Al enviar naves espaciales a Marte, el método preferido actual consiste en disparar naves espaciales hacia Marte a toda velocidad, y luego realizar una maniobra de frenado una vez que la nave está lo suficientemente cerca como para reducir la velocidad y ponerla en órbita.
Conocido como el método de "Transferencia Hohmann", se sabe que este tipo de maniobra es eficaz. Pero también es bastante costoso y depende mucho del tiempo. De ahí que se proponga una nueva idea que implicaría enviar la nave espacial por delante del camino orbital de Marte y luego esperar a que Marte venga y la recoja.
Esto es lo que se conoce como "captura balística", una nueva técnica propuesta por el profesor Francesco Topputo del Instituto Politécnico de Milán y Edward Belbruno, investigador asociado visitante en la Universidad de Princeton y ex miembro del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
En su trabajo de investigación, que se publicó en arXiv Astrophysics a fines de octubre, describieron los beneficios de este método en comparación con los tradicionales. Además de reducir los costos de combustible, la captura balística también proporcionaría cierta flexibilidad a la hora de lanzar ventanas.
Actualmente, los lanzamientos entre la Tierra y Marte están limitados al período en el que la rotación entre los dos planetas es la correcta. Eche de menos esta ventana y tendrá que esperar otros 26 meses para que aparezca una nueva.
Al mismo tiempo, enviar un cohete al espacio, a través del vasto golfo que separa la órbita de la Tierra y Marte, y luego disparar propulsores en la dirección opuesta para reducir la velocidad, requiere una gran cantidad de combustible. Esto a su vez significa que la nave espacial responsable del transporte de satélites, rovers y (un día) astronautas debe ser más grande y más complicada y, por lo tanto, más cara.
Como Belbruno le dijo a Space Magazine por correo electrónico: “Esta nueva clase de transferencias es muy prometedora para dar un nuevo enfoque a las futuras misiones a Marte que deberían reducir el costo y el riesgo. Esta nueva clase de transferencias debería ser aplicable a todos los planetas. Esto debería dar todo tipo de nuevas posibilidades para las misiones ".
La idea fue propuesta por primera vez por Belbruno mientras trabajaba para JPL, donde estaba tratando de idear modelos numéricos para trayectorias de baja energía. "Se me ocurrió la idea de la captura balística a principios de 1986 cuando trabajaba en un estudio de JPL llamado LGAS (Lunar Get Away Special)", dijo. "Este estudio implicó poner en órbita una pequeña nave espacial eléctrica solar de 100 kg alrededor de la Luna que fue expulsada por primera vez de un bote especial de escape en el transbordador espacial".
La prueba del LGAS no fue un éxito rotundo, ya que pasarían dos años antes de que llegara a la Luna. Pero en 1990, cuando Japón buscaba rescatar a su fallido orbitador lunar, Hiten, presentó propuestas para un intento de captura balística que se incorporaron rápidamente a la misión.
"El tiempo de vuelo para este fue de 5 meses", dijo. "Fue utilizado con éxito en 1991 para llevar a Hiten a la Luna". Y desde entonces, el diseño LGAS se ha utilizado para otras misiones lunares, incluida la misión SMART-1 de la ESA en 2004 y la misión GRAIL de la NASA en 2011.
Pero es en futuras misiones, que involucran distancias mucho mayores y gastos de combustible, que Belbruno sintió que se beneficiaría más con este método. Desafortunadamente, la idea se encontró con cierta resistencia, ya que ninguna misión parecía adecuada para la técnica.
"Desde 1991, cuando Hiten de Japón utilizó la nueva transferencia de captura balística a la Luna, se sintió que encontrar una útil para Marte no era posible debido a que Marte tenía una distancia mucho más larga y su alta velocidad orbital alrededor del Sol". Sin embargo, pude encontrar uno a principios de 2014 con mi colega Francesco Topputo ”.
Por supuesto, hay algunos inconvenientes para el nuevo método. Por un lado, una nave espacial enviada por delante del camino orbital de Marte tardaría más en entrar en órbita que una que se desacelera para establecer la órbita.
Además, el método de transferencia Hohmann es probado y confiable. Una de las aplicaciones más exitosas de esta maniobra tuvo lugar en septiembre, cuando la Mars Orbiter Mission (MOM) hizo su órbita histórica alrededor del Planeta Rojo. Esto no solo constituyó la primera vez que una nación asiática llegó a Marte, sino que también fue la primera vez que una agencia espacial había alcanzado una órbita de Marte en el primer intento.
Sin embargo, las posibilidades de mejoras sobre el método actual de enviar naves a Marte ha entusiasmado a la gente de la NASA. Como dijo James Green, director de la División de Ciencia Planetaria de la NASA, en una entrevista con Científico americano: "Es una revelación. Esta [técnica de captura balística] no solo podría aplicarse aquí al extremo robótico sino también al extremo de la exploración humana ”.
No se sorprenda si las próximas misiones a Marte o al Sistema Solar exterior se realizan con mayor flexibilidad y con un presupuesto más ajustado.
