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Aviones en Titán y tuberías en la Luna: estos son los próximos planes de exploración de la NASA

El programa de conceptos avanzados de la agencia ha seleccionado 14 proyectos para estudiar su viabilidad.

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TitanAir, la nave espacial conceptual para estudiar Titán, en una ilustración.
Ilustración: Quinn Morley / NASA

El futuro de la exploración espacial requiere grandes ideas, y la NASA no tiene inconveniente en considerar algunas de las ideas más extrañas o ambiciosas que existen. El programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la agencia espacial existe precisamente para ese mismo propósito, y ha elegido la próxima cosecha de conceptos dignos de un estudio inicial.

La última ronda de subvenciones NIAC anunciada ayer por la NASA se otorgó a 14 equipos de investigación, cada uno de los cuales recibió $175,000 para desarrollar aún más sus conceptos. De los 14, 10 son beneficiarios NIAC por primera vez. Todos ellos son estudios preliminares de Fase I, que deben completarse dentro de los nueve meses.

“Estos estudios iniciales de NIAC en Fase I ayudan a la NASA a determinar si esas ideas futuristas podrían preparar el escenario para futuras capacidades de exploración espacial, y permitir nuevas misiones increíbles”, explicó Michael LaPointe, ejecutivo de programa de NIAC, en el comunicado emitido por la agencia.

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El éxito en la Fase I podría hacer que algunos de estos conceptos pasen a la Fase II, en la que los investigadores reciben más fondos y dos años más para desarrollar aún más sus proyectos. Solo unos pocos llegarán a la Fase III. Las subvenciones de NIAC generalmente cubren un amplio espectro de intereses basados en el espacio, y las selecciones para este año no son diferentes. La NASA logra un equilibrio entre la ciencia espacial y terrestre. De particular importancia para la agencia espacial es la promoción de su agenda Artemis, bajo la cual la NASA busca un regreso sostenible y prolongado a la Luna.

Fly AirTitan

Entre los conceptos más llamativos se encuentra el proyecto AirTitan imaginado por el científico planetario Quinn Morley de Planet Enterprises. Anteriormente se han propuesto varios conceptos para explorar Titán, la luna de Saturno, y la NASA, de hecho, ya está preparando la misión Dragonfly, pero la idea de Morley es claramente del siguiente nivel. El vehículo autónomo AirTitan estaría tan cómodo volando en la espesa atmósfera de Titán como navegando por sus lagos de metano.

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Concepto artístico de un lago de metano en el polo sur de Titán.
Imagen: NASA / JPL - Caltech

Morley prevé vuelos diarios para AirTitan, ya que hace una transición fluida de embarcación a aeronave. Además de tomar muestras de la atmósfera compleja de Titán, la sonda recolectaría y analizaría muestras líquidas de los lagos. De hecho, Titán es de gran interés astrobiológico, ya que puede albergar química orgánica prebiótica. Dicho esto, los lagos aceitosos espesos podrían presentar un problema, pero un revestimiento de ala inflable podría “ofrecer resistencia y mitigar los problemas de acumulación de lodos”, según Morley.

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Megaconstelaciones de satélites para la astronomía

La NASA también está interesada en el concepto del Gran Observatorio de Longitudes de Onda Largas (GO-LoW) propuesto por Mary Knapp del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Este observatorio espacial constaría de miles de satélites idénticos trabajando en el quinto punto de Lagrange Tierra-Sol (L5). Al buscar emisiones de radio en frecuencias entre 100 kHz y 15 MHz, la matriz de satélites podría estudiar los campos magnéticos de exoplanetas distantes y detectar con facilidad exoplanetas rocosos similares al nuestro.

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Esquema del gran observatorio para longitudes de onda larga (GO-LoW).
Gráfica: Mary Knapp

El enfoque de “fallar rápido, fallar barato es una desviación drástica de las prácticas tradicionales”, escribe Knapp, y agrega que “SpaceX y otros nuevos participantes en el mercado de vehículos de lanzamiento han empujado el mercado a buscar costos cada vez más bajos, a través de innovaciones de fabricación y economía de escala detrás de estas mega-constelaciones.”

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Propulsión por cápsulas de pulsos

La NASA quiere que Artur Davoyan, de la Universidad de California, Los Ángeles, desarrolle aún más su concepto de sistema de propulsión por haz de cápsulas. El ingeniero mecánico y aeroespacial imagina este sistema como un medio para transportar naves espaciales pesadas a objetivos en todo el sistema solar e incluso al espacio interestelar. El sistema de propulsión propuesto emplearía un haz de gránulos o cápsulas y un haz de partículas microscópicas a hipervelocidad impulsadas por láseres para empujar la nave espacial a las ubicaciones deseadas. A diferencia de otros conceptos, este haz de perdigones o bolitas permite el transporte de naves espaciales pesadas, lo que, según Davoyan, “aumenta sustancialmente el alcance de las posibles misiones”.

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Gráfico que muestra el nuevo sistema de propulsión por cápsulas de pulsos.
Gráfica: Artur Davoyan

La propulsión por haz de cápsulas podría llevar cargas útiles a los planetas exteriores en menos de un año y a distancias más de 100 veces la distancia Tierra-Sol (Unidad Astronómica o AU) en solo tres años. Para el estudio actual, Davoyan considerará la eficacia del uso de estas cápsulas para transportar una carga útil de 1 tonelada a 500 UA en menos de 20 años. Como referencia, Plutón está “solo” a 35,6 UA de la Tierra, y la Voyager 2 de la NASA, que se lanzó hace 45 años, está ahora a aproximadamente 133 UA de la Tierra.

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Una tubería de oxígeno en el polo sur lunar

Una prioridad clave para el programa Artemis de la NASA es mantener una presencia sostenible en la Luna, un desafío que la agencia espacial podría superar mediante el uso de recursos in situ, como la extracción de oxígeno del regolito (suelo) lunar y el hielo de agua.

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Peter Curreri de Lunar Resources en Houston está de acuerdo, pero no es fanático del plan actual de la NASA.

Los esfuerzos actuales para la extracción de oxígeno in situ consisten en embotellar el oxígeno en tanques de gas comprimido o licuarlo y almacenarlo en bodegas. Cualquiera de los enfoques requiere el transporte de tanques o depósitos a varias instalaciones para su uso. El proceso de mover este oxígeno en los rovers requiere más energía que el proceso de extracción y se cree que es el aspecto más costoso en la obtención de oxígeno in situ para su uso en la Luna debido a las largas distancias entre cada área de extracción de recursos y las posibles ubicaciones para hábitats humanos o plantas de licuefacción.

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En lugar de estos planes, Curreri propone una especie de oleoducto lunar, que se construiría desde el polo sur de nuestro satélite, ya que ahí es donde se encuentra la mayor parte del hielo de agua de la Luna. El concepto atrajo la atención de la NASA, lo que resultó en la subvención de investigación de la Fase I.

Ilustración de la posible tubería de oxígeno sobre la superficie lunar.
Ilustración: Peter Current
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Los gasoductos de oxígeno proporcionarían a los colonos acceso constante al preciado gas, al mismo tiempo que conectarían asentamientos dispersos. “Nunca se ha pensado en un oleoducto lunar, y revolucionará las operaciones en la superficie de la Luna para el programa Artemis, además de reducir los costos y los riesgos”, dice Curreri.

Cultivar ladrillos en Marte

La NASA también tiene la vista puesta en Marte, por lo que quiere que Congrui Grace Jin, ingeniera de la Universidad de Nebraska-Lincoln, desarrolle su idea de cultivar ladrillos en ese planeta para no tener que importarlos de la Tierra.

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De hecho, los colonos necesitarán construir estructuras en Marte, pero eso requeriría el lanzamiento de materiales en misiones separadas, lo que aumenta enormemente los costos. De manera más práctica, la investigación de Jin “propone que, en lugar de enviar elementos de equipamiento prefabricados a Marte, el equipamiento del hábitat se pueda realizar mediante la construcción in situ utilizando cianobacterias y hongos como agentes de construcción”.

Estos microbios serían inducidos a generar biominerales y polímeros para aglomerar el regolito marciano en bloques de construcción utilizables. “Estos bloques de construcción de crecimiento propio se pueden ensamblar más tarde en varias estructuras, como pisos, paredes, tabiques e incluso muebles”, escribe Jin.

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Estos son solo algunos de los 14 conceptos elegidos por la NASA para la subvención NIAC de este año. Puede obtener más información sobre las otras propuestas de investigación aquí. Y para ser claros, estos conceptos no han sido aprobados como proyectos reales; todos aún deben pasar la prueba de detección de la NASA. Algunas y posiblemente todas estas ideas pueden morir en la vid, pero este tipo de especulaciones siempre valen la pena y son un adelanto de lo que eventualmente será posible.