¿CUáNTO TIEMPO LLEVA LLEGAR A MARTE?

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Este artículo apareció originalmente en la revista Space en julio de 2012, pero se actualizó con un video relacionado.

El planeta Marte es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno, fácilmente visible a simple vista como una estrella roja brillante. Cada dos años más o menos, Marte y la Tierra alcanzan su punto más cercano, llamado "oposición", cuando Marte puede estar tan cerca como a 55,000,000 km de la Tierra. Y cada dos años, las agencias espaciales aprovechan esta alineación orbital para enviar naves espaciales al Planeta Rojo. ¿Cuánto tiempo lleva llegar a Marte?

El tiempo total de viaje desde la Tierra a Marte toma entre 150-300 días, dependiendo de la velocidad del lanzamiento, la alineación de la Tierra y Marte, y la duración del viaje que la nave espacial toma para alcanzar su objetivo. Realmente solo depende de la cantidad de combustible que esté dispuesto a quemar para llegar allí. Más combustible, menor tiempo de viaje.

Historia de ir a Marte:

La primera nave espacial en hacer el viaje de la Tierra a Marte fue la Mariner 4 de la NASA, que se lanzó el 28 de noviembre de 1964 y llegó a Marte el 14 de julio de 1965, tomando con éxito una serie de 21 fotografías. El tiempo total de vuelo del Mariner 4 fue de 228 días.

La siguiente misión exitosa a Marte fue Mariner 6, que despegó el 25 de febrero de 1969 y llegó al planeta el 31 de julio de 1969; un tiempo de vuelo de solo 156 días. El exitoso Mariner 7 solo requirió 131 días para hacer el viaje.

El Mariner 9, la primera nave espacial que entró en órbita con éxito alrededor de Marte, se lanzó el 30 de mayo de 1971 y llegó el 13 de noviembre de 1971 con una duración de 167 días. Este es el mismo patrón que se ha mantenido durante más de 50 años de exploración de Marte: aproximadamente 150-300 días.

Aquí hay algunos ejemplos más:

Vikingo 1 (1976) - 335 días
Vikingo 2 (1976) - 360 días
Orbitador de reconocimiento de Marte (2006) - 210 días
Phoenix Lander (2008) - 295 días
Curiosity Lander (2012) - 253 días

¿Por que tarda tanto?:

Cuando consideras el hecho de que Marte está a solo 55 millones de kilómetros de distancia, y la nave espacial viaja a más de 20,000 km / hora, esperarías que la nave espacial haga el viaje en aproximadamente 115 días, pero toma mucho más tiempo. Esto se debe a que tanto la Tierra como Marte están orbitando alrededor del Sol. No puedes apuntar directamente a Marte y comenzar a disparar tus cohetes, porque para cuando llegues allí, Marte ya se habría movido. En cambio, las naves espaciales lanzadas desde la Tierra deben apuntar hacia dónde Marte va a ser.

La otra restricción es el combustible. Nuevamente, si tuviera una cantidad ilimitada de combustible, apuntaría su nave espacial a Marte, dispararía sus cohetes hasta la mitad del viaje, luego se daría la vuelta y desaceleraría durante la última mitad del viaje. Podría reducir su tiempo de viaje a una fracción de la tarifa actual, pero necesitaría una cantidad imposible de combustible.

Cómo llegar a Marte con la menor cantidad de combustible:

La principal preocupación de los ingenieros es cómo llevar una nave espacial a Marte, con la menor cantidad de combustible. Los robots no se preocupan realmente por el entorno hostil del espacio, por lo que tiene sentido reducir los costos de lanzamiento del cohete tanto como sea posible.

Los ingenieros de la NASA utilizan un método de viaje llamado Órbita de transferencia de Hohmann, o Órbita de transferencia de energía mínima, para enviar una nave espacial de la Tierra a Marte con la menor cantidad de combustible posible. La técnica fue propuesta por primera vez por Walter Hohmann, quien publicó la primera descripción de la maniobra en 1925.

En lugar de apuntar tu cohete directamente a Marte, aumentas la órbita de tu nave espacial para que siga una órbita más grande alrededor del Sol que la Tierra. Finalmente, esa órbita se cruzará con la órbita de Marte. en el momento exacto en que Marte está allí también.

Si necesita lanzar con menos combustible, solo toma más tiempo elevar su órbita y aumentar el viaje a Marte.

Otras ideas para disminuir el tiempo de viaje a Marte:

Aunque requiere algo de paciencia para esperar que una nave espacial viaje 250 días para llegar a Marte, podríamos querer un método de propulsión completamente diferente si enviamos humanos. El espacio es un lugar hostil, y la radiación del espacio interplanetario podría representar un riesgo a largo plazo para la salud de los astronautas humanos. Los rayos cósmicos de fondo infligen un aluvión constante de radiación inductora de cáncer, pero existe un mayor riesgo de tormentas solares masivas, que podrían matar a los astronautas sin protección en unas pocas horas. Si puede disminuir el tiempo de viaje, reduce la cantidad de tiempo que los astronautas reciben radiación y minimiza la cantidad de suministros que necesitan llevar para un viaje de regreso.

Ir nuclear:
Una idea es cohetes nucleares, que calientan un fluido de trabajo, como el hidrógeno, a temperaturas intensas en un reactor nuclear, y luego lo expulsan de una boquilla de cohete a altas velocidades para crear empuje. Debido a que los combustibles nucleares son mucho más densos en energía que los cohetes químicos, podría obtener una mayor velocidad de empuje con menos combustible. Se propone que un cohete nuclear podría reducir el tiempo de viaje a unos 7 meses.

Vaya magnético:
Otra propuesta es una tecnología llamada Cohete de magnetoplasma de impulso específico variable (o VASIMR). Este es un propulsor electromagnético que utiliza ondas de radio para ionizar y calentar un propelente. Esto crea un gas ionizado llamado plasma que puede ser expulsado magnéticamente por la parte posterior de la nave espacial a altas velocidades. El ex astronauta Franklin Chang-Diaz es pionero en el desarrollo de esta tecnología, y se espera que se instale un prototipo en la Estación Espacial Internacional para ayudarlo a mantener su altitud sobre la Tierra. En una misión a Marte, un cohete VASIMR podría reducir el tiempo de viaje a 5 meses.

Ir antimateria:
Quizás una de las propuestas más extremas sería utilizar un cohete antimateria. Creado en aceleradores de partículas, la antimateria es el combustible más denso que podrías usar. Cuando los átomos de materia se encuentran con átomos de antimateria, se transforman en energía pura, como lo predice la famosa ecuación de Albert Einstein: E = mc². Se necesitarían solo 10 miligramos de antimateria para impulsar una misión humana a Marte en solo 45 días. Pero entonces, producir incluso esa cantidad minúscula de antimateria costaría alrededor de $ 250 millones.

Misiones futuras a Marte:

Aunque se han propuesto algunas tecnologías increíbles para acortar el tiempo de viaje a Marte, los ingenieros utilizarán los métodos probados y verdaderos de seguir las órbitas mínimas de transferencia de energía utilizando cohetes químicos. La misión MAVEN de la NASA se lanzará en 2013 utilizando esta técnica, así como las misiones ExoMars de la ESA. Pueden pasar algunas décadas antes de que otros métodos se conviertan en técnicas comunes.

Investigue más a fondo:
Información sobre las órbitas interplanetarias - NASA
7 minutos de terror: el desafío del aterrizaje en Marte
Propuesta de la NASA para un motor de cohete nuclear
Orbitas de transferencia de Hohmann - Universidad Estatal de Iowa
Transferencias mínimas y órbitas interplanetarias
Nave espacial antimateria nueva y mejorada para las misiones de Marte - NASA
Astronomy Cast Episode 84: Desplazarse por el Sistema Solar

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Este artículo apareció originalmente en la revista Space en julio de 2012, pero se actualizó con un video relacionado.