Notícia

NCYT Amazings (Espanha)

Un cable sujeto a un asteroide podría utilizarse como una honda para impulsar vehículos espaciales

Publicado em 13 setembro 2019

Un vehículo espacial es conectado a un cable de 100 kilómetros de largo, anclado en un asteroide. La trayectoria de este vehículo, sujeto a través de ese space tether, tal como se le llama a este tipo de cable espacial, puede ser alterada muchos kilómetros, y el mismo puede ganar en energía durante el proceso de rotación hasta finalmente desconectarse y ser impulsado en otra dirección, incluso para salir efectivamente del Sistema Solar.

La factibilidad teórica de esta maniobra espacial se conoció durante la Sixth International Conference on Tethers in Space, realizada en la Universidad Carlos III, en Madrid, España, entre los días 12 a 14 de junio pasado. Este trabajo le ha proporcionado a su autora, Alessandra Ferraz Ferreira, el premio Mario Grossi, creado para laurear al joven científico que presentase el proyecto más innovador durante la conferencia.

Ferraz Ferreira realiza una pasantía posdoctoral en la Facultad de Ingeniería de Guaratinguetá de la Universidade Estadual Paulista (FEG-Unesp), en Brasil, con beca de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo - FAPESP. Este estudio se lleva adelante bajo la supervisión de Rodolpho Vilhena de Moraes, docente de la FEG-Unesp, e integra el Proyecto Temático intitulado “La relevancia de los pequeños cuerpos en la dinámica orbital”, coordinado por Othon Cabo Winter.

En el artículo premiado se definen los parámetros para la concreción de una maniobra de esa índole en el espacio tridimensional, y será remitido para su publicación en una edición especial de la revista Acta Astronautica. A esta maniobra se le ha dado el nombre de Tethered Slingshot Maneuver (TSSM), o maniobra de honda con cable, en una traducción libre.

“La idea consiste en fijar una de las puntas de un cable sobre la superficie de un cuerpo, un asteroide, por ejemplo, y en el otro extremo poner un dispositivo de recepción. Entonces se arroja un satélite u otro objeto en dirección a ese cuerpo y, cuando el mismo llegue a la posición en donde se encuentra el dispositivo de recepción, se conecta. La velocidad con que el objeto llega obliga al cable a efectuar una rotación y generar así un efecto similar al que logramos al girar una piedra atada a un cordel”, dijo Ferraz Ferreira.

Este modelo se vale de cuerpos de masa menor que planetas y satélites naturales para ganar energía. En el caso de cuerpos mayores, existen maniobras del tipo swing-by, en las cuales el campo gravitacional empuja al satélite o al vehículo espacial para ahorrar combustible, que es un factor crítico en las misiones.

El trabajo de Ferraz Ferreira apunta al uso factible de pequeños cuerpos, tales como asteroides, que no poseen campos gravitatorios tan poderosos como los planetas, para la realización de maniobras que generen impulso y ahorro de combustible.

Teniendo en cuenta las condiciones iniciales del espacio estudiadas y las velocidades que hipotéticamente puede alcanzar un vehículo espacial, los científicos arribaron a la conclusión de que el objeto debería llegar al dispositivo de recepción a 68,7 kilómetros por segundo (km/s) –el equivalente a 247.320 kilómetros por hora (km/h)– para conectarse al cable, obtener el impulso anhelado y maximizar entonces el incremento de energía. Esto sucedería con una inclinación de la órbita cercana al plano.

En el marco de este trabajo también se analizaron otros escenarios. En caso de acercarse a 7,7 km/s (27.720 km/h), por ejemplo, el cuerpo minimizaría el aumento de energía. A 15 km/s (54.000 km/h) aproximadamente, sería capturado por la órbita del asteroide y gravitaría alrededor de este indefinidamente.

“Todos estos escenarios deben preverse. Y esto sirve incluso con otros fines: si el objetivo fuera enviar un satélite para orbitar alrededor del asteroide, por ejemplo”, dijo Ferraz Ferreira.

Asimismo, el cable puede también desviar al vehículo espacial de su ruta, naturalmente elíptica. En lugar de orbitar indefinidamente alrededor del Sol, al quedar sujeto al cable pasaría a delinear una ruta hiperbólica a través de la cual saldría completamente del Sistema Solar.

Una vez habiendo cobrado impulso con el cable, que en el escenario determinado en el estudio poseería 100 kilómetros de largo, el vehículo se desconectaría, adquiría energía y su ruta quedaría alterada con relación a aquella en la que se lo lanzó.

“El cable reemplaza al efecto que la gravedad tendría si fuese un cuerpo mayor, un planeta, por ejemplo, lo cual también termina ahorrando combustible”, explicó.

Los cables espaciales, utilizados en misiones en el espacio desde la misión Gemini 11, lanzada por la Nasa, la agencia espacial de Estados Unidos, en 1967, miden generalmente entre 20 m y 1 km, con raras excepciones, como la de una misión de 1996, también de la Nasa, que utilizó uno de 19,6 km.

Pero este concepto data al menos de 1895, cuando el ruso Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935) describió un elevador espacial compuesto por un cable que llevaría cargas a una estación ubicada fuera de la atmósfera terrestre. Con todo, los cables espaciales a una escala de tantos kilómetros, como el que se propone en el artículo, nunca llegaron a utilizarse.

Tampoco se sabe cómo fijar uno de esos cables a un asteroide, ni el método y los materiales necesarios para la fabricación del cable y del dispositivo de recepción. El objetivo del estudio realizado por los científicos brasileños consistió en establecer los parámetros para que una maniobra de este tipo pueda realizarse en un escenario en el cual todas estas cuestiones ya estarán resueltas.

“Utilizamos como base un sistema de asteroides genérico, pero basado en datos de un sistema existente. Calculamos los datos de acercamiento del satélite a partir de los parámetros de ese sistema. Bastaría con modificarlos para los de una condición real a los efectos de aplicarlos”, dijo Ferraz Ferreira.

(Fuente: Agencia FAPESP / DICYT)