El objetivo de la DRA 5.0 es concebir los sistemas y operaciones que serían necesarios para llevar a cabo las tres primeras misiones tripuladas a Marte. Estas misiones tendrían lugar en oportunidades de lanzamiento consecutivas. La arquitectura elegida podrá ser la base de una presencia permanente en el planeta rojo si existe la voluntad política para ello, pero el informe se centra en sólo tres misiones para simplificar el estudio de la gestión del proyecto.
Objetivos primarios de una misión a Marte (NASA).
En su momento ya describimos el borrador de la DRA 5.0 en detalle, pero podemos recordar que esta propuesta se basaba en tres tipos de naves lanzadas mediante el Ares V: SHAB (Surface Habitat), DAV (Descent/Ascent Vehicle) y MTV (Mars Transit Vehicle).
El MTV (arriba) y los dos vehículos no tripulados (SHAB y DAV) dentro de su cofia para aerocaptura (NASA).
El MTV (NASA).
Análisis de los vehículos tripulados (NASA).
Detalles del SHAB (NASA).
Todos los vehículos usan etapas de propulsión nuclear térmica (NTR) con hidrógeno líquido. El SHAB y el DAV, junto con sus respectivas etapas de escape, son ensamblados en LEO mediante acoplamientos automáticos y parten hacia Marte en 2035, dos años antes que la primera misión tripulada. Ambas naves realizarán aerocaptura y entran en órbita marciana. El DAV descenderá a la superficie, pondrá en marcha su reactor nuclear y empezará a sintetizar el combustible de la etapa de ascenso. Dos años después, la tripulación de seis personas se montará en una Orión modificada (la versión actual sólo puede llevar a cuatro personas) y se acoplará en LEO al MTV, para poner luego rumbo a Marte. El MTV entraría en órbita marciana usando motores NTR y la tripulación pasaría al SHAB, en el cual descenderían hasta el lugar de aterrizaje del DAV. Tras realizar su misión de año y medio, se montarían en el DAV y se acoplarían al MTV, el cual se dirigiría finalmente a la Tierra.
Esquema de la DRA 5.0 (NASA).
Esquema temporal de la DRA 5.0 (NASA).
Trayectoria de ida (izqda.) y durante la estancia en Marte (NASA).
Si en el resumen que pudimos ver hace ocho meses se sugería que eran necesarios siete lanzamientos del Ares V como mínimo, en el informe final podemos apreciar en toda su magnitud la dificultad de la misión, ya que especifica que se necesitarían nueve lanzamientos de este cohete gigante, una cifra sin duda apabullante.
Detalles de la masa de los vehículos (izqda.) y los lanzamientos necesarios para completar la misión (dcha.).
El informe se encarga de analizar de forma exhaustiva todas las fases de un viaje tripulado a Marte y las tecnologías implicadas. Además, y esto es una novedad en este tipo de documentos, estudia en detalle las principales zonas de aterrizaje desde el punto de vista del retorno científico, así como las mejores estrategias para explorar el planeta rojo. En concreto, se favorece una misión que emplee dos rovers no presurizados y otros dos presurizados para poder maximizar la exploración, teniendo además en cuenta que un astronauta con su traje espacial puede recorrer un máximo de viente kilómetros. Se pone especial énfasis en las medidas para poder evitar la contaminación biológica del planeta rojo y, a la inversa, que la tripulación pueda verse expuesta a posibles microbios marcianos.
El SHAB en Marte llevaría cuatro rovers para que la tripulación explorase la superficie (NASA).
Posibles zonas de aterrizaje (NASA).
Concepto de satélite "areostacionario" para comunicaciones continuas con la Tierra (NASA).
Posibles fuentes de energía para la superficie marciana: solar, reactor de fisión o RTGs (NASA).
El uso de propulsión nuclear en este programa ha sido una de las tecnologías más criticadas, pero la NASA considera que es necesaria, no tanto para reducir el tiempo de la misión, sino como para minimizar la masa de los vehículos. El informe estudió a fondo la posibilidad de emplear propulsión química criogénica, en la que cada etapa TMI (Trans-Mars Injection) emplearía cinco motores RL10-B2.
Los vehículos de la DRA 5.0 con propulsión química criogénica (NASA).
Sin embargo, la penalización en la masa de los vehículos frente a la opción nuclear hubiese sido tremenda: doce lanzamientos del Ares V en vez de nueve, como podemos ver en la siguiente tabla:
Análisis de la DRA 5.0 con propulsión química (NASA).
Comparativa de las masas de los vehículos según se use propulsión nuclear o química (NASA).
Obviamente, la opción química palidece ante las ventajas del empleo de NTR. Las etapas TMI con propulsión nuclear térmica usarían motores tipo NERVA con 110 kN y un impulso específico de 875-950 segundos, algo tecnológicamente fácil de desarrollar. Otra cuestión muy distinta sería crear los sitemas para mantener en estado líquido durante meses el hidrógeno empleado por estos motores, ya que se trata de tecnologías que no existen en la actualidad.
Concepto de TMI nuclear (NASA)
Bonitas imágenes de la integración de los vehículos no tripulados dentro de su cofia de aerocaptura con el Ares V (NASA).
Justamente la semana pasada veíamos una alternativa "barata" a la DRA 5.0 en la que se ponían de manifiesto algunos de los problemas de esta iniciativa de la NASA. Desgraciadamente, estos problemas siguen presentes en el informe final, pese a que el estudio es realmente impresionante en su minuciosidad. Si tenemos ánimo para leernos las más de 500 páginas de los distintos documentos, podremos apreciar que estamos ante una propuesta seria, lo cual es quizás más deprimente aún. Porque, pese al esfuerzo, la NASA no ha conseguido desarrollar una arquitectura de viaje a Marte que sea política y económicamente viable, y menos aún tras el informe de la Comisión Augustine.
Hay que recordar que, además de los nueve lanzamientos del Ares V por misión, la DRA 5.0 necesitaría nuevas instalaciones en el Centro Espacial Kennedy para manejar el incremento de lanzadores usados en la misión.
Nuevas instalaciones para el Ares V: offline stacking facility (arriba) y vertical integration facility (abajo) (NASA).
Por si fuera poco, la DRA 5.0 considera que incluso el Ares V es un lanzador "limitado" para los objetivos de una misión a Marte y sugiere que la NASA debería desarrollar vehículos aún más potentes, toda una fantasía en la actual NASA post-Augustine.
Ciencia ficción: versiones más potentes del Ares V (NASA).
Uno tiene la impresión al leer esta propuesta que la NASA intenta matar moscas a cañonazos y, siguiendo su estilo habitual, quiere suplir la falta de imaginación con la fuerza bruta. En vez de apostar decididamente por tecnologías revolucionarias (ISRU, propulsión iónica, etc), se emplean algunos sistemas relativamente novedosos (propulsión nuclear, aerocaptura, etc.) en una arquitectura por lo demás bastante conservadora. Por ejemplo, no entiendo que no se aprovechen las enormes reversas de hielo bajo la superficie marciana o que no se reduzca la tripulación a cuatro personas. Desgraciadamente, las posibilidades de que la agencia norteamericana logre hacer realidad esta misión son ahora mismo nulas. Lo que sí está claro es que el estudio DRA 5.0 permanecerá como una referencia indiscutible para futuras propuestas de misiones tripuladas a Marte durante las próximas décadas. Una vez más, deberemos seguir esforzándonos si queremos concebir una pripuesta viable.
No comments:
Post a Comment