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Este artículo trata sobre la misión propuesta de la NASA. Para la extracción y utilización de asteroides, consulte Minería de asteroides .

Las pinzas en el extremo de los brazos robóticos se utilizan para agarrar y asegurar una roca de un gran asteroide. Una vez que la roca está asegurada, las patas se impulsarán y proporcionarán un ascenso inicial sin el uso de propulsores.

La misión de redireccionamiento de asteroides ( ARM ), también conocida como misión de recuperación y utilización de asteroides ( ARU ) y la iniciativa de asteroides , fue una misión espacial propuesta por la NASA en 2013. La nave espacial de la misión robótica de recuperación de asteroides (ARRM) se reuniría con una gran nave espacial cercana -Tierra el asteroide y usa brazos robóticos con pinzas de anclaje para recuperar una roca de 4 metros del asteroide.

La nave espacial caracterizaría el asteroide y demostraría al menos una técnica de defensa planetaria antes de transportar la roca a una órbita lunar estable , donde podría ser analizada más a fondo tanto por sondas robóticas como por una futura misión tripulada, ARCM (Asteroid Redirect Tripulada Mission). [1] Si se hubiera financiado, la misión se habría lanzado en diciembre de 2021, [2] con los objetivos adicionales de probar una serie de nuevas capacidades necesarias para futuras expediciones humanas al espacio profundo, incluidos los propulsores de iones avanzados . [3]

El presupuesto propuesto de la NASA para 2018 pedía su cancelación, [4] la misión recibió su aviso de retiro de fondos en abril de 2017, [5] y la NASA anunció el "cierre" el 13 de junio de 2017. [5] Tecnologías clave que se están desarrollando para ARM ha continuado, especialmente el sistema de propulsión de hélice de iones que habría volado en la misión robótica.

Objetivos [ editar ]

Astronauta en EVA para tomar muestras de asteroides, Orión al fondo

El principal objetivo de la Misión de redireccionamiento de asteroides era desarrollar las capacidades de exploración del espacio profundo necesarias en preparación para una misión humana a Marte y otros destinos del Sistema Solar [6] [7] según las vías flexibles del Viaje a Marte de la NASA . [8] [9] [10] [11] [12]

Precursor de Marte [ editar ]

Las misiones de remolcadores espaciales, para desagregar la logística de Marte no crítica en el tiempo de la tripulación, pueden reducir los costos hasta en un 60% (si se usa propulsión eléctrica solar avanzada (motores de iones) [13] ) y reduce el riesgo general de la misión al permitir verificación del sitio de los sistemas críticos antes de que la tripulación parta. [6] [11] [8] [14] [15] [16]

Las tecnologías y diseños de propulsión eléctrica solar (SEP) no solo se aplicarían a misiones futuras, sino que la nave espacial ARRM se dejaría en una órbita estable para su reutilización. [6] [8] [11] El proyecto tiene como base cualquiera de las múltiples capacidades de reabastecimiento de combustible; la carga útil específica del asteroide se encuentra en un extremo del autobús , para su posible remoción y reemplazo mediante un servicio futuro, o como una nave espacial separable, dejando un remolcador espacial calificado en el espacio cislunar. [7] [9] [17] [18] [19]

Operaciones en el espacio profundo ampliadas y sostenibles [ editar ]

Las misiones robóticas y tripuladas demostrarían capacidades más allá de la órbita terrestre, pero dentro de unos días de contingencia de regreso. [20] La Órbita Retrógrada Lejana Lunar (DRO), que abarca Tierra-Luna L1 y L2 , es esencialmente un nodo para el escape y la captura del sistema terrestre. [11] [21] [22] [23] Esto es más cierto si se trae un módulo de aumento de exploración (EAM) para estadías humanas prolongadas, posiblemente mediante un módulo SEP similar a ARRM. [6] [8] [11] En su tramo de regreso desde Marte, una misión humana puede ahorrar toneladas de masa capturando en DRO y transfiriéndose a un Orion estacionado para el regreso y reentrada a la Tierra. [12]

Objetivos adicionales [ editar ]

Un objetivo secundario era desarrollar la tecnología necesaria para llevar un pequeño asteroide cercano a la Tierra a la órbita lunar : "el asteroide fue una ventaja". [12] Allí, podría ser analizado por la tripulación de la misión Orion EM-5 o EM-6 ARCM en 2026. [2] [24] [25]

Los objetivos adicionales de la misión incluyeron la demostración de técnicas de defensa planetaria capaces de proteger la Tierra en el futuro, como el uso de naves espaciales robóticas para desviar asteroides potencialmente peligrosos. [24] [26] En consideración para desviar un asteroide están: agarrar el asteroide y moverlo directamente, así como emplear técnicas de tractor de gravedad después de recoger una roca de su superficie para aumentar la masa ("tractor de gravedad mejorado"). [27]

La misión también probaría el rendimiento de la propulsión eléctrica solar avanzada (motores de iones) [13] y la comunicación por láser de banda ancha en el espacio . [28] Estas nuevas tecnologías ayudarían a enviar grandes cantidades de carga, hábitats y propulsor a Marte antes de una misión humana a Marte [31] y / o Fobos. [43]

Misión de redireccionamiento de asteroides de la NASA
Reproducir medios
El vehículo de redireccionamiento de asteroides demostraría la técnica de defensa planetaria del " tractor de gravedad " en un asteroide de tamaño peligroso. Este método aprovecha la masa de la nave espacial (18 toneladas [44] ) y su carga de rocas de 6 m (al menos 20 toneladas [45] ) para impartir una fuerza gravitacional sobre el asteroide, alterando lentamente la trayectoria del asteroide. ( ogv ; gif )

Descripción general de la nave espacial [ editar ]

Las pinzas de asteroides en el extremo de los brazos robóticos se utilizan para agarrar y asegurar una roca de 6 m de un gran asteroide. Se utilizaría un taladro integrado para proporcionar el anclaje final de la roca al mecanismo de captura.
Representación del vehículo de redireccionamiento de asteroides que sale del asteroide después de capturar una roca de su superficie.

El vehículo aterrizaría en un gran asteroide y las pinzas en el extremo de los brazos robóticos agarrarían y asegurarían una roca de la superficie de un gran asteroide. Las pinzas se clavarían en la roca y crearían un agarre fuerte. Se utilizaría un taladro integrado para proporcionar el anclaje final de la roca al mecanismo de captura. [46] Una vez que la roca está asegurada, las patas empujarían y proporcionarían un ascenso inicial sin el uso de propulsores. [24] [27]

Propulsión [ editar ]

La nave espacial sería impulsada por propulsión eléctrica solar avanzada (SEP) (posiblemente un propulsor de efecto Hall , ver propulsor de iones ). La electricidad sería proporcionada por paneles solares estilo UltraFlex de alta eficiencia (50 kW). [13] [47]

El motor de iones avanzado utiliza el 10% del propulsor requerido por los cohetes químicos equivalentes, puede procesar tres veces la potencia de los diseños anteriores y aumentar la eficiencia en un 50%. [48] Utilizaría el efecto Hall , que proporciona una baja aceleración pero puede disparar continuamente durante muchos años para impulsar una gran masa a alta velocidad. [13] Los propulsores de efecto Hall atrapan electrones en un campo magnético y los utilizan para ionizar el gas propulsor de xenón a bordo . El campo magnético también genera un campo eléctrico que acelera los iones cargados creando una columna de plasma de escape que empuja la nave hacia adelante. [48]El concepto de la nave espacial tendría una masa seca de 5,5 toneladas y podría almacenar hasta 13 toneladas de propulsor de xenón . [49]

Cada propulsor tendría un nivel de potencia de 30 a 50 kilovatios, [50] y se pueden combinar varios propulsores para aumentar la potencia de una nave espacial SEP. Este motor, que es escalable a 300 kilovatios y más, está siendo investigado y desarrollado por Northrop Grumman con Sandia National Laboratories y la Universidad de Michigan . [51] El Centro de Investigación Glenn de la NASA está gestionando el proyecto. [51]

Incluso en un destino, el sistema SEP se puede configurar para proporcionar energía para mantener los sistemas o evitar la ebullición del propulsor antes de que llegue la tripulación. [6] [52] Sin embargo, la propulsión solar-eléctrica existente calificada para vuelo se encuentra en niveles de 1 a 5 kW. Una misión de carga a Marte requeriría ~ 100 kW y un vuelo con tripulación ~ 150-300 kW. [6] [11]

Cronograma propuesto [ editar ]

Originalmente planeado para 2017, luego 2020, [26] [46] y luego para diciembre de 2021. [2] La misión recibió su aviso de desfinanciamiento en abril de 2017. [5] El vehículo de lanzamiento habría sido un Delta IV Heavy , SLS o Falcon Heavy . [53] La roca habría llegado a la órbita lunar a finales de 2025. [46]

Asteroide objetivo [ editar ]

Al 29 de octubre de 2017 , se conocen 16.950 asteroides cercanos a la Tierra , [54] que han sido descubiertos por varios equipos de búsqueda y catalogados como objetos potencialmente peligrosos . A principios de 2017, la NASA aún tenía que seleccionar un objetivo para ARM, pero para fines de planificación y simulación, el asteroide cercano a la Tierra (341843) 2008 EV 5 se utilizó como ejemplo para que la nave espacial recogiera un solo 4 m (13 pies) roca de ella. [24] Otros asteroides progenitores candidatos fueron Itokawa , Bennu y Ryugu . [53]

La roca carbonosa que habría sido capturada por la misión (diámetro máximo de 6 metros, 20 toneladas) [45] es demasiado pequeña para dañar la Tierra porque se quemaría en la atmósfera. Redirigir la masa del asteroide a una órbita retrógrada distante alrededor de la Luna aseguraría que no pudiera golpear la Tierra y también la dejaría en una órbita estable para estudios futuros. [29]

Historia [ editar ]

El administrador de la NASA, Robert Frosch, testificó ante el Congreso sobre la "recuperación de asteroides en la Tierra" en julio de 1980. Sin embargo, afirmó que no era factible en ese momento. [55] [56]

La misión ARU, excluyendo cualquier misión humana a un asteroide que pueda permitir, fue objeto de un estudio de viabilidad en 2012 por el Instituto Keck de Estudios Espaciales . [49] El Glenn Research Center estimó el costo de la misión en alrededor de $ 2.6 mil millones, [57] de los cuales $ 105 millones fueron financiados en 2014 para madurar el concepto. [28] [58] Los funcionarios de la NASA enfatizaron que ARM fue pensado como un paso en los planes a largo plazo para una misión humana a Marte . [46]

La 'Opción A' era desplegar un contenedor lo suficientemente grande como para capturar un asteroide en vuelo libre de hasta 8 m (26 pies) de diámetro.

Las dos opciones estudiadas para recuperar un asteroide pequeño fueron la Opción A y la Opción B. La Opción A desplegaría una gran bolsa de captura de 15 metros (50 pies) capaz de contener un pequeño asteroide de hasta 8 m (26 pies) de diámetro, [13 ] y una masa de hasta 500 toneladas. [28] La opción B, que se seleccionó en marzo de 2015, haría que el vehículo aterrizara en un gran asteroide y desplegaría brazos robóticos para levantar una roca de hasta 4 m (13 pies) de diámetro desde la superficie, transportarla y colocarla en órbita lunar . [24] [29] Esta opción se identificó como más relevante para encuentros futuros , acoplamiento autónomo , módulo de aterrizaje , muestreador , defensa planetaria, minería y tecnologías de servicio de naves espaciales. [59] [60]

La parte tripulada para recuperar muestras de asteroides de la órbita lunar ( Orion EM-3 ) fue criticada como una parte innecesaria de la misión con afirmaciones de que ya se han analizado miles de meteoritos [61] y que la tecnología utilizada para recuperar una roca no lo hace. ayudar a desarrollar una misión tripulada a Marte. [46] Los planes no se cambiaron a pesar de que el Consejo Asesor de la NASA sugirió el 10 de abril de 2015 que la NASA no debería llevar a cabo sus planes para ARM, sino que debería desarrollar propulsión eléctrica solar y utilizarla para impulsar una nave espacial en un vuelo de ida y vuelta. a Marte. [62]

En enero de 2016, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA adjudicó contratos para estudios de diseño de una nave espacial basada en propulsión eléctrica solar. La misión robótica ARRM habría sido la primera fase de ARM. Los contratos fueron ganados por Lockheed Martin Space Systems , Littleton, Colorado; Boeing Phantom Works , Huntington Beach, California; ATK orbital , Dulles, Virginia; y Space Systems / Loral , Palo Alto, California. [63]

En mayo de 2016, ASI (la Agencia Espacial Italiana ) acordó un estudio conjunto y una posible participación italiana. [64]

Según el presupuesto de la NASA para 2018 propuesto por la administración Trump en marzo de 2017, esta misión fue cancelada. [4] El 13 de junio de 2017, la NASA anunció una "fase de cierre" después del retiro de fondos. [5] La NASA ha enfatizado que las tecnologías clave que se están desarrollando para ARM continuarán, especialmente el sistema de propulsión eléctrica solar, que habría volado en la misión robótica, que se utilizará en el Lunar Gateway como elemento de potencia y propulsión . [5] [65]

Ver también [ editar ]

  • Captura de asteroides
  • Evitación del impacto de asteroides
  • Minería de asteroides
  • Programa Artemis
  • Lista de planetas menores que cruzan la Tierra
  • Lista de asteroides excepcionales
  • Asteroides cercanos a la Tierra
  • Objeto potencialmente peligroso

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Programa de Iniciativa de Asteroides de la NASA
Videos de Youtube
  • Video: Misión de redireccionamiento de asteroides, 'Opción A' , Captura de un asteroide de 8 m en vuelo libre.
  • Video: Misión de redireccionamiento de asteroides, 'Opción B' , colección de Boulder de un gran asteroide.
  • Video: Misión de redireccionamiento de asteroides: la nave espacial Orion tripulada se encuentra con ARM en órbita lunar
  • Video: Misión de redireccionamiento de asteroides: segmento robótico de la NASA