El lugar donde puede viajar en el espacio depende de la cantidad de propelente que tenga a bordo de su cohete y de la eficiencia con la que pueda usarlo. Solo necesitas atraparlos.
Y en este momento, la nueva nave espacial LightSail 2 de la Sociedad Planetaria está probando qué tan bien funcionará.
Las velas solares son una idea ingeniosa que Johannes Kepler pensó por primera vez en el siglo XVII, ya que se imaginó que las velas y los barcos podrían adaptarse al viaje espacial. Por supuesto, todavía no entendía completamente la física involucrada.
Pero con importantes descubrimientos en física de partículas y mecánica cuántica a principios del siglo XX, los científicos se dieron cuenta de que la luz misma podía actuar como un viento que sopla una vela en el espacio.
Aunque los fotones no tienen masa, pueden impartir impulso cuando rebotan en una superficie altamente reflectante: esta es una vela ligera. No es mucho, pero en el vacío del espacio, no hay resistencia del aire para frenar la vela. Con suficientes fotones y suficiente tiempo, una vela ligera puede acelerar a velocidades increíblemente altas.
Usando un cohete químico, podrías convertir toda la masa del Universo observable en combustible para cohetes y no lograrías que una pequeña nave espacial vaya más rápido que el 0.2% de la velocidad de la luz. Pero una vela ligera te puede llevar teóricamente a velocidades relativistas, viajando de estrella a estrella en la vida humana.
Dado que el Sol propulsor libre ilimitado proviene del sol, y son posibles velocidades enormes, ¿por qué no hay velas solares en todas partes?
Buena pregunta.
Es una pregunta que la Sociedad Planetaria ha estado obsesionada durante años, y finalmente lanzaron una vela solar real para tratar de descubrir qué tan bien funcionan realmente.
En 2005, intentaron lanzar la primera vela solar del mundo, Cosmos 1, pero un fallo de cohete la destruyó. Luego volvieron a trabajar, desarrollando LightSail 1, que se lanzó en 2015 y probó con éxito su despliegue de velas solares en el espacio.
Y finalmente, en 2019, la Sociedad Planetaria estaba lista para intentar navegar en el espacio.
El 25 de junio de 2019, un SpaceX Falcon Heavy despegó del Cabo Cañaveral de Florida con 24 naves espaciales para la misión STP-2 de la Fuerza Aérea de EE. UU. Esta fue la tercera vez que se lanzó el Falcon Heavy, y todos esperábamos que aterrizara con éxito su etapa intermedia. Uh, no tanto, eso todavía está en la lista de tareas pendientes. Pero de eso no se trata este video.
De todos modos, además de los misteriosos satélites de la Fuerza Aérea, Falcon Heavy llevaba el LightSail 2 de la Sociedad Planetaria a bordo de su nave espacial Prox-1, que lanzó a una altitud de 720 kilómetros.
Luego, el 23 de julio de 2019, la nave espacial desplegó su vela solar.
Abrió sus paneles solares con bisagras, y luego desenrolló cuatro brazos de vela tipo cinta métrica, desplegando sus 4 velas triangulares, desplegando 32 metros cuadrados de área de vela.
Es importante tener en cuenta que esta nave espacial es pequeña, con un peso de solo 5 kg o 11 libras, aproximadamente del tamaño de una barra de pan.
A medida que orbita alrededor de la Tierra, la nave espacial balancea sus velas dentro y fuera de la luz solar, y cada período eleva su órbita unos pocos cientos de metros por día.
Esto suena genial, desafortunadamente, LightSail 2 no tiene los sistemas de control a bordo para controlar su ángulo con suficiente cuidado como para permanecer en órbita indefinidamente.
Si bien está elevando su órbita en un lado de la Tierra en varios cientos de metros al día, no puede inclinar las velas con la precisión suficiente para evitar bajar su órbita en el otro lado del planeta. Eventualmente se sumergirá en la atmósfera de la Tierra y arderá.
Pero con suerte, los ingenieros de la Sociedad Planetaria finalmente habrán aprendido lo práctica que puede ser una vela solar para la exploración espacial.
Todavía está en órbita y envía imágenes increíbles de nuestro planeta.
Con LightSail 2 de la Sociedad Planetaria enviando datos a casa, enseñando a los controladores de misión a navegar en el espacio, estas serán lecciones valiosas para futuras misiones que podrían usar esta tecnología como un método real de propulsión.
Una de las misiones en proceso es el Asteroide Scout Near-Earth de la NASA, o NEA Scout. Esta misión Cubesat podría volar como una carga útil secundaria con la primera prueba del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA, la misión EM-1 no tripulada, que podría lanzarse tan pronto como junio de 2020.
Después de desplegarse de la cápsula de Orión, NEA Scout desplegaría sus velas solares, dos veces el tamaño de LightSail 2, y luego pasaría dos años viajando a un asteroide cercano a la Tierra para estudiarlo de cerca.
Todavía no conocemos el objetivo, pero un destino potencial podría ser el objeto VG cercano a la Tierra 1991, que fue descubierto en 1991 poco antes de que pasara la distancia de la Tierra a la Luna. Y luego regresó en agosto de 2017. Queremos vigilar esa roca como una amenaza potencial, pero también como un tesoro de metales y minerales que podrían ayudar a respaldar la exploración futura del Sistema Solar.
Otra misión que podría usar una vela solar es la Oversize Kite-craft de Japón para Exploración y Astronáutica en el Sistema Solar Exterior u OKEANOS. Esta sería una misión a los asteroides troyanos, que se encuentran en los puntos L4 y L5 Sun-Jupiter Lagrange.
Este es un lugar ideal para estudiar asteroides porque Júpiter y la gravedad del Sol han atrapado a un gran número en un solo lugar, y una misión puede muestrear fácilmente muchos asteroides diferentes.
OKEANOS tendría una vela solar híbrida, cubierta de paneles solares que también utilizaría para proporcionar electricidad a sus instrumentos y motor de iones.
Japón fue uno de los primeros países en probar una vela solar, con su misión IKAROS que se implementó en 2010, y finalmente ganó cientos de metros por segundo de velocidad utilizando la vela solar.
OKEANOS incluso podría venir con un módulo de aterrizaje. Gracias a su experiencia con Hayabusa2 y el asteroide Ryugu, el JAXA ha aprendido muchísimo sobre el aterrizaje y la recolección de muestras de pequeños asteroides.
Si todo va bien, OKEANOS se lanzará a mediados de la década de 2020 a bordo de un vehículo de lanzamiento H-IIA, utilizando varias asistencias de gravedad para hacer el viaje a Júpiter. Y si la misión es realmente exitosa, incluso podría traer una muestra de un asteroide troyano a casa.
La NASA incluso está considerando agregar una vela solar a la Puerta Lunar del Espacio Profundo. En un evento de planificación especial para Deep Space Gateway en 2017, los miembros de la Agencia Espacial Canadiense presentaron el concepto de una vela solar que podría agregarse a la estación. La luz continua del Sol proporcionaría un empuje constante que la estación podría usar para mantener su órbita sin propulsión. Sostenida en un brazo robótico canadiense, qué más, una vela solar de 50 metros cuadrados podría ahorrarle a la estación 9 kg de hidrazina al año, que es costoso transportar desde la Tierra hasta la Luna.
Una misión con la que probablemente estés familiarizado es el concepto Breakthrough Starshot. En lugar de utilizar la luz del Sol como propulsión, Breakthrough Starshot espera usar potentes láseres que aceleren los satélites pequeños a velocidades interestelares.
Estas podrían ser las primeras naves espaciales que envían imágenes a casa desde otro sistema estelar. Hemos hecho un episodio completo sobre esta y otra misión de navegación láser más pesada llamada Proyecto Dragonfly.
Desafortunadamente, las agencias espaciales han tardado más en incorporar velas solares en sus misiones de lo que esperaba. Es comprensible, son complicados y frágiles y requieren una orientación precisa. Tiene sentido que los planificadores de misiones usen cohetes químicos probados y verdaderos, o motores de iones eficientes para impulsar su nave espacial a través del Sistema Solar.
Pero a medida que se lanzan y prueban cada vez más velas solares, los ingenieros tendrán más confianza en las mejores formas de usarlas como parte de una misión. Puedo imaginar un futuro cuando casi todas las misiones tienen una vela solar de respaldo a bordo, en caso de que algo salga mal con el motor principal.
Siempre me ha fascinado la posibilidad de la navegación solar, y he observado cada descubrimiento y avanzo con entusiasmo. Estoy muy contento de que la Sociedad Planetaria haya llegado tan lejos con sus pruebas. Hicieron toda la misión por $ 7 millones de dólares, financiados por miembros de la Sociedad Planetaria, ciudadanos privados y una campaña de Kickstart. Si desea apoyar esta y futuras misiones para ayudar a explorar el Sistema Solar, vaya a planetary.org para obtener más información.
