.
Recordemos que el viaje a Marte suele durar unos 10 meses usando trayectorias de mínima energía —órbitas de transferencia de Hohmann— en ventanas de lanzamiento que se dan cada 26 meses, cuando la posición de los dos planetas es la adecuada. La duración precisa dependerá de la ventana de lanzamiento, pero, sobre todo, de la energía Delta-V, que estemos dispuestos a gastar. Podemos reducir la duración de un viaje a cualquier cuerpo celeste todo lo que queramos, simplemente gastando más energía, que en el caso de un cohete químico significa más propelentes (obviamente, a estas escalas no nos vamos a meter en territorio relativista). En astrodinámica, la relación matemática que determina cómo interceptar un punto específico en el espacio en un momento determinado se conoce formalmente como el Problema de Lambert, un intrincado cálculo de valores límite que ha sido el pilar del diseño de misiones desde el inicio de la era espacial.
La premisa del trabajo es la siguiente. Souza estaba en 2015 examinando órbitas preliminares de asteroides cercanos a la Tierra y se fijó en el 2001 CA21, un objeto potencialmente peligroso de unos 600 metros de diámetro y órbita marcadamente excéntrica (e = 0,775, con un perihelio en 0,37 UA y un afelio en 2,95 UA). El asteroide se observó únicamente durante tres días en febrero de 2001 —solo 13 observaciones astrométricas en total—, lo cual produjo una solución orbital muy preliminar que, con datos posteriores y mejor analizada, resultó bastante distinta a la real. Esa primera solución cruzaba tanto la órbita de la Tierra como la de Marte y tenía una inclinación reducida respecto a la ecíptica (el plano de la órbita terrestre). Souza decidió tomar está «órbita fantasma» inicial como una especie de «plantilla geométrica» sobre la cual buscar transferencias rápidas Tierra-Marte mediante el clásico problema de Lambert, restringiendo las soluciones a estar dentro de 5° de inclinación respecto a dicho plano. Aplicado a las ventanas de lanzamiento a Marte de 2027, 2029 y 2031, esta última daba números muy favorables. De ahí aparecen las cifras que han disparado los titulares: una misión de ida y vuelta a Marte en 153 días, con 33 días de ida, 30 en la superficie marciana y 90 de retorno; o una alternativa «menos exigente» de 226 días en total (con 56 días de ida).
Hasta aquí, todo suena impresionante. El problema empieza cuando uno mira los requisitos energéticos. Para hacer ese trayecto de 33 días el artículo comenta que hace falta una velocidad de partida del orden de 32,5 km/s respecto a la Tierra, y llegar a Marte a unos 30 km/s. Para que nos hagamos una idea, una transferencia de Hohmann convencional a Marte requiere una Delta-V desde órbita baja terrestre de unos 3,6 km/s, y la nave New Horizons —el artefacto más rápido jamás lanzado desde la Tierra— salió a 16,26 km/s. Lo que Souza propone para su versión «rápida» es el doble de la velocidad de partida de New Horizons, partiendo además con una nave tripulada de varias decenas de toneladas en vez de una sonda de menos de 500 kg. Y la versión «moderada» de 226 días demanda 16,5 km/s, prácticamente la misma velocidad de partida que New Horizons. El propio paper admite que el sistema de aterrizaje marciano no podría disipar semejante velocidad de aproximación (algo que se ha comentado en algunos medios, con razón, como que «está fuera del alcance de los cohetes actuales»). Traducido, esto significa que no existe ni en planos ningún sistema de propulsión capaz de hacer este viaje. Ni Starship ni New Glenn —los dos cohetes que el paper menciona como esperanza— se acercan ni de lejos a esos números.
Pero todo esto no es nuevo. El hecho de que para acortar el tiempo de vuelo se necesite gastar más energía no es algo precisamente novedoso. En realidad, no estamos ante un paper revolucionario que nos diga cómo plegar el espacio-tiempo. La aportación de la investigación de Oliveira Souza es más sutil y radica en cómo aborda soluciones al Problema de Lambert para calcular nuevas trayectorias. Al observar por primera vez un NEO, los parámetros orbitales tienen al principio una gran incertidumbre. Sin embargo, el plano orbital (no solo la inclinación, sino también otros parámetros como la longitud del nodo ascendente y el argumento del perihelio) se determina antes con más precisión. La novedad de la técnica de Souza es usar una restricción de anclaje del plano orbital derivada de la geometría orbital de asteroides y usarla para filtrar posibles nuevas trayectorias a otros planetas basada en Lambert. Como contrapartida, los métodos convencionales de optimización de trayectorias se basan únicamente en la energía de las mismas. Pero la diferencia entre ese matiz técnico y el titular «un científico descubre por accidente un atajo a Marte que podría reducir la duración del viaje a la mitad» es astronómica, nunca mejor dicho.
Referencias:
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576526002456
No hay atajo sin trabajo (siempre se dijo) .
Y comprender bien el tema de hoy aún más complicado.
Gracias Daniel.
(Creí que el truco era subirse al NEÓN y que te llevara).
«El que rodea llega a su casa» se ha dicho también mucho.
Al leer las palabras órbita y asteroide al inicio yo también he pensado en cómo demonios van a utilizar el asteroide para que les lleve a Marte.
Haciendo Auto Stop, jajajaja.
Entonces, confirmamos que no estamos ante el científico de The Martian? Damn!
No dejes que la verdad te arruine un buen titular.
Me pregunto adonde se da ese salto cuántico conceptual entre una curiosidad teórica y el titular científico sensacionalista en la prensa… ¿es propaganda, casual, muestra de ignorancia o todo junto?
Es un caso claro de búsqueda de clickbait por parte de una prensa necesitada de titulares sensacionalistas para que haya visitas con las que justificar las tarifas publicitarias y el impacto en redes. Vamos, lo de siempre: la manipulación periodística de la realidad para que se ajuste a los intereses editoriales. Algo tan viejo como la guerra de Cuba.
Sumemos a esa «necesidad» que el nivel de cultura general -y no hablemos ya del nivel de conocimiento científico- del periodista medio (sobre todo del televisivo y del que trabaja para medios online) no es precisamente para echar cohetes y ya tenemos completo el cóctel. Es lo que hay.
Muy de acuerdo.
Muy bien traído eso de “no es para echar cohetes”!
Y una mision a venus como asistencia gravitatoria, y despues a marte ¿es factible o tambien humo? Como también hace años proponian los medios
Eso sí es factible
Es teóricamente es posible enviar una sonda a Marte con asistencia gravitatoria en Venus. Se suele proponer en misiones de oposición, y tiene la ventaja que se puede incluir en el programa de misión el estudio de Venus. Pero siempre hay detalles que complican este tipo de propuestas y no siempre reduce el tiempo (a veces el tiempo no importa tanto como el ahorro de combustible)
Y también hay que decir que la alineación para hacer la maniobra Tierra-Venus-Marte da oportunidades de lanzamiento cada 19 meses pero según cómo esten ubicados los planetas puedes tardar más, requerir más o mejor energía, hay un poco de todo, algunas configuraciones se dan cada 6 años. No es cómo lanzar a Marte directo que todas las ventanas de lanzamiento son iguales.
Normalmente las asistencias gravitatorias reducen la energía necesaria a cambio de aumentar el tiempo de viaje.
Entiendo que la gracia de este tema es reducir el tiempo ya que son viajes tripulados.
Dos naves? Para carga y para tripulación, la segunda no se mueve por la órbita de mínima energía
Gracias por este artículo que nos hace «bajar a la tierra», o sea: no dejarnos llevar por ilusiones sin fundamento, dadas nuestras capacidades actuales, que de momento están limitadas al uso de cohetes químicos demasiado pesados.
Pienso que deberíamos resignarnos a usar los cohetes químicos solo para alcanzar LEO y para correcciones urgentes de trayectoria u orientación. Para ir más allá lo mejor creo que sería usar fuentes de energía que ya estén en el espacio, por ejemplo: energía solar o energía mecánica de objetos naturales o artificiales que ya estén allí.
Por hacer ciencia ficción:
Quizá se podrían fabricar en el espacio, en órbitas altas y más allá, unas centrífugas aceleradas por energía solar en las que las naves se deslizarían desde el centro de rotación hasta el extremo de un cable muy largo, donde la velocidad fuera muy alta, y desde allí soltarse cuando esté en la dirección del destino, como una piedra en una honda.
Una serie de estas «hondas espaciales» quizá podría hacer la función de un ascensor espacial sin tener que anclar un cable a la Tierra.
La ciencia ficción bien argumentada puede sugerir conceptos e ideas aprovechables.
La simple fantasía, no.
Hay que tener una mirada abierta, cierto, pero también es necesario distinguir estos dos enfoques sin perder el debido sentido crítico.
Creo que todos podemos estar razonablemente de acuerdo.
Siguiendo con la ciencia ficción 🙂
Un cuasi satélite, de esos asteroides que rondan cerca de la Tierra, podría servir de base para una honda espacial. Suelen girar bastante rápido, por ejemplo el 469219 Kamoʻoalewa da una vuelta cada 28 minutos. Como tienen un tamaño en torno a los 100 m, su masa podría dar estabilidad a la honda. «Solo» habría que atarle un cable kilométrico por el que ascendería la nave para que el giro del asteroide le diera velocidad.
A ver qué nos dice el año que viene la sonda Tianwen 2 acerca de Kamoʻoalewa
y qué trae su cápsula con muestras.
https://danielmarin.naukas.com/2025/10/02/tianwen-2-125-dias-en-el-espacio-de-la-sonda-china-mas-secreta/
En este barrio respetamos los principios de mecánica orbital estables y eficientes. Que es eso de meterle 30km/s a nuestros astronautas. A esa velocidad les salta el radar de velocidad que hay entre Tierra y Marte y luego para frenar o metes freno de mano al fallo o la nave se te va a la órbita de Eris.
La nuclear es el camino para nuestro sistema solar
Demasiado complicada y engorrosa. Poco accesible a las empresas comunes.
La propulsión nuclear es inaccesible para una corporación pero no para un estado. Un estado puede contratar a una corporación como SpaceX para lanzar su nave y su reactor a órbita baja al menor coste posible y una vez en órbita tomar el control de la misión e ir a marte de la manera más rápida.
Las empresas que trabajan ese tipo de cosas están contadas con los dedos de una mano. Por tanto, el mercado es reducido y así no es factible pensar que puedan bajar los precios. A un estado siempre le va a costar mucho más el hacer algo relacionado con propulsión nuclear que contratando a empresas que no estén relacionadas con ese tipo de cosas.
Por eso, siempre va a ser algo anecdótico y/o de nicho.
La nuclear (fisión) es el camino. Para el sistema solar y para lo que sea. Hasta dentro de mucho tiempo (generaciones, siglos) que se domine el almacenamiento de antimateria, es lo más potente y eficiente que podemos tener. Ya estaba perfectamente al alcance en los años 70 y no hablemos hoy día con por ejemplo los ciclos de potencia basados en CO2 suprercrítico. Un reactor compacto de categoría megavatio puede alimentar motores eléctricos (iónicos o del tipo que sea) mucho más potentes que los actuales con rendimientos 20 veces mejores que los motores químicos. O incluso más rendimiento, se mencionan Isp teóricos del orden de 1000 000 segundos en motores «fission-fragment» en modo bajo empuje. Y seguramente nos tiremos ya con eso mucho tiempo, seguramente siglos, sin grandes mejoras sobre ello, quizás pasar a fusión. Pero tendremos la capacidad de expandirnos por el sistema solar y quizás lanzar alguna sonda interplanetaria…
Yo creo que siempre será demasiado caro, por lo que siempre resultará en misiones de tipo anecdótico.
Tampoco veo necesidad (ni siquiera posibilidad) de «expandirnos» por el sistema solar.
Más allá de la Luna o Marte, todo es territorio sondas automáticas. Y pocas. Y para Marte o la Luna no necesitamos esa tecnología de propulsión.
Incluso si terminamos dominando la tecnología, resultará en algo ocasional o anecdótico.
Nunca digas nunca. Estaría de acuerdo con tu comentario si se limitara hasta la próxima década. Pero cómo será el mundo (¿seguiremos estando como especie?) en el siglo XXII, ni idea.
«Tampoco veo necesidad (ni siquiera posibilidad) de «expandirnos»» Eso comentó uno de la tribu en afríca hace 75 000 años… y pronto se descubrió que esa no era la naturaleza humana. 😜
Estoy de acuerdo en que la prensa generalista ha equivocado y trastocado el concepto, sobre todo porque se están centrando en el aspecto tripulado de este tipo de misiones y no en su posible uso por sondas no tripuladas.
Enviar una sonda a Marte en 56 días, del tipo New Horizons, una sonda que sobrevolaría Marte a toda pastilla pero que no tiene nada de especial, ni requiere de un cohete nada especial, es potencialmente interesante. Sí, quizá tenga poco sentido práctico, pero ahí queda, no?
¿Se podría combinar con técnicas de aerofrenado / aerocaptura?
Tengo una ocurrencia. Hace unos años hubo un cometa que pasó cerca de Marte. Si te coincide algún tipo de evento así y te coincidiera con la ventana del lanzamiento y la posibilidad de viaje rápido, quizá te merecería la pena el coste de la misión, para sobrevolar el objeto. De otra manera, quizá no podrías.
O quizá, para la siguiente misión tipo New Horizons, hacia los confines exteriores, la haces coincidir con un sobrevuelo de Marte, para impulsarla todavía un poco más y aprovechas una oportunidad de este tipo.
O.T.:
Actualización Starship
Vuelo 12
Lanzamiento 19 de mayo
https://www.spacex.com/updates#starship-v3
Buen resumen
https://x.com/SawyerMerritt/status/2054308310220775515
Muchas gracias Daniel por esta info, no la tenía en el radar. Por lo que parece, este asteroide sería una especie de «bus» del sistema solar interior. El Anuncio de viaje diría «Mercurio-Marte con paradas en Venus y La Tierra» jajaja.
Con respecto al tiempo de viaje, Recordaba que Spirit tardó 6 meses, mucho menos que el tiempo standard. Sería una buena ventana la de ese año? Creo haber leído que el Mariner 6 o el 7 había tardado 4 meses, pero era sólo un flyby. Para sobrevuelos, con un delta-v apropiado no veo tan distantes los tiempos de la propuesta y sin necesitar ningún asteroide de por medio
Bueno, le pregunté a Gemini y la verdades que me sorprendió la respuesta: «Una sonda con la capacidad de delta-v y la velocidad de inyección hiperbólica de New Horizons tardaría únicamente entre 26 y 35 días en cruzar la órbita de Marte y realizar un flyby, asumiendo una ventana de lanzamiento idónea»
Tendría que analizar en detalle los cálculos pero pensaba que rondaría los 70-90 días.
En cualquier caso pasarías zunbando. Algo que para Marte no tiene valor.
En unas décadas puede llegar a ser interesante para un ataque en respuesta a algún intento de independencia! jajaja
Nah, mejor desviar asteroides 😛
Hola maestro! has, o alguien en el chat ha leido, sobre el motor de fusion nuclear Sunbird? británico. Se ve muy bueno para ser cierto, pero pensando en dos o tres décadas podría ser muy interesante.
https://www.youtube.com/watch?v=YyNWNvIEw1A
Gracias por la información, Daniel.
Cuando leí el titular, ya se me levantó una ceja… y me dije que hasta que no dijera nada Dani no me lo creía jkajkajkjakja
A todo esto, cuánto delta-V se podría ganar con una asistencia gravitatoria de la Luna para ir a Marte? Seguro que las ventanas de lanzamiento cada 26 meses se irían al garete de todos modos
Qué gusto ser capaz de entender aproximadamente un 50% del artículo gracias a haber jugado al Kerbal Space Program.
Gran artículo, Daniel.
Has matizado muy bien las interpretaciones iniciales que podían deducirse de este anuncio.
Ahora que has posicionado el asunto en su justa medida, en relación a las grandes expectativas mediáticas que ha generado a nivel público sería constructivo reflexionar sobre unos cuantos aspectos derivados.
Soporte vital durante largos periodos de tiempo, baja o nula gravedad, blindaje frente a la radiación, comunicaciones fiables, capacidad de efectuar maniobras…
Solucionar o mitigar en la medida de lo posible todos estos elementos será algo básico para el sector espacial en lo que se refiere a las misiones tripuladas.
Desde el punto de vista humano es obvio que constituyen requisitos particularmente ciertos en viajes a la Luna y también en estancias prolongadas en nuestro vecindario orbital inmediato. Aunque, no lo duden, sin un sistema de propulsión seguro, eficiente y mucho más rápido que los actuales no habrá nada que hacer cuando pensemos en distancias mayores.
Acortar la exposición al ambiente hostil que ello representa constituye un objetivo prioritario. Este es el Santo Grial de la astronáutica.
Pero recuerden:
Para desarrollar conceptos tecnológicos disruptivos primero hay que imaginarlos.
Por eso las agencias espaciales más innovadoras prestan atención a dicho tema y a toda clase de propuestas, tanto si se trata de ficciones anticipativas como si se refiere a ensayos académicos, e incluso les dedican programas oficiales de seguimiento (NIAC/Nasa Innovative Advanced Concepts, ITSF/Innovative Technologies from Science Fiction, RASC-AL/Revolutionary Aerospace Systems Concepts-Academic Linkage, SIMPLEx/Small Innovative Missions for Planetary Exploration Program, etc…).
Todo esto lo han entendido institutos y sociedades científicas dotadas del mayor prestigio a nivel mundial. En último término, lo que hacen es invertir en el futuro. Sus ingenieros y grupos de estudio tienen muy claro que siempre será mejor poder considerar más opciones útiles en lugar de conformarse con los problemas que hoy nos limitan.
De ahí se desprende que resultaría interesante adoptar un mismo enfoque abierto.
Mentes creativas, desde la debida prudencia argumenten ideas nuevas porque no hay otro camino.
Solo así avanzaremos.
Lo dicho, un artículo muy esclarecedor. Enhorabuena.
>>> La nuclear (fisión) es el camino. Para el sistema solar y para lo que sea […] Y no hablemos hoy día con por ejemplo los ciclos de potencia basados en CO2 supercrítico. Un reactor compacto de categoría megavatio puede alimentar motores eléctricos (iónicos o del tipo que sea) mucho más potentes que los actuales con rendimientos 20 veces mejores que los motores químicos […] O incluso más rendimiento, se mencionan Isp teóricos del orden de 1000 000 segundos en motores «fission-fragment» en modo bajo empuje…
Pregunté al chatbot por este tema y su respuesta es escéptica. Este es un resumen:
“En el espacio no hay aire para enfriar un reactor. La única forma de deshacerse del calor sobrante es mediante la radiación térmica. Aunque el ciclo de CO2 supercrítico sea muy eficiente, siempre habrá calor residual (Segunda Ley de la Termodinámica). Para un reactor de categoría megavatio, necesitas paneles radiadores gigantescos. Esto añade una masa enorme a la nave y puede anular parte de la ventaja de tener un motor más potente. Si el radiador es demasiado grande, la nave se vuelve pesada y difícil de maniobrar.
El CO2 supercrítico es maravilloso pero extremadamente corrosivo y opera a presiones y temperaturas brutales. Mantener la integridad de los intercambiadores de calor compactos durante misiones de 10 o 15 años sin mantenimiento humano es un reto de la ciencia de materiales que aún no hemos resuelto por completo. Una micro fuga en el ciclo del CO2 en mitad del trayecto a Júpiter y la misión termina. Aunque el reactor viaje «frío» (sin actividad nuclear hasta llegar a órbita), el miedo a que un cohete explote en la atmósfera con material fisionable a bordo es un obstáculo burocrático y social masivo. Esto frena la inversión y los lanzamientos de prueba necesarios para perfeccionar la tecnología.
Si un micro meteoroide perfora un tubo del radiador, el CO2 supercrítico que está a una presión altísima se fugaría instantáneamente al vacío. El reactor perdería su capacidad de mover el calor del núcleo hacia el exterior. Si no se detiene la reacción de inmediato el núcleo podría sobrecalentarse y fundirse (meltdown)”.
Sobre los motores de fragmento de fisión su respuesta, más que escéptica, es negativa. Argumenta que estos artefactos se diseñan pensando en que el combustible sea tan fino (láminas o polvo ionizado) para que los fragmentos de la fisión escapen del combustible directamente al espacio. A diferencia de otros motores donde el material radiactivo está sellado, aquí se expulsan fragmentos radiactivos directamente por la tobera. Esto deja una estela de basura nuclear de alta energía por donde pasa, no se podrían utilizar cerca de la Tierra ni de ninguna zona que quieras volver a visitar.
Hombre, lo de la «basura nuclear» cerca de la Tierra, o sea, entendiendo que «en el espacio cercano a la Tierra»… como que es una gran bobada, estando ahí los cinturones Van Allen que tienen MILES de veces más radiación que cualquier «trail» de radiación de un propulsor nuclear…
Y por no hablar de la propia radiación espacial y cósmica. O sea: vale que el asunto nuclear sea «sucio» en superficies planetarias y atmósferas… pero fuera de ahí es como quejarse del humillo de una cerilla estando en medio de un incendio forestal…
No le deis más vueltas para ir a Marte esto
https://www.nasa.gov/directorates/stmd/tech-demo-missions-program/cryogenic-fluid-management-cfm/nasa-industry-prepare-cryogenic-fuel-technology-demo/
33km/s de dV, sólo hay que alargar Starship 10x y ya lo tenemos hecho. Elon, ve sacando el metro.