El recorrido interplanetario es el recorrido entre los planetas dentro de un sistema planetario del solo . En la práctica, el uso del término se confina para viajar entre los planetas de la Sistema Solar .

Logros actuales en recorrido interplanetario

Las puntas de prueba de espacio remotamente dirigidas han volado por todos los planetas de la Sistema Solar del Mercury a Neptuno. La nave espacial más distante cuatro (pionero 10, pionero 11, viajero 1 y viajero 2 ) está en el curso para dejar la Sistema Solar.

Las puntas de prueba de espacio también se han insertado en órbita alrededor Venus de los planetas, Marte, Júpiter, y Saturno, y han devuelto datos sobre estos cuerpos y sus puntas de prueba naturales de los satélites son más lejos actual el en el camino para mover en órbita alrededor del Mercury, el enano del planeta Ceres y el asteroide grande Vesta .

Los landers accionados por control remoto tales como Vikingo, pionero y los dos vagabundos de la exploración de Marte han aterrizado en la superficie Marte y vario el Venera y la nave espacial de Vega han aterrizado en la superficie Venus . El CERCA de la órbita del zapatero aterrizó con éxito en el eros asteroide 433, aunque no fue diseñado con esta maniobra en mente. La punta de prueba de Huygens aterrizó con éxito en la luna de Saturno, titán .

No se ha enviado ningunas misiones servidas a ningún otro planeta de la Sistema Solar. El programa Apollo de la NASA, sin embargo, aterrizó a doce personas en la luna y las volvió a la tierra .

Razones del recorrido interplanetario

Los costes y los riesgos de recorrido interplanetario reciben mucha publicidad - los ejemplos espectaculares incluyen los malfuncionamientos o las faltas completas de puntas de prueba sin tripulación tales como Marte 96, espacio profundo 2 y el beagle 2 (la lista del artículo de las puntas de prueba de la Sistema Solar da una lista completa).

Muchos astrónomos, geólogos y biólogos creen que la exploración de la Sistema Solar proporciona el conocimiento que no se podría ganar por observaciones de la superficie de tierra o de la tierra redonda de la órbita. Pero discrepan sobre si las misiones servidas hacen una contribución científica útil - algunas pensar puntas de prueba robóticas son más baratas y más seguro, mientras que otros sostienen que los astronautas aconsejados por los científicos Tierra-basados, o los científicos spacefaring aconsejados por los astronautas Tierra-basados, pueden responder más fexiblemente e inteligente a las nuevas o inesperadas características de la región están explorando.

Los que pagan tales misiones (sobre todo en el sector público) son más probables estar interesados en las ventajas para sí mismos o para la raza humana en conjunto. Las únicas ventajas de este tipo han sido hasta ahora " hacer girar-off" las tecnologías que fueron desarrolladas para las misiones espaciales y entonces encontradas para estar por lo menos como útiles en otras actividades (la NASA publica efectos de sus actividades).

Otras motivaciones prácticas para el recorrido interplanetario son más especulativas, porque nuestras tecnologías actuales todavía no se avanzan bastantes para apoyar proyectos de la prueba. Pero los escritores de la ciencia ficción tienen un historial bastante bueno en tecnologías futuras que predicen - por ejemplo satélites de comunicaciones geosincrónicos ( Arturo C. Clarke ) y muchos aspectos de la informática ( Mack Reynolds ).

Muchas historias de la ciencia ficción (notablemente historias del viaje magnífico de s de Bova Ben ') ofrecen descripciones detalladas de cómo la gente podría extraer los minerales de los asteroides y energía de las fuentes incluyendo los paneles solares orbital (unhampered por las nubes) y del campo magnético muy fuerte Júpiter . Algunos precisan que tales técnicas pueden ser la única manera de proporcionar estándares de levantamiento la vida sin la detención por la contaminación o por el agotamiento de los recursos terrestres (por ejemplo aceite máximo ).

Finalmente, la colonización de otras partes de la Sistema Solar evitaría que la especie humana del conjunto fuera exterminada por un impacto asteroide como el que pudo haber dado lugar al acontecimiento Cretáceo-Terciario de la extinción. Aunque el vario Spaceguard proyecte el monitor la Sistema Solar para los objetos que pudieron venir peligroso cerca de la tierra, las estrategias asteroides de la desviación actual están crudas y no comprobadas. Para hacer la tarea más difícil, los chondrites carbonosos son algo fuliginosos y por lo tanto detectar muy difícilmente. Aunque los chondrites carbonosos sean probablemente raros, algo es muy grande y el " sospechoso; " del dinosaurio-asesino ; puede haber sido un chondrite carbonoso.

Algunos científicos, incluyendo los miembros del espacio estudian a instituto, sostienen que la gran mayoría de humanidad vivirá en espacio y se beneficiará eventual de hacer esto.

Técnicas económicas del recorrido

El recorrido interplanetario tiene que solucionar dos problemas, con excepción del escape del planeta del origen:
El planeta con el cual la nave espacial empieza es redondo móvil el sol a una diversa velocidad que el planeta a el cual la nave espacial está viajando, porque los dos planetas están en diversas distancias del sol. Para se acerca a su destinación, la nave espacial debe disminuir su velocidad si la destinación está más cercano al sol, o aumentar su velocidad si la destinación está más lejos (si se asume que una órbita de la transferencia de Hohmann).
Si la destinación está más lejos, la nave espacial debe levantarse " up" contra la fuerza de la gravedad del sol. Si no, debe levantarse " down" contra la fuerza de la inercia de la tierra.

Hacer esto por fuerza bruta - acelerando en la ruta más corta a la destinación y entonces, si es más futura del sol, decelerando para emparejar la velocidad del planeta - requeriría extremadamente una gran cantidad de combustible. Y el combustible requerido para la desaceleración y velocidad-emparejar tiene que ser puesto en marcha junto con la carga útil, y por lo tanto aún más combustible se necesita en la fase de la aceleración.

El cambio en la velocidad (Delta-v ) requerida para emparejar velocidad con otro planeta es asombrosamente grande. Por ejemplo el Venus mueve en órbita alrededor cerca de 5.2 km/second de más rápidamente que la tierra y las órbitas de Marte cerca de 5.7 km/second más lento. Para poner estas figuras en perspectiva, la velocidad de escape de la tierra es cerca de 11.2 km/second (varía levemente dependiendo de la dirección del lanzamiento). Tan emparejando velocidad de s de la lanzadera espacio un la 'con la de Venus o de Marte requeriría un porcentaje significativo de la energía que se utiliza para lanzar una lanzadera de la superficie de tierra.

Transferencias de Hohmann

Recorrido interplanetario durante muchos años económico significado usar la órbita de la transferencia de Hohmann. Hohmann demostró que la ruta de la energía más baja entre cualquier dos órbitas es un " elíptico ; orbit" qué formas una tangente a comenzar y a la destinación mueve en órbita alrededor. Una vez que llega la nave espacial, un segundo uso del empuje re-mandará por circular la órbita en la nueva localización. En el caso de transferencias planetarias esto significa el ajuste de la nave espacial, original en una órbita casi idéntica a la tierra, tales que el apogeo está en el lado lejano del Sun cerca de la órbita del otro planeta. Una nave espacial que viaja de la tierra a Marte vía este método llegará cerca de la órbita de Marte en aproximadamente 18 meses, pero porque la velocidad orbital es mayor cuando más cercano al centro de masa (es decir el Sun) y más lento cuando más lejos del centro, la nave espacial viajará absolutamente lentamente y un pequeño uso del empuje es todo el que es necesario. Si la maniobra se mide el tiempo correctamente, Marte será " arriving" debajo de la nave espacial cuando sucede esto.

La transferencia de Hohmann se aplica a cualquier dos órbitas, no apenas ésas con los planetas implicados. Por ejemplo es la manera más común transferir los satélites en la órbita geoestacionaria, después de primer ser " parked" en la órbita de tierra baja . No obstante la transferencia de Hohmann lleva una cantidad de tiempo similar al ½ del período orbital de la órbita externa, así que en el caso de los planetas externos éste es &ndash de muchos años; demasiado de largo esperar. También se basa en la asunción que los puntos en ambos extremos son sin masa, como en el caso al transferir entre dos órbitas alrededor de la tierra por ejemplo. Con un planeta en el final de la destinación de la transferencia, los cálculos llegan a ser considerablemente más difíciles.

Catapulta gravitacional

La técnica gravitacional de la catapulta utiliza la gravedad de planetas y de lunas para cambiar la velocidad y la dirección de una nave espacial sin usar el combustible. En ejemplo típico, una nave espacial se envía a un planeta distante en una trayectoria que sea mucho más rápida que qué la transferencia de Hohmann pediría. Esto significaría típicamente que llegaría la órbita del planeta y continuaría más allá de él. Sin embargo, si hay un planeta entre el punto de salida y la blanco, puede ser utilizada para doblar la trayectoria hacia la blanco, y en muchos casos el tiempo de recorrido total se reduce grandemente. Un ejemplo típico de esto es el arte dos del programa del viajero, que utilizó efectos de la catapulta para cambiar trayectoria varias veces en la Sistema Solar externa. Es difícil utilizar este método para los viajes en la parte interna de la Sistema Solar, aunque sea posible utilizar otros planetas próximos tales como Venus o aún la luna como catapultas en viajes a los planetas externos.

Órbitas borrosas

Las computadoras no existieron cuando las órbitas de la transferencia de Hohmann primero fueron propuestas ( 1925 ) y eran lentas, costosas y no fiables cuando las catapultas gravitacionales fueron desarrolladas ( 1959 ). Los avances recientes en el que computaba han permitido explotar muchas más características de los campos de gravedad de cuerpos astronómicos y calcular así incluso una trayectoria más barata. Se han calculado las trayectorias que ligan los puntos de Lagrange de los varios planetas en la red de transporte interplanetaria supuesto. Tal " orbits" borroso; el uso perceptiblemente menos energía que las transferencias de Hohmann pero es a menudo mucho más lento. Pueden no ofrecer mucha ventaja para las misiones servidas o para las misiones de la investigación, pero pueden ser útiles para el transporte en grandes cantidades de las materias de poco valor si la especie humana desarrolla una economía espacial.

Aerobraking

El Aerobraking utiliza la atmósfera del planeta de la blanco para retrasar. Primero fue utilizado en el programa Apollo donde la nave espacial de vuelta no incorporó órbita de tierra sino que por el contrario utilizado una serie de pasos a través de la atmósfera de tierra para reducir su velocidad hasta que fuera seguro aterrizar. Aerobraking no requiere una atmósfera gruesa - por ejemplo la mayoría de los landers de Marte utilizan la técnica, y la atmósfera de Marte es el solamente cerca de 1% tan grueso como la tierra.

Aerobraking convierte la energía cinética de la nave espacial en calor, así que requiere un escudo térmico evitar que el arte se consuma. Consecuentemente, el aerobraking es solamente provechoso en caso de que el combustible necesario para transportar el escudo térmico al planeta sea menos que el combustible que sería requerido para frenar un arte sin blindaje encendiendo sus motores.

Tecnologías mejoradas del recorrido

Se han propuesto varias tecnologías que excepto el combustible y proporcionar un recorrido perceptiblemente más rápido que las transferencias de Hohmann. La mayoría siguen siendo apenas teóricos, pero la misión del espacio profundo uno era una prueba muy acertada de una impulsión del ion. Éstos mejoraron tecnologías se centran en uno o más de:
Sistemas de la propulsión de espacio con una economía del combustible mucho mejor. Tales sistemas permitirían viajar mucho más rápido mientras que guardaban el coste del combustible dentro de límites aceptables.
Usar la utilización "in-situ" del recurso de la energía solar y para evitar o para reducir al mínimo la tarea costosa de los componentes del envío y a aprovisionar de combustible para arriba de la superficie de tierra, contra la gravedad de la tierra (véase el " Usar resources" no-terrestre;, abajo).

Además de hacer recorrido más rápido, tales mejoras permitirían mayor " del diseño; margins" de la seguridad; reduciendo el imperativo para hacer el alumbrador de la nave espacial.

Propulsión eléctrica

Los sistemas eléctricos de la propulsión utilizan una fuente externa tal como un reactor nuclear o células solares para generar la electricidad, que entonces se utiliza para acelerar un propulsor químicamente inerte a las velocidades lejos más arriba que alcanzado en un cohete químico. Tales impulsiones producen empuje débil, y son por lo tanto inadecuadas para las maniobras rápidas o para lanzar de la superficie de un planeta. Pero son tan económicas en su uso de Masa de la reacción que pueden guardar el encender continuamente para los días o las semanas, mientras que los cohetes químicos utilizan encima de masa de la reacción tan rápidamente que pueden encender solamente para los segundos o los minutos. Incluso un viaje a la luna es suficientemente largo para que un sistema de propulsión eléctrico supere un cohete químico - las misiones de Apolo tardaron 3 días en cada dirección.

El espacio profundo uno de la NASA era una prueba muy acertada de una impulsión, que del ion del prototipo encendió por un total de 678 días y permitió a la punta de prueba funcionar abajo del cometa Borrelly, una hazaña que habría sido imposible para un cohete químico. Una versión más ambiciosa, más de propulsión nuclear fue pensada para una misión sin tripulación de Júpiter, la órbita helada de las lunas de Júpiter, prevista original para el lanzamiento alguna vez en la década próxima. Debido a un cambio en prioridades en la NASA que favoreció misiones espaciales servidas, el proyecto perdió la financiación en 2005, con eficacia cancelando la misión de JIMO.

Velas solares

Las velas solares confían en el hecho de que la luz reflejada de una superficie ejerce la presión sobre la superficie. La presión de radiación es pequeña y disminuye por el cuadrado de la distancia del sol, pero desemejante de los cohetes, las velas solares no requieren ningún combustible. Aunque el empuje sea pequeño, continúa mientras el sol brille y se despliega la vela.

El concepto original confió solamente en la radiación del sol - por ejemplo en el " 1965 de la historia de s de Clarke C. Arturo '; " de Sunjammer ;. Diseños ligeros más recientes de la vela proponen alzar el empuje apuntando los lasers terrestres o los MASER a la vela. Los lasers terrestres o los MASER pueden también ayudar a una nave espacial de la luz-vela al para decelerar : la vela parte en una sección externa e interna, la sección externa se empuja adelante y su forma se cambia mecánicamente al foco reflejó la radiación en la porción interna, y la radiación centrada en la sección interna actúa como freno.

Aunque la mayoría de los artículos acerca de la luz naveguen el foco en el recorrido interestelar, ha habido varias ofertas para su uso dentro de la Sistema Solar.

No se ha construido ninguna nave espacial accionada solamente o principalmente por las velas ligeras. Pero la nave espacial y los satélites ordinarios utilizan a veces los colectores solares, los paneles del temperature-control y las cortinas del sol como velas ligeras, para hacer correcciones de menor importancia a su actitud y órbita sin usar el combustible. Algunos incluso han tenido pequeñas velas solares especialmente diseñadas para este uso (por ejemplo satélites de comunicaciones geoestacionarios de Eurostar E3000 construidos por EADS Astrium ).

Cohetes termales termales y solares nucleares

En un cohete termal nuclear o el cohete termal solar un fluido operante, generalmente el hidrógeno, se calienta en una temperatura alta, y después se amplía a través de un inyector de cohete para crear el empuje . La energía substituye la energía química de los productos químicos reactivos en un motor espacial Tradicional . Debido a la masa de poco peso molecular y por lo tanto la velocidad arriba termal del hidrógeno estos motores es por lo menos dos veces más económica en combustible que los motores químicos, incluso después incluir el peso del reactor.

La Comisión de energía atómica de los E. y la NASA probaron algunos diseños a partir de 1959 a 1968. Los diseños de la NASA fueron concebidos como los reemplazos para las etapas superiores del vehículo del lanzamiento de Saturno 5, pero las pruebas revelaron problemas de la confiabilidad, causado principalmente por la vibración y la calefacción implicadas en funcionar con los motores en tales altos niveles del empuje. Las consideraciones políticas y ambientales hacen le inverosímil tal motor serán utilizadas en el futuro próximo, puesto que los cohetes termales nucleares serían los más útiles en o cerca de las consecuencias de tierra de la superficie y de un malfuncionamiento podría ser espantoso.

Cyclers

Es posible poner estaciones o la nave espacial en las órbitas que completan un ciclo entre diversos planetas, por ejemplo un Cycler de Marte completaría un ciclo síncrono entre Marte y la tierra, con el uso muy pequeño del propulsor para mantener la trayectoria. Cyclers es conceptual una buena idea, porque los protectores masivos de la radiación, el conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales y el otro equipo necesitan solamente ser puestos sobre la trayectoria del cycler una vez. Un cycler podía combinar varios papeles: habitat (por ejemplo podría hacer girar para producir un " gravity" artificial; efecto); maternidad (que proporciona el conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales para los equipos de una nave espacial más pequeña que enganchan un paseo en él). La limitación principal de Cyclers sería que serían lenta, porque confiarían en técnicas gravitacionales tales como órbitas de la transferencia de Hohmann y las catapultas gravitacionales

Elevador del espacio

Un elevador del espacio es una estructura diseñada para transportar el material de la superficie de un planeta en órbita. La idea fundamental es que, el trabajo costoso de construir el elevador es una vez completo, un número indefinido de cargas se puede transportar en órbita en el coste mínimo. Incluso los diseños más simples evitan el círculo vicioso de los lanzamientos del cohete de la superficie, la dificultad eso: el combustible necesitó viajar el 10% pasado de la distancia a la órbita se debe levantar hasta el final de la superficie; eso requiere el combustible adicional; la mayor parte de el combustible adicional se debe levantar la mayor parte de la manera antes de que se queme; eso requiere un combustible más adicional; y así sucesivamente. Diseños más sofisticados del elevador del espacio reducen el coste energético por viaje usando los contrapesos y los esquemas más ambiciosos apuntan balancear las cargas que van hacia arriba y hacia abajo y hacer así el coste energético cerca de cero. Los elevadores del espacio también se han referido a veces como " Quot de los Beanstalks ;, " bridges" del espacio;, " lifts" del espacio;, " ladders" del espacio; o " towers" orbital;.

Un elevador terrestre del espacio está más allá de nuestra tecnología actual, aunque un elevador del espacio lunar se podría construir teóricamente usar los materiales existentes.

Usar recursos no-terrestres

La tentativa actual de los vehículos de espacio de lanzar con todo su combustible (los propulsores y los suministros de energía) a bordo que necesiten para su viaje entero, y las estructuras de espacio actuales se levantan de la superficie de tierra. las fuentes de energía y los materiales No-terrestres están sobre todo mucho más lejos, pero la mayoría no requerirían la elevación de un campo de gravedad fuerte y por lo tanto no deben ser mucho más baratas utilizar en espacio a largo plazo.

El recurso no-terrestre más importante es energía, porque puede ser utilizado para transformar los materiales no-terrestres en formas útiles (algunos cuyo puede también producir energía). Por lo menos dos fuentes de energía no-terrestres fundamentales se han propuesto: generación solar-accionada de la energía (unhampered por las nubes), directo por las células solares o indirectamente centrándose la radiación solar en las calderas que producen el vapor a los generadores de impulsión; y las correas electrodinámicas que generan electricidad de los campos magnéticos de gran alcance de algunos planetas ( Júpiter tienen un campo magnético muy de gran alcance).

El hielo de agua sería muy útil si puede ser encontrado en las lunas Júpiter o Saturno (salvo que nosotros no pudo querer minar el Europa para el hielo siempre y cuando hay una posibilidad de encontrar vida allí):
El de baja gravedad de estas lunas les haría una fuente más barata del agua para las estaciones espaciales y las bases planetarias que levantándola para arriba de la superficie de tierra.
las fuentes de alimentación No-terrestres se podían utilizar al electrolizan el hielo de agua de en el oxígeno y el hidrógeno para el uso en motores del cohete del bipropelente.
Los cohetes solares la termal podían utilizarlo como masa de la reacción. El hidrógeno también se ha propuesto para el uso en estos motores y proporcionaría el impulso específico (empuje mucho mayor por el kilogramo de masa de la reacción), pero se ha demandado que el agua batirá el hidrógeno en términos del coste/del funcionamiento a pesar de su impulso específico mucho más bajo por órdenes de la magnitud.

El oxígeno es un componente común de la corteza de las lunas, y es probablemente abundante en la mayoría de los otros cuerpos en la Sistema Solar. el oxígeno No-terrestre sería alrededor tan valioso como el hielo de agua, por ejemplo:
En los sistemas del conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales de vehículos espaciales, de estaciones espaciales y de bases planetarias.
En motores espaciales. Incluso si el otro propulsor tiene que ser levantado de la tierra, usar el oxígeno no-terrestre podría reducir costes del lanzamiento del propulsor por hasta 2/3 para el combustible de hidrocarburo, o el 85% para el hidrógeno. Los ahorros son tan altos porque el oxígeno explica a mayoría de la masa en la mayoría de las combinaciones del propulsor de Rocket .

Los científicos esperan encontrar una gama extensa de los compuestos orgánicos en algunos de los planetas, de las lunas y de los cometas de la Sistema Solar externa, y la gama de aplicaciones posibles es incluso más ancha. Por ejemplo el metano se puede utilizar como combustible (quemado con oxígeno no-terrestre), o como materia de base para los procesos petroquímicos tales como fabricación de los plásticos y el amoníaco podría ser una materia de base valiosa para producir los fertilizantes que se utilizarán en los jardines vegetales de bases orbitales y planetarias, reduciendo la necesidad de levantar el alimento a ellas de la tierra.

Incluso la roca sin procesar puede ser útil como propulsor de cohete si se emplean los conductores totales .

Propulsión exótica

Ver el artículo de la propulsión de la nave espacial para una discusión de un número de otras tecnologías que podrían, a medio y a largo plazo, ser la base de misiones interplanetarias. Desemejante de la situación con el recorrido interestelar, las barreras a ayunar recorrido interplanetario implican el dirigir y economía algo que la cualquier física básica. La nueva física para la propulsión de espacio necesitará ser inventada y los viejos conceptos de la física de los años '40 necesitarán ser puestos en el estante.

Dificultades del recorrido interplanetario servido

Conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales

Los sistemas del conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales deben ser capaces de apoyar la vida humana por semanas, meses o aún años. Una atmósfera respirable por lo menos del kPa 35 (5psi) se debe mantener, con cantidades adecuadas de oxígeno, de nitrógeno, y de niveles controlados de dióxido de carbono, de gases de rastro y de vapor de agua.

En la práctica en la estación espacial internacional la unidad del generador del oxígeno de Elektron ha sido temperamental.

Radiación

Una vez que un vehículo sale de la órbita de tierra baja y de la protección de la magnetosfera de la tierra, entra en la correa de radiación de Van Allen, una región de alta radiación. Una vez con la radiación cae a los niveles inferiores, con un fondo constante de los rayos cósmicos de la alta energía. Éstos son peligrosos durante períodos de años a las décadas.

Además, las eyecciones totales coronales Sun son alto peligrosas, y son fatales dentro de un calendario muy corto a los seres humanos a menos que sean protegidas por blindar masivo ( ).

Confiabilidad

Cualquier falta importante a una nave espacial en el camino es probable ser fatal, e incluso de menor importancia podría tener resultados peligrosos si no reparados rápidamente, algo difícil lograr en espacio abierto.

Ventanas de lanzamiento

Por razones del Astrodynamics, el recorrido barato de la nave espacial a otros planetas es solamente práctico dentro de ciertas ventanas del tiempo. Fuera de estas ventanas los planetas son esencialmente inaccesibles de la tierra con tecnología actual. Esto obliga vuelos y previene rescate en una emergencia.

Viabilidad del recorrido interplanetario servido

Mientras que el recorrido interplanetario servido (con la excepción discutible del programa Apollo) todavía no se ha alcanzado, un viaje al Marte es probablemente factible, incluso con la propulsión de cohete química, y se podría alcanzar probablemente dentro de una década (a lo más dos) si los fondos fueron hechos disponibles. " de s de la NASA '; Referencia Mission" del diseño; propone un cálculo del coste del programa de exploración de Marte $50 mil millones, pero otros han hecho ofertas detalladas con costes proyectados mucho menos (véase el Marte directo).

Ver también

Propulsión de la nave espacial
Delta-v
Lista de los viajes interplanetarios
Recorrido interestelar

.

Zenithic

Richard Jadick

Random links:

El Betrothed | Shashi Tharoor | .nz | Zhang Lu