Una misión humana a Marte ha sido objeto de ciencia ficción desde la década de 1880 y de propuestas científicas y de ingeniería aeroespacial desde finales de la década de 1940. Los planes incluyen aterrizar en Marte para exploración como mínimo, y algunos están considerando explorar sus lunas Fobos y Deimos . [ cita requerida ] Las propuestas a largo plazo han incluido el envío de colonos y el inicio de la terraformación del planeta .
La exploración de Marte ha sido un objetivo de los programas espaciales nacionales durante décadas. El trabajo conceptual para misiones que involucrarían exploradores humanos ha estado en curso desde la década de 1950, y las misiones planificadas generalmente se declaran que tienen lugar entre 10 y 30 años desde el momento en que se redactan. [1] La lista de planes de misiones tripuladas a Marte muestra las diversas propuestas de misiones que han sido presentadas por múltiples organizaciones y agencias espaciales en este campo de la exploración espacial . Los planes han variado desde expediciones científicas, en las que un pequeño grupo (entre dos y ocho astronautas ) visitaría Marte por un período de unas pocas semanas o un año, hasta una presencia continua (por ejemplo, a través de estaciones de investigación , colonización u otra humanización continua). [ cita requerida ] También se han propuesto visitas virtuales a Marte, utilizando tecnologías hápticas . [2]
En la década de 2010, numerosas agencias estadounidenses, europeas y asiáticas estaban desarrollando propuestas para misiones humanas a Marte. [ cita requerida ] En la ficción , Marte es un objetivo frecuente de exploración y asentamiento en libros, novelas gráficas y películas .
Viajar a marte
La energía necesaria para la transferencia entre órbitas planetarias, o " delta-v ", es la más baja en los intervalos fijados por el período sinódico . Para los viajes Tierra - Marte , esto es cada 26 meses (2 años y 2 meses), por lo que las misiones generalmente se planifican para que coincidan con uno de estos períodos de lanzamiento . Debido a la excentricidad de la órbita de Marte, la energía necesaria en los períodos de baja energía varía aproximadamente en un ciclo de 15 años [3] y los períodos más fáciles necesitan solo la mitad de la energía de los picos. [4] En el siglo XX, hubo un mínimo en los períodos de lanzamiento de 1969 y 1971 y otro mínimo en 1986 y 1988, luego el ciclo se repitió. [3] El próximo período de lanzamiento de bajo consumo energético ocurre en 2033. [5]
Se han propuesto varios tipos de planes de misión, incluida la clase de oposición y la clase de conjunción [4] o el sobrevuelo de Crocco . [6] La transferencia de energía más baja a Marte es una órbita de transferencia de Hohmann , que implicaría un tiempo de viaje de aproximadamente 9 meses desde la Tierra a Marte, unos quinientos días en Marte para esperar la ventana de transferencia a la Tierra y un tiempo de viaje de unos 9 meses para regresar a la Tierra. [7] [8]
Los planes de misión a Marte más cortos tienen tiempos de vuelo de ida y vuelta de 400 a 450 días, [9] pero requerirían una energía significativamente mayor. Una misión rápida a Marte de 245 días de ida y vuelta podría ser posible con una puesta en escena en órbita. [10] En 2014 se propuso la captura balística , que puede reducir el costo de combustible y proporcionar ventanas de lanzamiento más flexibles en comparación con el Hohmann. [11]
En la gran gira de Crocco, una nave espacial tripulada sobrevolaría Marte y Venus en menos de un año en el espacio. [12] Algunas arquitecturas de misiones de sobrevuelo también pueden extenderse para incluir un estilo de aterrizaje en Marte con una nave espacial de aterrizaje de excursión de sobrevuelo. [13] Propuesto por R. Titus en 1966, se trataba de un vehículo de ascenso y aterrizaje de corta estancia que se separaría de una nave de transferencia "madre" Tierra-Marte antes de su sobrevuelo de Marte. El módulo de aterrizaje Ascent-Descent llegaría antes y entraría en órbita alrededor de Marte o aterrizaría, y dependiendo de la oferta de diseño quizás 10-30 días antes de que tuviera que lanzarse de regreso al vehículo de transferencia principal. [13] (ver también sobrevuelo de Marte ).
El aerofrenado en Marte se estimó en la década de 1980 para reducir a la mitad la masa de una misión a Marte despegando de la Tierra. [14] Como resultado, las misiones a Marte han diseñado naves espaciales interplanetarias y módulos de aterrizaje capaces de aerofrenado. [14]
Aterrizando en Marte
Nave espacial aterrizada en la superficie de Marte:
- Marte 3
- Viking 1 y Viking 2
- Mars Pathfinder y su rover Sojourner
- Spirit y Opportunity Rovers
- Módulo de aterrizaje Phoenix
- Rover curiosidad
- Módulo de aterrizaje InSight
- Beagle2
- Perseverancia rover
Captura orbital
Cuando una expedición llega a Marte, es necesario frenar para entrar en órbita. Hay dos opciones disponibles: cohetes o aerocaptura . La aerocaptura en Marte para misiones humanas se estudió en el siglo XX. [15] En una revisión de 93 estudios de Marte, 24 utilizaron la aerocaptura para el retorno de Marte o la Tierra. [15] Una de las consideraciones para usar la aerocaptura en misiones tripuladas es un límite en la fuerza máxima experimentada por los astronautas. El consenso científico actual es que 5g, o 5 veces la gravedad de la Tierra, es la aceleración máxima permitida. [15]
Trabajo de encuesta
Llevar a cabo un aterrizaje seguro requiere el conocimiento de las propiedades de la atmósfera, primero observado por Mariner 4 , y un estudio del planeta para identificar los sitios de aterrizaje adecuados. Los principales reconocimientos mundiales fueron realizados por Mariner 9 y Viking 1 y dos orbitadores, que apoyaron a los módulos de aterrizaje Viking. Orbitadores posteriores, como Mars Global Surveyor , Mars Odyssey 2001 , Mars Express y Mars Reconnaissance Orbiter , han cartografiado Marte en una resolución más alta con instrumentos mejorados. Estos estudios posteriores han identificado las ubicaciones probables del agua, un recurso crítico. [dieciséis]
Fondos
El mayor factor limitante para enviar humanos a Marte es la financiación. El costo estimado es de aproximadamente 500 mil millones de dólares estadounidenses, aunque es probable que los costos reales sean mayores. [17] A partir de finales de la década de 1950, la fase inicial de la exploración espacial se llevó a cabo tanto para hacer una declaración política como para hacer observaciones del sistema solar. Sin embargo, esto demostró ser un desperdicio e insostenible, y el clima actual es de cooperación internacional, con grandes proyectos como la Estación Espacial Internacional y el Lunar Gateway propuesto que se están construyendo y lanzando por varios países. [ cita requerida ]
Los críticos argumentan que los beneficios inmediatos de establecer una presencia humana en Marte son superados por el inmenso costo, y que los fondos podrían redirigirse mejor hacia otros programas, como la exploración robótica. Los defensores de la exploración espacial humana sostienen que el simbolismo de establecer una presencia en el espacio puede generar interés público para unirse a la causa y provocar la cooperación mundial. También se afirma que una inversión a largo plazo en viajes espaciales es necesaria para la supervivencia de la humanidad. [17]
Un factor que reduce la financiación necesaria para colocar una presencia humana en Marte puede ser el turismo espacial . A medida que el mercado del turismo espacial crezca y se realicen desarrollos tecnológicos, es probable que el costo de enviar humanos a otros planetas disminuya en consecuencia. Un concepto similar puede examinarse en la historia de las computadoras personales: cuando las computadoras se usaban solo para investigación científica, con un uso menor en la gran industria, eran grandes, raras, pesadas y costosas. Cuando el mercado potencial aumentó y comenzaron a volverse comunes en muchos hogares (en países occidentales y desarrollados) con el propósito de entretenimiento como juegos de computadora y reserva de boletos de viaje / ocio, la potencia informática de los dispositivos domésticos se disparó y los precios se desplomaron. [18]
Médico
Hay varios desafíos físicos clave para las misiones humanas a Marte: [22]
- Amenaza para la salud de los rayos cósmicos y otras radiaciones ionizantes . [23] [24] [25] [26] En mayo de 2013, los científicos de la NASA informaron que una posible misión a Marte puede implicar un gran riesgo de radiación basado en la radiación de partículas energéticas medida por el RAD en el Laboratorio de Ciencias de Marte mientras viaja desde la Tierra a Marte en 2011-2012. La dosis de radiación calculada fue de 0,66 sieverts ida y vuelta. El límite de radiación de carrera de la agencia para los astronautas es de 1 sievert. [19] [20] [21] [27] A mediados de septiembre de 2017, la NASA informó niveles de radiación duplicados temporalmente en la superficie de Marte, con una aurora 25 veces más brillante que cualquier observada anteriormente, debido a una tormenta solar inesperada masiva . [28]
- Efectos adversos para la salud de la ingravidez prolongada , incluida la pérdida de densidad mineral ósea [29] y el deterioro de la vista . [30] [31] [32] (Depende del diseño de la misión y la nave espacial). En noviembre de 2019, los investigadores informaron que los astronautas experimentaron problemas graves de flujo sanguíneo y coágulos mientras estaban a bordo de la Estación Espacial Internacional, según un estudio de seis meses de 11 astronautas sanos. Los resultados pueden influir en los vuelos espaciales a largo plazo , incluida una misión al planeta Marte, según los investigadores. [33] [34]
- Efectos psicológicos del aislamiento de la Tierra y, por extensión, la falta de comunidad [ aclaración necesaria ] debido a la falta de una conexión en tiempo real con la Tierra. (Compárese con Ermitaño ).
- Efectos sociales de varios seres humanos que viven en condiciones de hacinamiento durante más de un año terrestre, y posiblemente dos o tres años, dependiendo de la nave espacial y el diseño de la misión.
- Falta de instalaciones médicas.
- Posible falla del equipo de propulsión o de soporte vital.
Algunas de estas cuestiones se estimaron estadísticamente en el estudio HUMEX. [35] Ehlmann y otros han revisado preocupaciones políticas y económicas, así como aspectos de viabilidad tecnológica y biológica. [36] Si bien el combustible para viajes de ida y vuelta podría ser un desafío, el metano y el oxígeno se pueden producir utilizando H 2 O marciano (preferiblemente como hielo de agua en lugar de agua líquida) y CO 2 atmosférico con tecnología madura. [37]
Protección planetaria
Actualmente se requiere la esterilización de naves espaciales robóticas a Marte. El límite permitido es de 300.000 esporas en el exterior de las naves generales, con requisitos más estrictos para las naves espaciales con destino a "regiones especiales" que contienen agua. [38] [39] De lo contrario, existe el riesgo de contaminar no solo los experimentos de detección de vida, sino posiblemente el planeta mismo. [40]
Es imposible esterilizar misiones humanas a este nivel, ya que los humanos albergan típicamente cien billones (10 14 ) de microorganismos de miles de especies de la microbiota humana , y estos no pueden eliminarse. La contención parece la única opción, pero es un gran desafío en caso de un aterrizaje forzoso (es decir, un choque). [41] Ha habido varios talleres planetarios sobre este tema, pero aún no se han definido las pautas finales para avanzar. [42] Los exploradores humanos también serían vulnerables a la contaminación de la Tierra si se convierten en portadores de microorganismos. [43]
Propuestas de misión
Durante las últimas siete décadas, se ha propuesto o estudiado una amplia variedad de arquitecturas de misiones para vuelos espaciales tripulados a Marte. Estos han incluido propulsión química , nuclear y eléctrica , así como una amplia variedad de metodologías de aterrizaje, vida y retorno.
siglo 20
Durante el último siglo, se han propuesto varios conceptos de misión para tal expedición. El volumen de historia de David Portree Humanos a Marte: Cincuenta años de planificación de misiones, 1950-2000 analiza muchos de estos. [3]
Propuesta de Wernher von Braun (1947 a 1950)
Wernher von Braun fue la primera persona en realizar un estudio técnico detallado de una misión a Marte. [3] [45] Los detalles se publicaron en su libro Das Marsprojekt (1952, publicado en inglés como The Mars Project en 1962 [46] ) y varios trabajos posteriores. [47] Willy Ley popularizó una misión similar en inglés en el libro The Conquest of Space (1949), con ilustraciones de Chesley Bonestell . El proyecto Marte de Von Braun preveía el lanzamiento de casi mil vehículos de tres etapas desde la Tierra para transportar piezas de la misión a Marte que se construirían en una estación espacial en órbita terrestre. [45] [48] La misión en sí contó con una flota de diez naves espaciales con una tripulación combinada de 70 que se dirigían a Marte, trayendo tres naves de excursión de superficie aladas que aterrizarían horizontalmente en la superficie de Marte. (El aterrizaje alado se consideró posible porque en el momento de su propuesta, se creía que la atmósfera marciana era mucho más densa de lo que se descubrió más tarde).
En la visión revisada de 1956 del plan del Proyecto Marte, publicada en el libro La Exploración de Marte por Wernher Von Braun y Willy Ley, el tamaño de la misión se redujo, requiriendo solo 400 lanzamientos para juntar dos naves, aún llevando un aterrizaje alado. vehículo. [49] Las versiones posteriores de la propuesta de la misión, destacados en el Disney serie de películas de "hombre en el espacio", [50] mostraron propulsión nuclear de iones de propulsión de vehículos para el crucero interplanetario.
Propuestas de Estados Unidos (de 1950 a 1970)
De 1957 a 1965, General Atomics trabajó en el Proyecto Orion , una propuesta para una nave espacial de propulsión por pulso nuclear . Orion estaba destinado a tener la capacidad de transportar cargas útiles extremadamente grandes en comparación con los cohetes químicos, haciendo factibles las misiones tripuladas a Marte y los planetas exteriores. Uno de los primeros diseños de vehículos estaba destinado a enviar una carga útil de 800 toneladas a la órbita de Marte. El Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963 hizo inviable un mayor desarrollo, y el trabajo terminó en 1965. [51]
En 1962, Aeronutronic Ford, [52] General Dynamics y Lockheed Missiles and Space Company realizaron estudios de diseños de misiones a Marte como parte del "Proyecto EMPIRE" del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA. [45] Estos estudios indicaron que una misión a Marte (posiblemente incluyendo un sobrevuelo de Venus) podría realizarse con el lanzamiento de ocho impulsores Saturno V y ensamblaje en órbita terrestre baja, o posiblemente con un solo lanzamiento de un hipotético "post Saturno". vehículo de carga pesada. Aunque las misiones EMPIRE nunca se propusieron para financiación, fueron los primeros análisis detallados de lo que se necesitaría para realizar un viaje humano a Marte utilizando datos de vuelos espaciales reales de la NASA, sentando las bases para estudios futuros, incluidos estudios de misión significativos realizados por TRW, North American, Philco, Lockheed, Douglas y General Dynamics, junto con varios estudios internos de la NASA. [45]
Tras el éxito del Programa Apolo , von Braun abogó por una misión tripulada a Marte como foco del programa espacial tripulado de la NASA. [53] La propuesta de Von Braun usó propulsores Saturn V para lanzar etapas superiores impulsadas por NERVA que impulsarían dos naves espaciales de seis tripulantes en una misión dual a principios de la década de 1980. La propuesta fue considerada por el presidente Richard Nixon, pero fue rechazada a favor del transbordador espacial .
En 1975, von Braun discutió la arquitectura de la misión que surgió de estos estudios de la era Apolo en una conferencia grabada y, al hacerlo, sugirió que se podrían configurar múltiples lanzamientos de transbordadores en su lugar para levantar las dos naves espaciales equipadas con motor de cohete térmico nuclear en partes más pequeñas, para su ensamblaje. en orbita. [54]
Propuestas de misiones soviéticas (1956 a 1969)
El Complejo Pilotado de Marte o "'MPK'" fue una propuesta de Mikhail Tikhonravov de la Unión Soviética para una expedición tripulada a Marte, utilizando el (entonces propuesto) cohete N1, en estudios de 1956 a 1962. Los soviéticos enviaron muchas sondas a Marte con algunas historias de éxito destacadas, incluida la entrada atmosférica de Marte, pero la tasa general de éxito fue baja. [ cita requerida ] (ver Marte 3 )
La nave espacial interplanetaria pesada (conocida por el acrónimo ruso TMK ) fue la designación de una propuesta de exploración espacial de la Unión Soviética en la década de 1960 para enviar un vuelo tripulado a Marte y Venus (diseño TMK-MAVR) sin aterrizar. La nave espacial TMK debía lanzarse en 1971 y realizar un vuelo de tres años que incluía un sobrevuelo a Marte, momento en el que se habrían dejado caer las sondas. El proyecto nunca se completó porque el cohete N1 requerido nunca voló con éxito. El Complejo Expedicionario de Marte , o "'MEK"' (1969) fue otra propuesta soviética para una expedición a Marte que llevaría una tripulación de tres a seis a Marte y viceversa con una duración total de la misión de 630 días.
Caso de Marte (1981-1996)
Después de las misiones Viking a Marte, entre 1981 y 1996 se llevó a cabo una serie de conferencias denominadas The Case for Mars en la Universidad de Colorado en Boulder . Estas conferencias promovieron la exploración humana de Marte, presentaron conceptos y tecnologías y llevaron a cabo una serie de talleres para desarrollar un concepto básico para la misión. Propuso el uso de recursos in situ para fabricar propulsor de cohetes para el viaje de regreso. El estudio de la misión se publicó en una serie de volúmenes de actas. [55] [56] Las conferencias posteriores presentaron conceptos alternativos, incluido el concepto "Mars Direct" de Robert Zubrin y David Baker; la propuesta "Paso a Paso a Marte" de Geoffrey A. Landis , [57] que proponía pasos intermedios antes del aterrizaje en Marte, incluidas misiones humanas a Fobos; y la propuesta "Gran Exploración" del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , entre otros.
Iniciativa de exploración espacial de la NASA (1989)
En respuesta a una iniciativa presidencial, la NASA realizó un estudio de un proyecto para la exploración humana de la Luna y Marte como un seguimiento propuesto de la Estación Espacial Internacional. Esto resultó en un informe, llamado estudio de 90 días , [58] en el que la agencia propuso un plan a largo plazo que consistía en completar la Estación Espacial como "un próximo paso crítico en todos nuestros esfuerzos espaciales", regresar a la Luna y estableciendo una base permanente y luego enviando astronautas a Marte. Este informe fue ampliamente criticado por ser demasiado elaborado y costoso, y el Congreso canceló todos los fondos para la exploración humana más allá de la órbita terrestre. [59]
Mars Direct (principios de la década de 1990)
Debido a la mayor distancia, la misión a Marte sería mucho más arriesgada y costosa que los vuelos anteriores a la Luna. Los suministros y el combustible deberían estar preparados para un viaje de ida y vuelta de 2 a 3 años y la nave espacial necesitaría al menos un blindaje parcial contra la radiación ionizante. Un artículo de 1990 de Robert Zubrin y David A. Baker, entonces de Martin Marietta , propuso reducir la masa de la misión (y por lo tanto el costo) mediante el uso de recursos in situ para fabricar propulsor de la atmósfera marciana. [60] [61] Esta propuesta se basó en conceptos desarrollados por la anterior serie de conferencias " Case for Mars ". Durante la siguiente década, Zubrin lo desarrolló en un concepto de misión, Mars Direct, que presentó en un libro, The Case for Mars (1996). La misión es promovida por la Mars Society , que Zubrin fundó en 1998, como práctica y asequible.
Universidad Espacial Internacional (1991)
En 1991 en Toulouse, Francia, la Universidad Espacial Internacional estudió una misión humana internacional a Marte. [62] Propusieron una tripulación de 8 personas viajando a Marte en una nave de propulsión nuclear con gravedad artificial proporcionada por rotación. [62] En la superficie, hábitats de 40 toneladas presurizados a 10 psi (69 kPa) fueron alimentados por una matriz fotovoltaica de 40 kW. [62]
Misiones de referencia de diseño de la NASA (década de 1990)
En la década de 1990, la NASA desarrolló varias arquitecturas de exploración humana de Marte a nivel conceptual. Uno de ellos fue la misión de referencia de diseño 3.0 de la NASA (DRM 3.0) para estimular un mayor desarrollo de ideas y conceptos.
Otros estudios seleccionados de los Estados Unidos y la NASA (1988-2009): [63]
- 1988 "Expedición a Marte"
- 1989 "Evolución de Marte"
- 1990 "Estudio de 90 días"
- 1991 "Grupo de síntesis"
- 1995 "DRM 1"
- 1997 "DRM 3" [64]
- 1998 "DRM 4"
- 1999 "Doble aterrizaje"
Siglo 21
Misiones de referencia de diseño de la NASA (2000+)
Las Misiones de Referencia de Diseño de Marte de la NASA consistieron en una serie de estudios de diseño conceptual para misiones humanas a Marte, continuadas en el siglo XXI .
- SERT 2000 (SSP)
- 2001 DPT / SIGUIENTE
- 2002 NEP Art. Gravedad
- 2009 DRA 5 [65]
MARPOST (2000-2005)
La Estación Orbital Pilotada por Marte (o MARPOST) es una misión orbital tripulada propuesta por Rusia a Marte, que utiliza un reactor nuclear para hacer funcionar un motor de cohete eléctrico . Propuesto en octubre de 2000 como el próximo paso para Rusia en el espacio junto con la participación en la Estación Espacial Internacional, se confirmó un proyecto preliminar de 30 volúmenes para MARPOST en 2005. [66] Se propuso que el diseño de la nave estuviera listo en 2012, y el propio barco en 2021. [67]
Programa Aurora de la ESA (2001+)
En 2001, la Agencia Espacial Europea presentó una visión a largo plazo de enviar una misión humana a Marte en 2033. [68] El cronograma propuesto para el proyecto comenzaría con la exploración robótica, una prueba de simulación de concepto de sustentar humanos en Marte, y finalmente una misión tripulada. Las objeciones de las naciones participantes de la ESA y otros retrasos han puesto en duda la línea de tiempo, y actualmente ExoMars , que entregó un orbitador a Marte en 2016, se ha materializado.
Plan ESA / Rusia (2002)
Otra propuesta para una misión conjunta de la ESA con Rusia se basa en el envío de dos naves espaciales a Marte, una con una tripulación de seis personas y la otra con los suministros de la expedición. La misión tardaría unos 440 días en completarse con tres astronautas visitando la superficie del planeta durante un período de dos meses. Todo el proyecto costaría $ 20 mil millones y Rusia contribuiría con el 30% de estos fondos. [69]
Visión de EE. UU. Para la exploración espacial (2004)
El 14 de enero de 2004, George W. Bush anunció la Visión para la Exploración Espacial , una iniciativa de exploración espacial tripulada. Incluyó el desarrollo de planes preliminares para un regreso a la Luna para 2012 [70] y el establecimiento de un puesto de avanzada para 2020. Para 2005, se describieron provisionalmente misiones precursoras que ayudarían a desarrollar la tecnología necesaria durante la década de 2010. [71] El 24 de septiembre de 2007, Michael Griffin, entonces administrador de la NASA, insinuó que la NASA podría lanzar una misión humana a Marte en 2037. [72] Los fondos necesarios se generarían desviando $ 11 mil millones [73] del espacio. misiones científicas a la visión de la exploración humana.
La NASA también ha discutido planes para lanzar misiones a Marte desde la Luna para reducir los costos de viaje. [74]
Mars Society Germany - European Mars Mission (EMM) (2005)
La Mars Society Germany propuso una misión tripulada a Marte utilizando varios lanzamientos de una versión mejorada de carga pesada del Ariane 5 . Se necesitarían aproximadamente 5 lanzamientos para enviar una tripulación de 5 en una misión de 1200 días, con una carga útil de 120.000 kg (260.000 lb). Se estimó que el proyecto total costaba entre 10 y 15 mil millones de euros . [75]
Administración Nacional del Espacio de China (CNSA) (2006)
Sun Laiyan , administrador de la Administración Nacional del Espacio de China , dijo el 20 de julio de 2006 que China comenzaría la exploración del espacio profundo centrándose en Marte durante los próximos cinco años, durante el período del Programa Undécimo Plan Quinquenal (2006-2010). [76] El primer programa de exploración de Marte sin tripulación podría tener lugar entre 2014 y 2033, seguido de una fase con tripulación en 2040-2060 en la que los miembros de la tripulación aterrizarían en Marte y regresarían a casa. [77] El estudio Mars 500 de 2011 preparado para esta misión tripulada.
Marte para quedarse (2006)
La idea de un viaje de ida a Marte se ha propuesto varias veces. En 1988, el activista espacio Bruce Mackenzie propone un viaje de ida a Marte en una presentación en la Conferencia Internacional de Desarrollo Espacial , [78] el argumento de que la misión se podría hacer con menos dificultad y el gasto sin un retorno a la Tierra. En 2006, el ex ingeniero de la NASA James C. McLane III propuso un plan para colonizar inicialmente Marte mediante un viaje de ida y vuelta de un solo humano. Los artículos que discuten este concepto aparecieron en The Space Review , [79] Harper's Magazine , [80] SEARCH Magazine [81] y The New York Times . [82]
Misión de referencia de diseño de la NASA 5.0 (2007)
La NASA dio a conocer los detalles iniciales de la última versión de la arquitectura de exploración humana de Marte a nivel conceptual en esta presentación. El estudio desarrolló aún más los conceptos desarrollados en el DRM anterior de la NASA y lo actualizó a lanzadores y tecnología más actuales.
Frontera marciana (2007-2011)
Mars 500, la simulación de vuelo espacial de alta fidelidad más larga, se ejecutó de 2007 a 2011 en Rusia y fue un experimento para evaluar la viabilidad de misiones tripuladas a Marte. [83]
Arquitectura de la misión de referencia de diseño de la NASA 5.0 (2009)
La NASA lanzó una versión actualizada de NASA DRM 5.0 a principios de 2009, con el uso del lanzador Ares V , Orion CEV y planificación de misión actualizada. En este documento. [84]
Misiones humanas austeras de la NASA a Marte (2009)
Extrapolado del DRMA 5.0, planes para una expedición tripulada a Marte con propulsión química. Misiones humanas austeras a Marte
La órbita de Marte a mediados de la década de 2030 (2010)
En un importante discurso de política espacial en el Centro Espacial Kennedy el 15 de abril de 2010, Barack Obama predijo una misión tripulada a Marte para orbitar el planeta a mediados de la década de 2030, seguida de un aterrizaje. Esta propuesta fue apoyada principalmente por el Congreso, que aprobó la cancelación del Proyecto Constelación a favor de una Misión de Redirección de Asteroides 2025 y orbitar Marte en la década de 2030. [85] La misión de redireccionamiento de asteroides se canceló en junio de 2017 y se "cerró" en septiembre del mismo año. [ cita requerida ]
Propuestas de misión rusa (2011)
Los científicos rusos han presentado una serie de conceptos y propuestas de misiones a Marte . Las fechas indicadas eran para un lanzamiento en algún momento entre 2016 y 2020. La sonda de Marte llevaría una tripulación de cuatro a cinco cosmonautas, que pasarían cerca de dos años en el espacio. [ cita requerida ]
A finales de 2011, las agencias espaciales rusas y europeas completaron con éxito el MARS-500 con base en tierra . [86] El experimento biomédico que simula un vuelo con tripulación a Marte se completó en Rusia en julio de 2000. [87]
Concepto 2-4-2 (2011-2012)
En 2012, Jean-Marc Salotti publicó una nueva propuesta para una misión tripulada a Marte. El concepto '2-4-2' se basa en una reducción del tamaño de la tripulación a 2 astronautas y la duplicación de toda la misión. Hay 2 astronautas en cada vehículo espacial, hay 4 en la superficie de Marte y hay 2 una vez más en cada vehículo de regreso. Si un conjunto de hardware tiene problemas, hay 2 astronautas listos para ayudar a los otros 2 (2 por 2). Esta arquitectura simplifica los procedimientos de entrada, descenso y aterrizaje al reducir el tamaño de los vehículos de aterrizaje. También evita el montaje de vehículos enormes en LEO. El autor afirma que su propuesta es mucho más barata que la misión de referencia de la NASA sin comprometer los riesgos y puede emprenderse antes de 2030. [88] [89]
Arquitectura conceptual del vehículo espacial de Boeing (2012)
En 2012, Boeing , United Launch Alliance y RAL Space en Gran Bretaña publicaron una arquitectura conceptual que presentaba un posible diseño para una misión tripulada a Marte. Los componentes de la arquitectura incluyen varias naves espaciales para el viaje de la Tierra a Marte, el aterrizaje y la estancia en la superficie, así como el regreso. Algunas características incluyen varios módulos de aterrizaje de carga sin tripulación ensamblados en una base en la superficie de Marte. La tripulación aterrizaría en esta base en el "Mars Personnel Lander", que también podría llevarlos de regreso a la órbita de Marte. El diseño de la nave espacial interplanetaria tripulada incluía gravedad artificial y un campo magnético artificial para protección radiológica. En general, la arquitectura era modular para permitir una I + D incremental. [90]
Mars One (2012-2019)
En 2012, un grupo de empresarios holandeses comenzó a recaudar fondos para establecer una base humana en Marte en 2023. [91] La misión estaba destinada a ser principalmente un viaje de ida a Marte. Las solicitudes de astronautas fueron invitadas del público de todo el mundo, por una tarifa.
El concepto inicial incluía un orbitador y un pequeño módulo de aterrizaje robótico en 2018, seguido de un rover en 2020, y los componentes básicos en 2024. [91] La primera tripulación de cuatro astronautas debía aterrizar en Marte en 2025. Luego, cada dos años, llegaría una nueva tripulación de cuatro. La financiación estaba destinada a provenir de la venta de los derechos de retransmisión de todo el entrenamiento y del vuelo como un reality show de televisión , y ese dinero se utilizaría para contratar todo el hardware y los servicios de lanzamiento. En abril de 2015, el CEO de Mars One, Bas Lansdorp, admitió que su plan de 12 años para el aterrizaje de humanos en Marte para 2027 es "principalmente ficción". [92] La empresa que formaba parte de la rama comercial de Mars One quebró en enero de 2019. [93]
Fundación Inspiration Mars (2013)
En 2013, la Fundación Inspiration Mars fundada por Dennis Tito reveló planes de una misión tripulada para volar por Marte en 2018 con el apoyo de la NASA. [94] [95] La NASA se negó a financiar la misión.
Misión asequible de Boeing (2014)
El 2 de diciembre de 2014, Jason Crusan, Director de la Misión de Operaciones y Sistemas Avanzados de Exploración Humana de la NASA, y el Administrador Asociado Adjunto de Programas, James Reuthner, anunciaron un apoyo tentativo para el "Diseño asequible de la misión a Marte" de Boeing [se necesita aclaración ] que incluye protección contra radiación, gravedad artificial centrífuga, en - reabastecimiento de consumibles de tránsito, y un módulo de aterrizaje que puede regresar. [96] [97] Reuthner sugirió que si se dispusiera de la financiación adecuada, la misión propuesta se esperaría a principios de la década de 2030. [98]
Programas Viaje a Marte y Luna a Marte de la NASA (2015-presente)
El 8 de octubre de 2015, la NASA publicó su estrategia para la exploración humana y la presencia humana sostenida en Marte. El concepto opera a través de tres fases distintas que conducen a la presencia humana sostenible. [99]
La primera etapa, ya en marcha, [ ¿cuándo? ] es la fase "Earth Reliant". Esta fase continúa utilizando la Estación Espacial Internacional hasta 2024; validando las tecnologías del espacio profundo y estudiando los efectos de las misiones espaciales de larga duración en el cuerpo humano. [ cita requerida ] [100]
La segunda etapa, "Campo de pruebas", se aleja de la dependencia de la Tierra y se aventura en el espacio cislunar para la mayoría de sus tareas. El Lunar Gateway propuesto probaría las instalaciones habitacionales en el espacio profundo y validaría las capacidades requeridas para la exploración humana de Marte. [101]
Finalmente, la fase tres es la transición a la independencia de los recursos de la Tierra. La fase "Independiente de la Tierra" incluye misiones a largo plazo en la superficie marciana con hábitats que solo requieren mantenimiento de rutina y la recolección de recursos marcianos para combustible, agua y materiales de construcción. La NASA todavía apunta a misiones humanas a Marte en la década de 2030, aunque la independencia de la Tierra podría llevar décadas más. [102]
En noviembre de 2015, el administrador Bolden de la NASA reafirmó el objetivo de enviar humanos a Marte. [103] Presentó 2030 como la fecha de un aterrizaje en superficie tripulado en Marte, y señaló que el rover de Marte planificado para 2020 apoyaría la misión humana. [103]
En marzo de 2019, el vicepresidente Mike Pence declaró que "los astronautas estadounidenses volverán a caminar sobre la Luna antes de finales de 2024, 'por cualquier medio necesario'". [104] Según los informes, esto llevó a la NASA a acelerar sus planes para regresar a la superficie de la Luna para 2024. La NASA dice que utilizará el programa lunar Artemis en combinación con el Lunar Gateway como trampolín para hacer grandes avances científicos "para dar el próximo salto gigante - envío de astronautas a Marte ". [105]
Infraestructura de transporte SpaceX Mars (2016-)
En 2016, SpaceX anunció que planeaba enviar una cápsula Red Dragon para un aterrizaje suave en Marte en 2018, [106] pero esta ventana ya pasó y no se anuncian misiones Red Dragon a Marte en este momento.
SpaceX ha propuesto públicamente un plan para comenzar la colonización de Marte mediante el desarrollo de una infraestructura de transporte de alta capacidad .
El diseño del vehículo de lanzamiento ITS era un gran propulsor reutilizable coronado por una nave espacial o un camión cisterna para reabastecimiento de combustible en órbita . [107] El objetivo al que se aspira es hacer avanzar la tecnología y la infraestructura de manera que los primeros humanos a Marte puedan potencialmente partir ya en 2024. [108] [ necesita actualización ]
El 29 de septiembre de 2017, Elon Musk anunció un diseño de vehículo actualizado para la misión a Marte en el Congreso Astronáutico Internacional . El vehículo de reemplazo para esta misión se llamó BFR (Big Falcon Rocket) hasta 2018, cuando pasó a llamarse " Starship ". [109] [ mejor fuente necesario ] Starship proporcionará la capacidad para la actividad en órbita como la distribución por satélite, servicio a la Estación Espacial Internacional, misiones a la Luna , así como las misiones a Marte . Hay dos fases para la primera misión humana a Marte a través de Starship: [ cita requerida ]
- En 2022, al menos 2 vehículos de carga Starship aterrizarán en Marte. [ necesita actualización ]
- Confirmarán los recursos hídricos e identificarán los peligros.
- Colocarán infraestructura de energía, minería y soporte vital para misiones futuras.
- En 2024, 2 vehículos de la tripulación de Starship llevarán a las primeras personas a Marte. En una entrevista de 2020 con el director ejecutivo de la editorial alemana Axel Springer , Mathias Döpfner , Elon Musk actualizó esta predicción a 2026. [110]
- 2 vehículos de carga Starship traerán más equipos y suministros.
- Colocarán una planta de producción de propulsores.
- Construirán una base para prepararse para la expansión.
- Si se perdieran estas ventanas de lanzamiento, la misma arquitectura de misión podría llevarse a cabo en los siguientes intervalos de 2 años.
A partir de 2021, Starship aún no ha tenido una prueba de vuelo en humanos y sin una misión planificada a Marte el próximo año, hace que estas predicciones sean muy poco probables. En 2018, el periodista Mike Wall escribió que SpaceX está considerando un aterrizaje lunar en 2022. [111]
Campamento base de Marte (2016)
Mars Base Camp (MBC) es un concepto de nave espacial estadounidense que propone enviar astronautas a la órbita de Marte a partir de 2028. El concepto de vehículo, desarrollado por Lockheed Martin, [112] utilizaría tecnología futura y heredada, así como la nave espacial Orion construida. por la NASA.
Transporte del espacio profundo (2017)
El Deep Space Transport (DST), también llamado Mars Transit Vehicle, [113] es un concepto de nave espacial interplanetaria tripulada de la NASA para apoyar misiones de exploración científica a Marte de hasta 1,000 días. [114] [115] [116] Estaría compuesto por dos elementos: una cápsula Orion y un módulo de habitación propulsado. [117] En abril de 2018, el DST todavía es un concepto por estudiar, y la NASA no ha propuesto oficialmente el proyecto en un ciclo presupuestario anual del gobierno federal de EE. UU. [118] [119]
El vehículo DST saldría y regresaría del Lunar Gateway para ser reparado y reutilizado para una nueva misión a Marte. [115] [120] [121]
Intenciones actuales de naciones y agencias espaciales
Varias naciones y organizaciones tienen intenciones a largo plazo de enviar humanos a Marte.
- El Estados Unidos tiene varias misiones robóticas Actualmente exploración de Marte, con una muestra de retención previstas para el futuro. El Vehículo de tripulación multipropósito de Orion (MPCV) está destinado a servir como vehículo de entrega de la tripulación de lanzamiento / aterrizaje, con un módulo de Deep Space Habitat que proporciona espacio vital adicional para el viaje de 16 meses. La primera misión a Marte tripulada, que incluiría enviar astronautas a Marte, orbitar Marte y regresar a la Tierra, está propuesta para la década de 2030. [1] [122] [123] [124] El desarrollo de tecnología para las misiones del gobierno de EE. UU. A Marte está en marcha, pero no existe un enfoque bien financiado para completar el proyecto conceptual con aterrizajes humanos en Marte a mediados de la década de 2030, el objetivo declarado. [125] La NASA tiene órdenes presidenciales de llevar humanos a Marte para 2033, y los ingenieros financiados por la NASA están estudiando una forma de construir posibles hábitats humanos allí mediante la producción de ladrillos a partir de suelo marciano presurizado. [126]
- La Agencia Espacial Europea tiene un objetivo a largo plazo de enviar humanos, pero aún no ha construido una nave espacial tripulada. Ha enviado sondas robóticas como ExoMars en 2016 y planea enviar la próxima sonda en 2022.
- Rusia planea enviar humanos en el período 2040-2045. [127]
Innovaciones tecnológicas y obstáculos
Es necesario superar importantes obstáculos tecnológicos para los vuelos espaciales tripulados a Marte.
La entrada en la atmósfera marciana fina y poco profunda planteará dificultades significativas para el reingreso; en comparación con la Tierra con una atmósfera mucho más densa, cualquier nave espacial descenderá muy rápidamente a la superficie y debe reducir su velocidad. [129] Debe utilizarse un escudo térmico. [130] La NASA está llevando a cabo una investigación sobre tecnologías de desaceleración retropropulsiva para desarrollar nuevos enfoques para la entrada a la atmósfera de Marte. Un problema clave con las técnicas de propulsión es el manejo de los problemas de flujo de fluido y el control de actitud del vehículo de descenso durante la fase de retropropulsión supersónica de la entrada y desaceleración. [131]
Una misión de regreso a Marte necesitará aterrizar un cohete para llevar a la tripulación fuera de la superficie. Los requisitos de lanzamiento significan que este cohete sería significativamente más pequeño que un cohete de la Tierra a la órbita. El lanzamiento de Marte a la órbita también se puede lograr en una sola etapa. A pesar de esto, el aterrizaje de un cohete de ascenso en Marte será difícil. La reentrada de un cohete grande será difícil. [ cita requerida ]
En 2014, la NASA propuso el banco de pruebas Mars Ecopoiesis. [132]
- Líquido intravenoso
Uno de los suministros médicos que podría ser necesario es una masa considerable de líquido intravenoso , que es principalmente agua pero que contiene otras sustancias, por lo que se puede agregar directamente al torrente sanguíneo humano. Si pudiera crearse en el lugar a partir del agua existente, esto reduciría los requisitos de masa. Un prototipo de esta capacidad se probó en la Estación Espacial Internacional en 2010. [133]
- Dispositivo de ejercicio resistivo avanzado
Una persona que está inactiva durante un período prolongado de tiempo pierde fuerza, así como masa muscular y ósea. Se sabe que las condiciones de los vuelos espaciales causan pérdida de densidad mineral ósea (DMO) en los astronautas, lo que aumenta el riesgo de fracturas óseas. Los últimos modelos matemáticos predicen que el 33% de los astronautas estarán en riesgo de osteoporosis durante una misión humana a Marte. [29] Se necesitaría un dispositivo de ejercicio resistivo similar al ARED en la nave espacial.
- Respirar gases
Si bien es posible que los humanos respiren oxígeno puro, generalmente se incluyen gases adicionales como el nitrógeno en la mezcla de respiración. Una posibilidad es tomar nitrógeno y argón in situ de la atmósfera de Marte ; sin embargo, es difícil separarlos unos de otros. [134] Como resultado, un hábitat de Marte puede usar 40% de argón, 40% de nitrógeno y 20% de oxígeno. [134]
Una idea para mantener el dióxido de carbono fuera del aire respirable es utilizar depuradores de dióxido de carbono de perlas de amina reutilizables . [135] Mientras que un depurador de dióxido de carbono filtra el aire del astronauta, el otro se ventila a la atmósfera de Marte. [135]
Misiones precursoras
Algunas misiones pueden considerarse una "Misión a Marte" por derecho propio, o pueden ser solo un paso en un programa más detallado. Un ejemplo de esto son las misiones a las lunas de Marte o las misiones de sobrevuelo.
Misiones a Deimos o Phobos
Muchos conceptos de misión a Marte proponen misiones precursoras a las lunas de Marte, por ejemplo, una misión de retorno de muestra a la luna de Marte, Fobos [136] ; no del todo a Marte, pero quizás un trampolín conveniente para una eventual misión en la superficie marciana. Lockheed Martin, como parte de su proyecto "Stepping Stones to Mars", llamado "Red Rocks Project", propuso explorar Marte robóticamente desde Deimos. [57] [137] [138]
También se ha propuesto el uso de combustible producido a partir de los recursos hídricos en Fobos o Deimos.
Misiones de retorno de muestras a Marte
Una misión de retorno de muestras de Marte sin tripulación (MSR) a veces se ha considerado como un precursor de las misiones tripuladas a la superficie de Marte. [139] En 2008, la ESA calificó la devolución de una muestra como "esencial" y dijo que podría cerrar la brecha entre las misiones robóticas y humanas a Marte. [139] Un ejemplo de una misión de retorno de muestras a Marte es la Recogida de muestras para la investigación de Marte (SCIM). [140] El retorno de la muestra de Marte fue la misión insignia de mayor prioridad propuesta para la NASA por el Planetary Decadal Survey 2013-2022: El futuro de la ciencia planetaria . [141] Sin embargo, tales misiones se han visto obstaculizadas por la complejidad y el costo, con una propuesta de la ESA que involucra no menos de cinco naves espaciales diferentes sin tripulación. [142]
Los ejemplos de planes de retorno plantean la preocupación, por remota que sea, de que un agente infeccioso pueda llegar a la Tierra. [142] Independientemente, se ha establecido un conjunto básico de pautas para el retorno de muestras extraterrestres dependiendo de la fuente de la muestra (por ejemplo, asteroide, Luna, superficie de Marte, etc.) [143]
En los albores del siglo XXI, la NASA elaboró cuatro caminos potenciales para las misiones humanas a Marte. [144] De esos cuatro, tres incluyeron un retorno de muestra de Marte como requisito previo para el aterrizaje humano; sin embargo, uno no lo hizo. [144]
Actualmente, el rover Perseverance está equipado con un dispositivo que le permitirá recoger y sellar muestras de rocas de Marte, para ser devueltas en una fecha posterior por otra misión. La perseverancia como parte de la misión Mars 2020 se lanzó sobre un cohete Atlas V el 30 de julio de 2020 a las (11:50 UTC ). [145] La confirmación de que el rover había aterrizado en Marte se recibió el 18 de febrero de 2021 a las 20:55 UTC. [146]
Misiones orbitales tripuladas
A partir de 2004, los científicos de la NASA han propuesto explorar Marte a través de la telepresencia de astronautas humanos en órbita. [147] [148]
Una idea similar fue la misión propuesta "Exploración humana utilizando operaciones robóticas en tiempo real" (HERRO). [149] [150]
Ver también
- Gravedad artificial : el uso de la fuerza de rotación circular para imitar la gravedad.
- Presupuesto delta-v
- Amenaza para la salud de los rayos cósmicos
- Vuelo espacial humano - Viajes espaciales por humanos
- Vuelo espacial interplanetario : viajes con o sin tripulación entre estrellas o planetas.
- Vida en Marte : evaluaciones científicas sobre la habitabilidad microbiana de Marte
- Lista de misiones a Marte
- Hábitat analógico de Marte : investigación que simula el medio ambiente en Marte
- Misión de referencia de diseño de Marte : estudios de diseño conceptual para misiones tripuladas a Marte
- Marciano - Grupo étnico extraterrestre
- Cohete térmico nuclear : motor de cohete que utiliza un reactor nuclear para generar empuje.
- Medicina espacial - Especialidad médica
- Clima espacial : rama de la física espacial y la aeronomía
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los requisitos para devolver una primera etapa aquí en la Tierra de manera propulsora, y luego ... los requisitos para el aterrizaje de cargas útiles pesadas en Marte, hay una región donde los dos se superponen, están uno encima del otro ... Si comienza con un vehículo de lanzamiento, y desea derribarlo de manera controlada, terminará operando ese sistema de propulsión en el régimen supersónico en las altitudes correctas para brindarle las condiciones relevantes para Marte.
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Exploración humana de Marte: la misión de referencia Diseño de la misión de referencia 1.0
- Misión de referencia Versión 3.0, Addedum a la exploración humana de Marte Diseño de la Misión de referencia 3.0
- Expediciones a Marte, sobrevuelos y sobrevuelos seleccionados . Lista de los proyectos de misión más tripulados a Marte
- Se puede encontrar una bibliografía más extensa en la bibliografía del libro de Portree, disponible en formato pdf de la NASA .