Estaciones de servicios galácticas

Un equipo de investigadores del MIT propone almacenar combustible en el espacio para futuras misiones.

Cuando las misiones lunares regresen a la Tierra, podrían dejar su carburante de emergencia no usado en un depósito, creando así una reserva extra de combustible. Crédito: Christine Daniloff/ MIT

Según ingenieros del MIT, las futuras misiones a la Luna podrían ser abastecidas por estaciones de gas en el espacio. Una nave espacial podría adosarse a un depósito de carburante, en algún lugar entre la Tierra y la Luna, y recoger un poco de combustible antes de seguir con su viaje hacia la superficie lunar.

Estas “gasolineras” orbitales, podrían reducir el combustible que una nave espacial necesitaría para salir de la Tierra – y con menos combustible a bordo, el cohete podría lanzar cargamentos más pesados, como por ejemplo experimentos científicos más voluminosos.

En las últimas décadas, los científicos han propuestos varios diseños, tales como construir en la Luna una estación de servicio y enviar naves cisternas para rellenar los depósitos flotantes. Pero la mayoría de estas ideas requieren una inversión a largo plazo y un coste muy elevado.

El equipo de investigadores del MIT ha propuesto dos diseños de  depósitos que serían  rentables y que no requieren una gran inversión a largo plazo. Los dos diseños aprovechan el hecho de que cada misión lunar transporta un exceso de carburante en caso de imprevistos – es combustible que sólo se utilizaría en caso de emergencia. En la mayoría de los casos, este combustible de reserva no se utiliza y se queda en la Luna o se quema cuando el equipo entra en la atmósfera.

En su lugar, el equipo del MIT propone utilizar el combustible de provisión de  misiones pasadas para abastecer a las futuras naves espaciales. Por ejemplo, una misión podría dejar su tanque provisional de combustible en un depósito antes de volver a la Tierra. La siguiente misión, en dirección hacia la Luna, puede recoger ese tanque de combustible para utilizarlo en caso de emergencia. Si al final no necesita utilizarlo, puede volver a dejarlo en el depósito para la siguiente misión – el grupo de investigación se refiere a este proceso como un “estado estacionario”.

En un depósito también se puede acumular carburante de reserva de múltiples misiones, a este enfoque se le llama “almacenamiento”. Las naves espaciales en su camino hacia la Luna, llevarían el combustible de reserva como lo hacen normalmente, dejándolo en el depósito, si no lo necesitan, a su vuelta a la Tierra. Así, con el tiempo, el depósito sería una reserva de combustible. De esta forma, si en el futuro se lanzara una gran misión lunar, su cohete no necesitaría una gran cantidad de combustible para el lanzamiento de una carga más pesada. Al contrario, podría parar en el depósito y abastecerse del carburante necesario para su aterrizaje en la Luna.

En el futuro, las misiones lunares podrían explorar las regiones más alejadas de la Luna – como los casquetes polares para buscar evidencias de agua- lo que requeriría que las naves espaciales transporten combustible extra. Crédito: NASA/JPL

Según Jeffrey Hoffman, profesor del departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT: “Sea cual sea el cohete que utilices, te gustaría aprovechar al máximo la capacidad de despegue. La mayor parte de lo que lanzamos desde la Tierra es combustible. Así pues, todo lo que se pueda ahorrar en combustible, se puede reemplazar por cargas más grandes que puedes llevar contigo.”

Hoffman y sus estudiantes – Koki Ho, Katherine Gerhard, Austin Nicholas, y Alexander Buck- presentaron el proyecto del depósito en la revista Acta Astronautica.

Recogidas y entregas en el espacio

Los investigadores desarrollaron una nueva estrategia básica, un poco diferente a la de las misiones Apolo, para volver a enviar hombres a la Luna. Durante la era Apolo, las naves espaciales daban la vuelta a la Luna cerca de su ecuador, esta ruta requiere muy poco combustible y un pequeño cambio de dirección. En el futuro, las misiones lunares podrían tener un enfoque más flexible, con la posibilidad de cambiar de trayectoria para explorar lugares más lejanos de la Luna – como los casquetes polares, para la búsqueda de agua- lo que requiere que las naves espaciales transporten un combustible extra para poder cambiar de órbitas.

Trabajando bajo el supuesto de una estrategia de exploración más global, los investigadores diseñaron un proyecto básico que involucra una serie de misiones independientes, cada una de las cuales exploraría la superficie de la Luna de 7 a 14 días. El plan de esta misión requiere que una nave espacial de vuelta a la Tierra cambie su plano orbital cuando sea necesario. Según este escenario básico, las misiones podrían operar bajo una infraestructura existente, sin depósitos de combustible, lo que quiere decir que cada nave espacial transportaría su propia reserva de combustible.

Los investigadores diseñaron dos depósitos para mejorar la eficacia del escenario básico. En los dos diseños, los depósitos se estacionarían en los puntos de Lagrange – regiones en el espacio entre la Tierra, la Luna y el Sol donde hay un equilibrio gravitacional. Los objetos estacionados en estos puntos se mantienen ahí en equilibrio, guardando la misma posición relativa con respecto a la Tierra y a la Luna.

Hoffman dice que idealmente, para transferir el combustible desde el depósito hasta la nave espacial, sólo se necesitarían unos astronautas o un brazo robótico que agarre el tanque. La alternativa – extraer el combustible de tanque a tanque como se hace para el coche – es un poco más complicado, puesto que los líquidos tienden a flotar en un ambiente sin gravedad. Pero, según Hoffman se podría hacer.

Y añade: “Cuando se estaba construyendo la Estación Espacial internacional, cada vez que había que agregar un nuevo módulo, se tenían que instalar nuevas conexiones de fluidos. No es un diseño trivial, pero se puede hacer.”

‘Creando valores… contra la incertidumbre política’

Los mayores inconvenientes de estos dos diseños incluyen: el mantenimiento, el hecho de mantener los depósitos en los puntos de Lagrange, y evitar el fenómeno de “evaporización” ya que si el combustible no se guarda a temperaturas suficientemente bajas, acabaría por evaporarse. Hoffman dice que si los científicos pudieran encontrar soluciones a estos problemas, las estaciones de servicio en el espacio podrían ser un modo muy eficaz de apoyar a las grandes exploraciones lunares.

Y añade: “Uno de los problemas con los programas espaciales muy extensos, es que se invierte mucho dinero y tiempo en construir la infraestructura necesaria, para que luego el programa sea cancelado. Con el diseño de los depósitos, se está creando un valor sólido contra la incertidumbre política.”

Fuente: Astrobiology Magazine