¡Las “velas solares” podrían llegar a Marte en 26 días!

Un nuevo estudio, presentado a la revista Acta Astronáutica, explora el potencial del uso de "velas solares" de aerógrafo para viajar a Marte y al espacio interestelar, lo que podría reducir drásticamente el tiempo y el combustible necesarios para tales misiones.

Este estudio se produce mientras un gran número de organizaciones están llevando a cabo investigaciones en curso sobre el uso de velas solares, junto con la exitosa misión LightSail2 de The Planetary Society, y tiene el potencial de desarrollar sistemas de propulsión más rápidos y eficientes para el espacio a largo plazo. misiones.

"La propulsión de velas solares tiene el potencial de entregar rápidamente pequeñas cargas útiles (de menos de un kilogramo) en todo el Sistema Solar", dice el Dr. René Heller, astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y coautor del estudio.

"En comparación con la propulsión química convencional, que puede transportar cientos de toneladas de carga útil a la órbita terrestre baja y entregar una gran fracción de esa carga útil a la Luna, Marte y más allá, esto parece ridículamente pequeño. Pero el principal valor de la tecnología de velas solares es la velocidad.”

Velas solares: ¿qué son?

A diferencia de los cohetes convencionales, que dependen del combustible en forma de combustión química para ejercer una fuerza externa en la parte trasera de la nave espacial, las velas solares no requieren combustible. En cambio, utilizan la luz solar como mecanismo de propulsión, ya que las velas gigantes capturan fotones solares, del mismo modo que los veleros capturan el viento cuando viajan sobre el agua.

Para el estudio, los investigadores realizaron simulaciones de la velocidad a la vela solar hecha de aerógrafo con una masa de hasta 1 kilogramo, incluidos 720 gramos de aerógrafo con una sección transversal de 104 metros cuadrados, podría llegar a Marte y al planeta. medio interestelar, también llamado heliopausa, utilizando dos trayectorias desde la Tierra conocidas como métodos de transferencia hacia afuera y transferencia hacia adentro, respectivamente.

El método de transferencia directa hacia el exterior, tanto para el viaje a Marte como para la heliopausa, implicaba que la vela solar se desplegara y partiera directamente desde una órbita polar alrededor de la Tierra.

El resultado de las simulaciones.

Por lo tanto, los investigadores determinaron que el hecho de que Marte estuviera en oposición (directamente opuesto a la Tierra en relación con el Sol) en el momento del lanzamiento de la vela solar y la salida de la Tierra produciría los mejores resultados, tanto en términos de velocidad como de tiempo de vuelo de viaje.

Esta misma órbita polar de lanzamiento y salida también se utilizó para la trayectoria de heliopausa. Para el método de transferencia tierra adentro, la vela solar sería entregada a aproximadamente 0,6 unidades astronómicas (AU) del Sol a través de cohetes químicos tradicionales, desde donde se lanzaría la vela solar y comenzaría su viaje a Marte o la heliopausa. Pero, ¿cómo una vela solar de aerógrafo hace que este viaje sea más viable?

"Con su baja densidad de 0,18 kg por metro cúbico, el aerógrafo es inferior a todos los materiales convencionales para velas solares", afirma Julius Karlapp, asistente de investigación de la Universidad Tecnológica de Dresde y autor principal del estudio.

A través de estas simulaciones, los investigadores encontraron que el método de transferencia directa hacia afuera y hacia adentro dieron como resultado que la vela solar llegara a Marte en 26 días y 126 días, respectivamente, siendo los primeros 103 días el tiempo de viaje desde la Tierra hasta el lanzamiento. punto en 0,6 AU.

Los tiempos de viaje actuales a Marte varían entre 7 y 9 meses, lo que solo ocurre durante ventanas de lanzamiento específicas cada dos años, dependiendo de las posiciones de ambos planetas tanto en el lanzamiento como en la llegada de cualquier nave espacial que venga o salga de Marte.

Viaje a la heliopausa

Para el viaje a la heliopausa, ambos métodos resultaron en 5,3 años y 4,2 años, respectivamente, y los primeros 103 días del método de transferencia interior también se dedicaron al tiempo de viaje desde la Tierra hasta el punto de despliegue en 0,6 AU.

La razón por la cual la heliopausa se alcanza más rápido con el método de transferencia hacia adentro es porque la vela solar alcanza la velocidad máxima en 300 días, a diferencia de alcanzar la velocidad máxima con el método de transferencia hacia afuera en aproximadamente 2 años.

Se pueden hacer estimaciones de los tiempos de viaje actuales a la heliopausa basándose en las sondas Voyager 1 y Voyager 2 de la NASA, que alcanzaron la heliopausa aproximadamente a los 35 y 41 años, respectivamente.

Los investigadores señalan que uno de los principales problemas del uso de velas solares es la desaceleración o ralentización al llegar al destino, concretamente a Marte, y aunque mencionan la aerocaptura como solución, admiten que esto aún requiere más estudios.

Aunque la NASA propuso la tecnología de velas solares ya en la década de 1970, un ejemplo reciente de esta tecnología es el Solar Cruiser de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto actualmente para febrero de 2025.