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21-Jul-2008

La NASA intentará el histórico despliegue de una vela solar

Tecnología de punta e imaginación se ponen a prueba en el despliegue del primer vehículo impulsado por velas solares.

"Extienda sus manos hacia el Sol y sosténgalas. ¿Qué siente? Calor, por supuesto. Pero también hay presión, aunque posiblemente nunca lo haya notado porque es muy pequeña. Sobre la superficie de sus manos, apenas llega a aproximadamente cienmilésimos de gramo. Pero en el espacio, incluso esa presión tan pequeña puede ser importante (porque actúa de forma constante, hora tras hora, día tras día). A diferencia del combustible para cohetes, es gratis e ilimitada. Si lo deseamos, podemos usarla; podemos construir velas para capturar la radiación que sopla desde el Sol".[1]


Concepto artístico de una nave y una vela solar.

Estas palabras no fueron dichas por un científico de la NASA sino por un personaje de ficción —John Merton— en la historia corta El Viento del Sol (Wind from the Sun), de Arthur C. Clarke. Si todo va bien, las palabras proféticas de Merton están a punto de volverse realidad.

Los investigadores de la NASA, con un enfoque innovador ("saliéndose del cajón" o tal vez "saliéndose del cohete" de las ideas convencionales), han soñado durante mucho tiempo con la posibilidad de navegar por el espacio interplanetario con velas propulsadas por la luz solar en vez de por el viento. Sin embargo, excepto en el mundo de la ciencia ficción, nadie ha logrado desplegar una vela de ese tipo más allá de la Tierra.

"Hay una primera vez para todo", dice Edward "Sandy" Montgomery, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA.

El equipo de Montgomery y un equipo del Centro de Investigaciones Ames (Ames Research Center, en idioma inglés), dirigido por Elwood Agasid, esperan hacer historia este verano (boreal) al desplegar una vela solar llamada NanoSail-D. Esta vela viajará al espacio a bordo de un cohete Falcon 1 de la empresa SpaceX, el cual está programado para despegar de la Isla Omelek, en el Océano Pacífico, entre el 29 de julio y el 6 de agosto ("fecha de reserva": entre el 29 de agosto y el 5 de septiembre).

"La NanoSail-D será la primera vela solar que se despliegue en el espacio y también será la primera nave que use la presión solar como medio principal de control de altitud o de maniobras orbitales", dice Montgomery, quien se ocupa de la carga útil de la NanoSail-D.


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"Siempre estamos buscando oportunidades. El Centro de Investigaciones Ames posee un espacio en el lanzamiento del Falcon 1 y nos preguntó si nos gustaría participar. Nosotros dijimos: ‘¡Sí!". Para desplegar nuestra vela, usaremos el Sistema Politécnico de Despliegue Orbital para Picosatélites (Poly Picosatellite Orbital Deployer ó P-POD, en idioma inglés), desarrollado por el Instituto Politécnico de la Universidad de California".

Hace algunos años, la Sociedad Planetaria (The Planetary Society, en idioma inglés) intentó llevar a cabo una misión parecida a la NanoSail-D, llamada Cosmos I, pero el vehículo de lanzamiento falló y destruyó la nave antes del despliegue. Montgomery y su equipo creen que la NanoSail-D, sin embargo, desplegará cuatro alas, como una tela de araña, desde su compartimiento desmontable, que se verán como las alas de una mariposa cuando sale de su capullo en la negrura del espacio: Vídeo (en idioma inglés).

"La estructura está hecha de aluminio y plástico de la era espacial", dice Montgomery. "La nave espacial en su totalidad pesa menos de cinco kilogramos (diez libras). La transportamos en un maletín especial —del tamaño de los que se pueden llevar dentro de un avión de pasajeros". Abierta completamente, la vela con forma de cometa se extiende casi 9,2 metros cuadrados (cien pies cuadrados); esta superficie será la que captará la luz solar.


El equipo de la NanoSail-D, con base en Huntsville, Alabama, posa junto a la vela completamente extendida en las instalaciones de Mantech SRS Technologies, el 16 de abril de 2008, tras una prueba exitosa de despliegue.

"El éxito de la misión sería grandioso para el futuro de la exploración espacial", cree Montgomery.

¿Por qué es tan importante? Las velas solares podrían llevarnos más allá de lo que soñamos. Puesto que en el espacio no existe la fricción, una vez que la vela solar comienza a moverse, puede hacerlo para siempre. De hecho, mucho tiempo después de que el combustible de un cohete se acabe y de que el cohete comience a marchar por inercia, una vela solar, en cambio, podría aún estar acelerándose, llegando de este modo a velocidades mucho más altas y recorriendo distancias mucho más lejanas que las que lograría cualquier cohete. No existe en la actualidad ningún cohete que pueda llevar suficiente combustible como para alcanzar las orillas del sistema solar en tan poco tiempo. Y al igual que una vela marina, una vela solar podría también traernos de regreso a casa. Se podría virar la vela solar, haciendo que viaje " en contra del viento", de regreso a la Tierra.


El técnico investigador Doug Huie, de la Universidad de Alabama, sostiene el futuro en sus manos. Doblada, la NanoSail-D ocupa un espacio no más grande que una caja de pan.

"No se trata de comparar una vela con un cohete respecto de cuán lejos puede viajar, la clave es cuán rápido puede hacerlo", dice Montgomery. "Los vehículos Voyager (Viajero) ya han salido de los límites del sistema solar, y fueron propulsados por cohetes, pero les tomó más de tres décadas hacerlo. Una nave impulsada por una vela solar que fuera lanzada al espacio en la actualidad, probablemente los alcanzaría en tan solo una década. Las velas son más lentas al comenzar el viaje, sin embargo. Así que se podrían elegir cohetes para llevar a cabo misiones de corta duración, por ejemplo, entre la Tierra y la Luna. Es un viaje de unos cuantos días para un cohete, pero llevaría meses hacerlo con una vela solar. La regla es, por tanto, usar cohetes para viajes cortos y velas solares para viajes a largas distancias".

Todo esto puede sonar a especulación, pero la NanoSail-D podría mostrar que las velas solares son realmente factibles. Y hay un extra en esta demostración tecnológica:

"Actualmente, los microsatélites que se encuentran en órbita a más de unos cuantos cientos de kilómetros pueden permanecer en órbita durante décadas tras completar su misión", explica Montgomery. "Esto genera basura espacial que aumenta los riesgos de colisión para otras naves espaciales. La NanoSail-D demostrará la factibilidad de usar una vela de arrastre para acortar el tiempo que los satélites permanecen en la órbita de la Tierra. Aunque nuestra vela parece una cometa, actuará como un paracaídas (o como una vela de arrastre) en la muy delgada capa superior de la atmósfera, alrededor de la Tierra. Disminuirá la velocidad del vehículo espacial y lo hará perder altitud, reingresará a la atmósfera terrestre y se quemará en un tiempo relativamente corto. Una vela de arrastre es una alternativa más liviana que llevar un sistema de propulsión para desorbitar un satélite".

Y, finalmente, la pregunta para la cual todos desean una respuesta: ¿Qué significa la letra "D"?

"Escogimos la ‘D" en el nombre no porque la nave sea un cuarto modelo, después de A, B y C, sino porque se usa en las palabras demostración, despliegue, 'drag' (que significa 'arrastrar', en idioma inglés) y/o desorbitar", dice Montgomery.

Muy pronto, "D" podría significar también algo nuevo: "DID IT!" ("¡Lo logramos!", en idioma español).

Más información:

[1]El Viento del Sol (The Wind from the Sun), de Arthur C. Clarke, fue publicado originalmente bajo el título "Sunjammer", en la colección Boys' Life (Vida de Chico), de 1964. Una colección de historias de Clarke llamada El Viento del Sol que contenía también la historia fue publicada en 1972 por la editorial Harcourt, Brace y Jovanovich. Asimismo, la historia apareció en Colección de Historias de Arthur C. Clarke (The Collected Stories of Arthur C. Clarke), publicada en enero de 2001 por la editorial Gollancz.

"Nuestras velas no funcionan tan bien como las de John Merton en El Viento del Sol", añade Montgomery. "No podemos realmente considerar el transporte de seres humanos aún. El tamaño de la vela (de Merton) es tremendo y él tiene razón respecto de que se necesitarían velas muy grandes para un vehículo tripulado en una carrera de yates solares hacia la Luna. Pero la microelectrónica se ha desarrollado desde que la historia de Clarke fue escrita y ya es posible construir una muy pequeña, pero muy inteligente, nave espacial robótica que pese una fracción de lo que pesaría una nave tripulada. La escala que se necesita para saber cuál debe ser el tamaño de la vela está relacionada con el peso de la carga útil que debe ser impulsada (o jalada). Hemos descubierto que, con una vela de tamaño modesto (decenas/ centenas/ miles de metros cuadrados en vez de los más de cuatro millones y medio de metros cuadrados que se necesitarían para el yate de Merton), se podrían llevar a cabo una buena cantidad de misiones científicas interesantes. Todo lo que se requiere para estas misiones puede ser lanzado al espacio como carga secundaria en un solo vuelo de casi cualquier vehículo de lanzamiento de la actualidad".

"Además, es más seguro que la propulsión tradicional que se realiza por medio de cohetes. Las velas solares no involucran el uso de combustibles o maquinaria de alta velocidad. No hay que almacenar combustible en tanques ni tampoco es necesario quemarlo y el potencial requerido para el impulso no es mayor que el que se necesita en una lámpara o en un teléfono celular".

Fuente: Ciencia@NASA
Traductor al español: Carlos Román


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