El Autoestopista Del Cometa De La NASA Haría Un Recorrido Por Pequeños Asteroides Y Cometas

El cometa Hitchhiker de la NASA está en la Fase I

Este concepto artístico muestra al cometa Hitchhiker, una idea para viajar entre asteroides y cometas utilizando un sistema de arpón y correa. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Cornelius Dammrich

El cometa Hitchhiker se encuentra en la fase I del estudio a través del NASA Programa de conceptos avanzados innovadores. Su objetivo es utilizar la energía cinética de los cometas y asteroides para entrar en órbita y aterrizar en ellos.

Ir de un cuerpo del sistema solar a otro no es fácil. Tienes que descubrir cómo aterrizar tu nave espacial de manera segura y luego ponerla en camino hacia el próximo destino. La parte del aterrizaje es especialmente complicada para los asteroides y cometas, que tienen poca atracción gravitacional.

Un concepto llamado Comet Hitchhiker, desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California, presenta una nueva forma de entrar en órbita y aterrizar en cometas y asteroides, utilizando la energía cinética, la energía del movimiento, de estos pequeños cuerpos. Masahiro Ono, el investigador principal con base en JPL , tenía en mente la “Guía del autoestopista galáctico” cuando se le ocurrió la idea.

“Hacer autostop en un cuerpo celeste no es tan simple como sacar el pulgar, porque vuela a una velocidad astronómica y no se detendrá para levantarte. En lugar de un pulgar, nuestra idea es usar un arpón y una correa ”, dijo Ono. Ono presenta los resultados sobre el concepto en la conferencia SPACE del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica el 1 de septiembre.

Un sistema de amarre reutilizable reemplazaría la necesidad de propulsor para entrar en órbita y aterrizar, por lo que quedarse sin combustible no sería un problema, según el diseño conceptual.

Mientras volaba cerca del objetivo, una nave espacial primero lanzaba una correa extensible hacia el asteroide o cometa y se unía con un arpón unido a la correa. A continuación, la nave espacial desenrollaría la correa mientras aplica un freno que recolecta energía mientras la nave espacial acelera.

Esta técnica es análoga a la pesca en la Tierra. Imagina que estás en un bote en un lago con una caña de pescar y quieres pescar un pez grande. Una vez que el pez muerda, soltarás más de la línea con una tensión moderada, en lugar de sujetarla con fuerza. Con una línea lo suficientemente larga, el bote finalmente alcanzará a los peces.

Una vez que la nave espacial iguala su velocidad a la del “pez”, el cometa o asteroide en este caso, está lista para aterrizar simplemente enrollando la correa y descendiendo suavemente. Cuando llega el momento de pasar a otro objetivo celestial, la nave espacial usaría la energía recolectada para recuperar rápidamente la atadura, que acelera la nave espacial alejándola del cuerpo.

Autoestopista cometa de la NASA

El cometa Hitchhiker, que se muestra en esta representación artística, es un concepto para orbitar y aterrizar en cuerpos pequeños. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Cornelius Dammrich

“Este tipo de autostop podría usarse para múltiples objetivos en el cinturón de asteroides principal o el cinturón de Kuiper, incluso de cinco a diez en una sola misión”, dijo Ono.

Ono y sus colegas han estado estudiando si un arpón podría tolerar un impacto de esta magnitud y si podría crearse una correa lo suficientemente fuerte para soportar este tipo de maniobra. Utilizaron simulaciones de supercomputadoras y otros análisis para averiguar qué se necesitaría.

Los investigadores han creado lo que ellos llaman la Ecuación del Autoestopista Espacial, que relaciona la fuerza específica de la atadura, la relación de masa entre la nave espacial y la atadura, y el cambio en la velocidad necesaria para realizar la maniobra.

En misiones que usan propulsores convencionales, las naves espaciales usan mucho combustible solo para acelerar lo suficiente para entrar en órbita.

“En Comet Hitchhiker, acelerar y desacelerar no requieren propulsor porque la nave espacial está recolectando energía cinética del objetivo”, dijo Ono.

Para cualquier nave espacial que aterrice en un cometa o asteroide, ser capaz de reducir la velocidad lo suficiente para llegar de forma segura es fundamental. El cometa Hitchhiker requiere una correa hecha de un material que pueda soportar la enorme tensión y el calor generados por una rápida disminución de la velocidad para entrar en órbita y aterrizar. Ono y sus colegas calcularon que es posible un cambio de velocidad de aproximadamente 0,9 millas (1,5 kilómetros) por segundo con algunos materiales que ya existen: Zylon y Kevlar.

“Eso es como ir de Los Ángeles a San Francisco en menos de siete minutos”, dijo Ono.

Pero cuanto mayor sea el cambio de velocidad requerido para la inserción en órbita, menor será el tiempo de vuelo necesario para llegar de la Tierra al objetivo, por lo que si desea llegar a un cometa o asteroide más rápido, necesita materiales aún más fuertes. Es posible un cambio de velocidad de 6.2 millas por segundo (10 kilómetros por segundo), pero requeriría tecnologías más avanzadas, como una correa de nanotubos de carbono y un arpón de diamante.

Los investigadores también estimaron que la correa tendría que tener entre 100 y 1000 kilómetros (62 a 620 millas) de largo para que la maniobra de autostop funcione. También tendría que ser extensible y capaz de absorber sacudidas, evitando al mismo tiempo ser dañado o cortado por pequeños meteoritos.

Los siguientes pasos para estudiar el concepto serían hacer más simulaciones de alta fidelidad e intentar lanzar un mini-arpón a un objetivo que imita el material encontrado en un cometa o asteroide.

El cometa Hitchhiker se encuentra en la fase I del estudio a través del Programa de conceptos avanzados innovadores (NIAC) de la NASA. NIAC es un programa de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA, ubicado en la sede de la agencia en Washington. El profesor David Jewitt de la Universidad de California en Los Ángeles se asoció en esta investigación. JPL es administrado por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena para la NASA.

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