Pregúntele a Ethan No. 55: ¿Pueden los miembros de la misión en Marte cancelar un vuelo?
Si sucede algo terrible, ¿será posible regresar a la Tierra?
A veces me encuentro mirando la luna y recuerdo cómo ha cambiado la suerte en nuestro largo viaje, pienso en las miles de personas que trabajaron para llevarnos a casa. Miro a la luna y pienso: ¿cuándo volverá la gente allí y quién exactamente?
- Tom Hanks
Hay pocas ideas que exciten nuestra imaginación de la misma manera que viajando más allá de los límites de la gravedad de la Tierra y hacia las profundidades de nuestro Universo: planetas y estrellas. Me envías tus preguntas, como siempre, y esta semana me complace responder a la siguiente pregunta que Joan hace:¿Puede la misión Mars One regresar a mitad de camino si tienen alguna duda? Cuando ven cómo nuestro hermoso planeta azul se vuelve más pequeño, mientras vuelan a un planeta muerto y tóxico, o cuando el viento solar y la radiación exceden todos los límites de seguridad.Imagínese: ¡fue elegido para el viaje de su vida y es uno de los primeros miembros del equipo de la primera misión tripulada a Marte!
Ninguna de las personas viajó más lejos que el equipo del Apolo 13 cuando rodearon el lado lejano de la luna cerca del apogeo lunar, alcanzando una distancia máxima de 400,171 desde la superficie de la Tierra el 15 de abril de 1970. Pero cuando ocurra el primer vuelo tripulado a otro planeta, este récord se romperá en solo unos días.
El método que se utiliza para alcanzar otros mundos con nuestras tecnologías actuales consta de tres pasos:lanzamiento inicial, que supera la gravedad de la Tierra y lanza una nave espacial a una velocidad suficientemente alta (del orden de varios km / s) en relación con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.Los ajustes de rumbo cuando el pequeño encendido de los motores de maniobra aceleran la nave hacia la trayectoria óptima.Asistencia gravitacional, cuando usamos la gravedad de otros planetas que orbitan el Sol, para cambiar la velocidad de nuestra nave, aumentando o disminuyendo cada vez.Al combinar estos tres pasos, podemos llegar a cualquier punto utilizando la tecnología de cohetes de hoy, sujeto a paciencia y planificación cuidadosa.
Ahora el lanzamiento inicial es una etapa muy difícil. Se requiere una gran cantidad de recursos para superar la gravedad de la Tierra, acelerar una masa significativa a la primera velocidad cósmica y elevarla a través de la atmósfera de la Tierra. Todo esto debería suceder al mismo tiempo, y es por eso que soñamos con un elevador espacial con el que algún día podamos evitar de manera fácil y confiable desperdiciar tal cantidad de energía y combustible simplemente elevándonos por encima de la atmósfera.
Pero hasta que se convierta en realidad, solo nos quedan cohetes. Y no es tan difícil: es simplemente costoso en términos de la carga útil que necesitamos lanzar al espacio si queremos llegar a otro planeta.Cuando hablamos de una misión tripulada a Marte, discutimos varios planes diferentes. El más óptimo de ellos para el vuelo de ida, que, si está interesado, minimiza el tiempo de vuelo y la cantidad de energía requerida, implica un ajuste al tiempo de lanzamiento deseado.
Cada 780 días, se abre una ventana de lanzamiento, que dura aproximadamente dos meses, cuando la Tierra alcanza a Marte en su órbita, y luego el tiempo de vuelo a Marte será de aproximadamente 243 días, 8 meses y medio. La dificultad es que en el camino te estás moviendo a velocidades tremendas, y no tienes suficiente combustible para corregir la trayectoria.Por que noPorque cada kilogramo adicional de carga aumenta el costo de lanzar un cohete y reduce la cantidad de espacio utilizable para almacenar alimentos, agua y otros suministros. Como resultado, hay menos espacio para errores. Si la notoria misión Apolo 13 no planeara descender a la luna, levantarse para reunirse con el módulo de comando y regresar a la Tierra, no tendrían suficiente combustible para ajustar el rumbo y regresar a casa.
Si vuela a Marte y de repente decide regresar a la Tierra, usar el combustible a bordo para cambiar el rumbo del viaje de regreso a casa simplemente no funciona: es demasiado costoso en términos de combustible. En otras palabras, Joan, respondiendo a una de tus preguntas, si la radiación te matará, eso, en principio, tiene sentido preocuparse, ya que las personas nunca han pasado tanto tiempo fuera del campo magnético protector de la Tierra, simplemente morirás.Pero si no se te acaba el tiempo, tendrías suficientes alimentos, agua y suministros para sobrevivir, y combustible para volar a Marte, tendrías la oportunidad de regresar a casa. Esto puede ser vital para la misión a la que te refieres, Mars One, porque ahora está planificada como una misión de muerte.
Cuando vuela desde el planeta interior (Tierra) hacia el exterior (Marte), debe atenerse a la trayectoria de Hohman [una órbita elíptica utilizada para la transición entre otras dos órbitas, generalmente ubicadas en el mismo plano]. En pocas palabras, debe aumentar la velocidad al valor deseado en el momento adecuado para aumentar su distancia del Sol, al mismo tiempo que alcanza la velocidad final para encontrar el planeta al que se dirige. En caso de aterrizaje, debe cambiar la velocidad nuevamente para comenzar el descenso a la atmósfera del planeta, y esto es lo que planeamos hacer para aterrizar en Marte.¡Ya lo hemos hecho con éxito varias veces!
Pero, ¿qué pasa si necesitamos cancelar la misión y regresar a casa? Hay un efecto fantástico que ya mencioné: el uso de la gravedad planetaria para cambiar el camino de una nave. Es decir, ¡cambiar la dirección y la velocidad de vuelo!Recordará acerca de la conservación de energía y pensará en cómo es posible. De hecho, para cualquier acción hay una reacción igual, entonces, ¿cómo podemos hacer que la nave y el planeta interactúen para que nuestra nave cambie de velocidad? La respuesta es que tenemos un tercer cuerpo: ¡el Sol!
Cuando el planeta gira alrededor del Sol, en este sistema hay mucha energía, gravitacional y cinética. Cuando el tercer cuerpo participa en la interacción, puede recibir energía robándola del sistema Sol-planeta, o perder energía dándola al sistema Sol-planeta. ¡La cantidad de energía utilizada por los motores de la nave, generalmente no excede el 20% de la energía recibida o dada en la interacción!¡Así es como la nave Messenger de la NASA entró en órbita alrededor de Mercurio, dando mucha energía durante los contactos gravitacionales, y así es como los Voyager y los Pioneros salieron del Sistema Solar!
Entonces, si en el camino a Marte decides regresar, tu única oportunidad real, dada la cantidad de combustible que cabe en la nave, será usar la gravedad del Planeta Rojo para volver a la Tierra. Esto dará como resultado un viaje que durará de 400 a 450 días. Sin infraestructura entre los planetas, esta es su mejor oportunidad.
Y aunque esta no es exactamente la respuesta que quería obtener, pero es esta respuesta lo que permiten las leyes de gravedad, junto con las limitaciones de la tecnología. Para alegrarte, diré que la dosis máxima segura de radiación para toda la vida de un astronauta se calcula en 1 sievert, e incluso un viaje de 450 días, a Marte y de regreso, te proporcionará solo 0,66 sievert. Por lo tanto, es poco probable que este factor sirva como una limitación, pero hasta que los planificadores de las misiones tripuladas a Marte tomen en serio el tema de la supervivencia a largo plazo, no me encontrarán entre quienes lo deseen. ¡Un año en el desierto de Arizona es mi mejor enfoque para el sueño de viajar a Marte!
Esto, por cierto, no es Arizona, sino Marte. ¿Pero cómo distinguirlos?Si toma una decisión lo suficientemente temprano, incluso antes de encender los motores y abandonar la órbita alrededor de la Tierra, puede volar a lo largo de la elipse y regresar a casa. Esto sería ideal si algo sale mal durante el despegue. Si desea utilizar la gravedad de la Tierra, tendrá algunas oportunidades antes de que se cierre la última ventana de oportunidad.
Pero significativamente retrasado, volará mucho más lejos antes de tener la esperanza de un regreso. Gracias por la gran pregunta, Joan, y si quieres una respuesta a tu pregunta la próxima vez, ¡mándamela!Source: https://habr.com/ru/post/es395285/
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