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Proyecto HOPE [Extra de Viviendo en otros Mundos]

Proyecto HOPE [Extra de Viviendo en otros Mundos]

Cómo construir una colonia en Calisto antes de 2045.

Proyecto HOPE [Extra de Viviendo en otros Mundos]

NOTA: no es propiamente una entrada de la serie “Viviendo en otros mundos”, pero decidí incluirla en el mismo paquete porque trata un tema similar, y de una manera aún más acabada.

¿Cuáles son los mundos más favorables para establecer una colonia humana dentro del sistema solar? Sin duda, dado lo que vimos en otros posteos, la Luna, Marte, o los asteroides. Por lo tanto no es de extrañar que esos tres objetivos aparezcan en todas las estrategias de exploración de las principales agencias espaciales Pero dejemos volar nuestra imaginación por otro momento y preguntémonos cuál podría ser el siguiente objetivo de la colonización humana en una hipotética segunda fase de expansión. Podemos descartar Mercurio y Venus por culpa de sus terribles condiciones superficiales, aunque bien es cierto que ambos mundos poseen zonas potencialmente habitables (los polos en el caso de Mercurio y la alta atmósfera en Venus). También Titán queda descartado dada su extrema lejanía, y porque sus temperaturas todavía son de difícil manejo para nuestra tecnología. Entonces, ¿qué nos queda?

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Una base tripulada en Calisto. A la izquierda, el hábitat de superficie inflable y a la derecha el vehículo con los sistemas ISRU y el reactor nuclear (NASA/RASC).

Esta misma pregunta se hizo un grupo de investigadores de la NASA en 2003 y su respuesta fue… ¡Calisto! Efectivamente, la segunda luna más grande de Júpiter se convirtió de golpe en un destino prioritario para una misión tripulada en el sistema solar exterior. ¿Y por qué precisamente este satélite y no otro? Primero, porque está situado a 1,9 millones de kilómetros de Júpiter. Al ser el satélite galileano más lejano, se halla lejos de los principales cinturones de radiación del gigante joviano. Una colonia en la superficie de Ío o Europa sería científicamente más interesante, pero mataría a sus habitantes en cuestión de minutos u horas. Segundo, porque la gravedad superficial de Calisto es del 12,7 % de la terrestre, lo que minimiza el gasto energético a la hora de viajar hasta su superficie. Y, por último, porque Júpiter es el más cercano de los planetas gigantes, un requisito esencial a la hora de reducir el tiempo de vuelo de una misión tripulada.

Este estudio preliminar sobre la colonización de Calisto recibió el nombre de HOPE (Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration) y fue el resultado de la colaboración de un puñado de entusiastas procedentes de distintos centros de la NASA que trabajaban en el programa RASC (Revolutionary Aerospace Systems Concepts). HOPE intentó determinar los requisitos mínimos para llevar a cabo un viaje tripulado a Calisto de ida y vuelta en menos de cinco años. De acuerdo con HOPE, al menos tres astronautas vivirían durante tres meses en la superficie del tercer satélite más grande del sistema solar a partir de 2045.

La misión básica de HOPE transcurriría de la siguiente forma. Primero se construirían tres naves interplanetaria en el punto Lagrange L1 del sistema Tierra-Luna con una masa de unas 250 toneladas cada una. Habría tres tipos de vehículos: de carga, de combustible y tripuladas. Las naves de carga y combustible usarían propulsión eléctrica nuclear (NEP) y tendrían propulsores magnetoplasmadinámicos (MPDT) alimentados por reactores nucleares de fisión de tipo Brayton de 6,4 MW de potencia refrigerados mediante xenón y helio. Los motores MPDT usarían hidrógeno líquido como propelente.

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Nave de carga de HOPE (NASA).

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Elementos de la nave de carga (NASA).

Por su parte, la nave de combustible llevaría hasta 195 toneladas de hidrógeno. Ambos vehículos serían enormes, con una longitud de 135 metros (la ISS mide unos 110 metros). Estas dos naves partirían primero y viajarían hacia Júpiter durante tres años con el fin de situar en la superficie de Calisto el hábitat para la tripulación y el vehículo con los sistemas ISRU (In-Situ Resource Utilization) para extraer oxígeno e hidrógeno del hielo de la corteza de Calisto. La nave con combustible permanecería en órbita de Calisto para el viaje de regreso de la nave tripulada.

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Nave de combustible (NASA).

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Partes de la nave de combustible (NASA).

El vehículo con tripulación o PCTV (Piloted Callisto Transfer Vehicle) usaría tres motores nucleares bimodales (BNTR), capaces de funcionar como motores nucleares térmicos (NTR) para maniobras de alto empuje como para generar energía eléctrica -más de 30 kW- gracias a los reactores de fisión de cada motor. Tras partir del punto L1, la nave PCTV pondría rumbo a Júpiter. La tripulación viviría en un hábitat inflable de 40 toneladas y 12,2 metros de longitud durante el viaje. La nave giraría para proporcionar a la tripulación de seis personas un ambiente de 1 G aproximadamente. La PCTV se situaría en órbita alrededor de Júpiter y, posteriormente, alcanzaría una órbita circular de 500 kilómetros de altura sobre Calisto. En vez de propulsión nuclear térmica, el equipo de HOPE también jugó con la idea de dotar al vehículo de sistemas de propulsión mediante VASIMR o fusión nuclear, unas tecnologías que hoy por hoy siguen siendo ciencia ficción.

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Sistemas de propulsión estudiados para la nave tripulada a Calisto PCTV (NASA).

Una vez en órbita, tres de los seis tripulantes viajarían hasta la superficie en una lanzadera reutilizable de 24 toneladas. Una vez allí vivirían en un hábitat inflable que habría aterrizado meses antes antes a bordo de la nave de carga. Por lo tanto, sería necesario que la nave de carga llevase dos naves a la superficie de Calisto: una planta ISRU de 38 toneladas en total con un reactor nuclear de 250 kW de potencia eléctrica y el hábitat de superficie inflable de 34 toneladas. El hábitat debería estar situado a más de un kilómetro del reactor para reducir al mínimo la dosis de radiación sobre los astronautas. Otra opción más conservadora, y que también fue evaluada en una fase posterior, consistía en utilizar el mismo sistema de propulsión NEP con motores MPDT también para la nave tripulada, aunque con un reactor más potente de 8,2 MW. En este caso, la nave de carga llevaría la lanzadera de superficie para reducir la masa final de la nave PCTV.

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Nave tripulada PCTV con sistema de propulsión NEP (NASA).

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Partes de la nave tripulada en versión NEP (NASA).

La tripulación se movería sobre la superficie llevando a cabo todo tipo de experimentos científicos usando rovers no presurizados y contarían con la ayuda de robots humanoides. Y ya metidos a pensar a lo grande, los creadores de HOPE no descartaban que se realizasen misiones de exploración remotas en Europa mediante robots teleoperados desde Calisto aprovechando el prácticamente nulo desfase en las comunicaciones.

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Hábitat de superficie de Calisto (izquierda) y lanzadera orbital (derecha) (NASA).

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Explorando Calisto (NASA).

Una vez concluida su misión, los astronautas usarían la lanzadera – cargada nuevamente con combustible gracias a los sistemas ISRU – para regresar a la órbita, donde se acoplarían al PCTV. Durante la estancia en la superficie la nave tripulada habría cargado sus depósitos de hidrógeno gracias a la nave de combustible que ya estaría en órbita de Calisto. Finalmente, tras casi dos años de viaje de regreso, los astronautas reentrarían en la atmósfera terrestre en una cápsula, aunque la nave PCTV volvería al punto L1 para ser reutilizada. La duración total de la misión tripulada sería de 4,97 años, de los cuales 123 días serían en la superficie de Calisto.

HOPE tuvo una vida muy breve y nunca pretendió ser nada más que un estudio conceptual sin demasiadas aspiraciones, pero sin embargo nos invita a reflexionar sobre las limitaciones de la colonización humana dentro del sistema solar. Y, aunque la ciencia nunca fue uno de los objetivos prioritarios, paradójicamente el tiempo ha hecho que una misión similar a HOPE sea ahora más interesante que hace una década. Ganímedes y Calisto son ejemplos de mundos con océanos de agua atrapados bajo una gruesa corteza de hielo, un tipo de mundo que podría ser muy común en el Universo. Esto explica que su estudio sea fundamental para evaluar la habitabilidad global de nuestra Galaxia. Como consuelo, y a falta de HOPE, siempre nos quedará la futura sonda europea JUICE.

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La sonda JUICE, nuestro consuelo por no poder ver al proyecto HOPE hecho realidad (por lo menos, de momento).

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Infografía: viviendo en Calisto.

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http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18470507/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Mercurio.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18476652/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Venus.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18487247/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Luna.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18502383/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Marte.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18522035/Viviendo-en-otros-mundos-del-sistema-solar-Ceres.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18542478/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Europa.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18548026/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Titan.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18563094/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Encelado.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18572642/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Titania-Miranda.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18588377/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Triton.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18591781/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Pluton.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18593681/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Halley.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18604744/Viviendo-en-otros-mundos-del-Sistema-Solar-Eris.html

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18723906/Viviendo-en-otros-mundos-Kepler-186f-Fin-de-Jornada.html

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