Para viajar por el espacio necesitas ...

Las cinco principales tecnologías necesarias para que una nave espacial sobreviva al espacio profundo.

Representación del artista de la nave espacial Orion de la NASA mientras viaja 40,000 millas más allá de la Luna durante Exploration Mission-1, su primer vuelo integrado con el cohete Space Launch System.

Cuando una nave espacial construida para humanos se adentra en el espacio profundo, requiere una serie de características para mantenerla segura y proteger a la tripulación. Tanto la distancia como la duración exigen que las naves espaciales tengan sistemas que puedan operar de manera confiable lejos de sus hogares, sean capaces de mantener a los astronautas con vida en caso de emergencias y sigan siendo lo suficientemente livianos como para que un cohete pueda lanzarlo.

Las misiones cerca de la Luna comenzarán cuando la nave espacial Orion de la NASA deje a la Tierra en la cima del cohete más poderoso del mundo, el Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA. Después de su lanzamiento desde el Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida, Orion viajará más allá de la Luna a una distancia más de 1.000 veces más lejos que donde la Estación Espacial Internacional vuela en órbita baja, y más lejos que cualquier nave espacial construida para humanos alguna vez se haya aventurado. Para lograr esta hazaña, Orion tiene tecnologías incorporadas que permiten a la tripulación y la nave espacial explorar el sistema solar.

Sistemas para vivir y respirar.

A medida que los humanos viajan más lejos de la Tierra para misiones más largas, los sistemas que los mantienen vivos deben ser altamente confiables a la vez que absorben una masa y volumen mínimos. Orion estará equipado con sistemas avanzados de control ambiental y soporte vital diseñados para las demandas de una misión en el espacio profundo. Un sistema de alta tecnología que ya se está probando a bordo de la estación espacial eliminará el dióxido de carbono (CO2) y la humedad del interior de Orion. La eliminación de CO2 y humedad es importante para garantizar que el aire permanezca seguro para la respiración de la tripulación. Y la condensación de agua en el hardware del vehículo se controla para evitar la entrada de agua en los equipos sensibles o la corrosión en la estructura de presión primaria.

El sistema también ahorra volumen dentro de la nave espacial. Sin esa tecnología, Orion tendría que llevar muchos botes químicos que de lo contrario ocuparía el espacio de 127 balones de baloncesto (o 32 pies cúbicos) dentro de la nave espacial, cerca del 10 por ciento del área habitable de la tripulación. Orion también tendrá un nuevo inodoro compacto, más pequeño que el de la estación espacial. Las misiones de larga duración lejos de la Tierra impulsan a los ingenieros a diseñar sistemas compactos no solo para maximizar el espacio disponible para la comodidad de la tripulación, sino también para acomodar el volumen necesario para transportar consumibles como suficiente comida y agua para la totalidad de una misión que dura días o semanas.

Los sistemas altamente confiables son críticamente importantes cuando la tripulación distante no tendrá el beneficio de los frecuentes envíos de reabastecimiento para traer piezas de repuesto de la Tierra, como las de la estación espacial. Incluso los sistemas pequeños deben funcionar de manera confiable para soportar vida en el espacio, desde un inodoro funcional hasta un sistema automático de extinción de incendios o equipo de ejercicio que ayuda a los astronautas a mantenerse en forma para contrarrestar el entorno de gravedad cero en el espacio que puede causar atrofia muscular y ósea. La distancia desde el hogar también exige que Orion tenga trajes espaciales capaces de mantener vivo al astronauta durante seis días en caso de despresurización de la cabina para respaldar un largo viaje a casa.

Propulsión adecuada.

Una representación de artista de las diversas configuraciones del Sistema de Lanzamiento
Espacial (SLS) de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Cuanto más se adentra en el espacio un vehículo, más capaces deben ser sus sistemas de propulsión para mantener su curso en el viaje con precisión y asegurar que su tripulación pueda llegar a casa.

Orion tiene un módulo de servicio altamente capacitado que sirve como fuente de energía para la nave espacial, proporcionando capacidades de propulsión que permiten a Orion ir alrededor de la Luna y regresar a sus misiones de exploración. El módulo de servicio tiene 33 motores de varios tamaños. El motor principal proporcionará importantes capacidades de maniobra en el espacio a lo largo de la misión, incluida la inserción de Orion en la órbita lunar y también el disparo lo suficientemente potente como para salir de la órbita de la Luna y regresar a la Tierra. Los otros 32 motores se utilizan para dirigir y controlar Orion en órbita.

En parte es debido a sus capacidades de propulsión, incluidos tanques que pueden contener casi 2.000 galones de propelente -7.570,824 litros de combustible (1 galón = 3,78541 litros)-, y una copia de seguridad para el motor principal en caso de falla, el módulo de servicio de Orion está equipado para manejar los rigores del viaje para misiones que están lejos y largo, y tiene la capacidad de llevar al equipo a casa en una variedad de situaciones de emergencia.

La capacidad de mantener el calor.

Ir a la Luna no es una tarea fácil, y es solo la mitad del viaje. Cuanto más viaja una nave espacial en el espacio, más calor generará cuando regrese a la Tierra. Para volver de forma segura, se requieren tecnologías que puedan ayudar a una nave espacial a soportar velocidades 30 veces superiores a la velocidad del sonido y el calor el doble de caliente que la lava fundida o la mitad del calor que el sol.

Cuando Orión regrese de la Luna, viajará a casi 40.233 kilómetros por hora, una velocidad que podría cubrir la distancia desde Los Angeles a la ciudad de Nueva York en seis minutos. Su escudo térmico avanzado, hecho con un material llamado AVCOAT, está diseñado para desgastarse a medida que se calienta. El escudo térmico de Orión es el más grande de su tipo jamás construido y ayudará a la nave espacial a soportar temperaturas de alrededor de 2.760 grados Celsius durante la reentrada a través de la atmósfera terrestre.

Antes de reingresar, Orion también soportará un rango de temperatura de 390 grados desde aproximadamente menos 101 a 287 grados Celsisus. El sistema de protección térmica altamente compatible de Orion, combinado con controles térmicos, protegerá a Orion durante períodos de luz solar directa y oscuridad absoluta mientras que sus tripulaciones disfrutarán cómodamente de una temperatura interior segura y estable de aproximadamente 25 grados Celsius.

Protección de radiación.

Astronauta realizando labores de mantenimiento en la ISS: Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Como una nave espacial viaja en misiones más allá de la protección del campo magnético de la Tierra, estará expuesta a un ambiente de radiación más dura que en una órbita baja con mayor cantidad de radiación de partículas cargadas y tormentas solares que pueden causar interrupciones en computadoras críticas, aviónica y otro equipo. Los seres humanos expuestos a grandes cantidades de radiación pueden experimentar problemas de salud agudos y crónicos que van desde la enfermedad por radiación a corto plazo hasta el potencial de desarrollar cáncer a largo plazo.

Orion se diseñó desde el principio con funciones incorporadas en el nivel del sistema para garantizar la fiabilidad de los elementos esenciales de la nave espacial durante posibles eventos de radiación. Por ejemplo, Orion está equipado con cuatro computadoras idénticas, cada una de ellas con autoverificación, más una computadora de respaldo completamente diferente, para garantizar que Orion aún pueda enviar comandos en caso de una interrupción. Los ingenieros han probado piezas y sistemas a un alto nivel para garantizar que todos los sistemas críticos permanezcan operativos incluso en circunstancias extremas.

Orion también tiene un refugio para tormentas improvisado debajo de la cubierta principal del módulo de tripulación. En el caso de un evento de radiación solar, la NASA ha desarrollado planes para que la tripulación a bordo cree un refugio temporal en el interior utilizando materiales a bordo. Una variedad de sensores de radiación también estarán en la nave espacial para ayudar a los científicos a comprender mejor el entorno de radiación lejos de la Tierra. Una investigación llamada AstroRad volará en Exploration Mission-1 y probará un chaleco experimental que tiene el potencial de ayudar a proteger los órganos vitales y disminuir la exposición a los eventos de partículas solares.

Comunicación constante y navegación.

Las naves espaciales que se aventuran lejos de su hogar van más allá del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) en el espacio y sobre los satélites de comunicación en la órbita de la Tierra. Para hablar con el control de la misión en Houston, los sistemas de comunicación y navegación de Orion cambiarán del sistema de Satélites de Rastreo de Datos y Tracking de la NASA (TDRS) utilizado por la Estación Espacial Internacional, y se comunicarán a través de la Red de Espacio Profundo.

Orion también está equipado con sistemas de comunicación y navegación de respaldo para ayudar a la nave espacial a mantenerse en contacto con el suelo y orientarse si falla su sistema primario. El sistema de navegación de respaldo, una tecnología relativamente nueva llamada navegación óptica, utiliza una cámara para tomar imágenes de la Tierra, la Luna y las estrellas y triangular de forma autónoma la posición de Orión a partir de las fotos. Su sistema de comunicaciones de emergencia de respaldo no usa el sistema primario o las antenas para la transferencia de datos de alta velocidad.

Última actualización: 1 de agosto de 2018, enlace publicación.

Editor: Mark Garcia