Imagínese un futuro en el que cientos de naves espaciales exploren el sistema solar y más allá. Ese es el futuro que la misión ESCAPADE de la NASA (exploradores de escape, aceleración y dinámica del plasma) ayudará a hacer realidad: un futuro donde naves espaciales pequeñas y de bajo costo permitan a los investigadores aprender rápidamente, iterar y avanzar en la tecnología y la ciencia.
La misión ESCAPADE se lanzará a mediados de noviembre de 2025 a bordo de un cohete New Glenn de Blue Origin , enviando dos pequeños orbitadores a Marte para estudiar su atmósfera. Como ingenieros aeroespaciales , nos entusiasma esta misión porque no solo permitirá realizar importantes descubrimientos científicos y mejorar las capacidades de las pequeñas naves espaciales para el espacio profundo, sino que además viajará al planeta rojo siguiendo una trayectoria innovadora.
La misión ESCAPADE consta en realidad de dos naves espaciales en lugar de una . Dos naves idénticas realizarán mediciones simultáneas, lo que permitirá obtener datos científicos más precisos. Estas naves son más pequeñas que las utilizadas anteriormente, cada una con un tamaño similar al de una fotocopiadora , gracias en parte a la tendencia actual de miniaturización en la industria espacial. Optimizar los recursos es fundamental para la exploración espacial, ya que normalmente la mayor parte de la masa de una nave se destina simplemente a transportarla a su destino.
Disponer de dos naves espaciales también funciona como una póliza de seguro en caso de que una de ellas no funcione según lo previsto. Incluso si una falla por completo, los investigadores pueden seguir realizando investigaciones con una sola nave operativa. Esta redundancia permite construir cada nave de forma más económica que en el pasado, ya que las copias permiten asumir un mayor riesgo.
Estudiando la historia de Marte
Mucho antes de que las naves gemelas ESCAPADE, Blue y Gold, estuvieran listas para viajar al espacio —hace miles de millones de años, para ser más precisos— Marte tenía una atmósfera mucho más densa que la actual. Esta atmósfera habría permitido que los líquidos fluyeran por su superficie, creando los canales y barrancos que los científicos aún pueden observar hoy.
Pero, ¿adónde fue a parar la mayor parte de esta atmósfera? Su pérdida convirtió a Marte en el mundo frío y seco que es hoy, con una presión atmosférica superficial inferior al 1% de la de la Tierra .
Marte también tuvo en el pasado un campo magnético , similar al de la Tierra , que ayudó a proteger su atmósfera. Dicha atmósfera y campo magnético habrían sido cruciales para cualquier forma de vida que pudiera haber existido en el Marte primitivo.
ESCAPADE medirá los restos de este campo magnético preservados en rocas antiguas y estudiará el flujo y la energía de la atmósfera de Marte, así como su interacción con el viento solar , la corriente de partículas que el Sol emite junto con la luz. Estas mediciones ayudarán a revelar adónde fue a parar la atmósfera y con qué rapidez Marte la sigue perdiendo en la actualidad.
Espacios intemperie con poco presupuesto
El espacio no es un lugar amigable. En su mayor parte es vacío , es decir, prácticamente sin las moléculas de gas que crean presión y permiten respirar o transferir calor. Estas moléculas evitan que las cosas se calienten o se enfríen demasiado. En el espacio, sin presión, una nave espacial puede calentarse o enfriarse demasiado fácilmente, dependiendo de si está expuesta a la luz solar o a la sombra.
Además, el sol y otros objetos astronómicos más lejanos emiten radiación que los seres vivos no experimentan en la Tierra. El campo magnético terrestre nos protege de la mayor parte de esta radiación. Por lo tanto, cuando los humanos o nuestros representantes robóticos abandonan la Tierra, nuestras naves espaciales deben sobrevivir en este entorno extremo que no existe en nuestro planeta.
ESCAPADE superará estos desafíos con un presupuesto muy ajustado de 80 millones de dólares estadounidenses . Es una suma considerable, pero para una misión a otro planeta resulta económica. Ha mantenido los costos bajos gracias al uso de tecnologías comerciales para la exploración del espacio profundo, lo cual ahora es posible gracias a inversiones previas en investigación fundamental.
Por ejemplo, la misión GRAIL , lanzada en 2011, utilizó previamente dos naves espaciales, Ebb y Flow, para cartografiar los campos gravitatorios de la Luna. ESCAPADE traslada este concepto a otro mundo, Marte, y cuesta mucho menos que GRAIL .
Liderada por Rob Lillis del Laboratorio de Ciencias Espaciales de UC Berkeley, esta colaboración entre los constructores de naves espaciales Rocket Lab, los especialistas en trayectorias Advanced Space LLC y el proveedor de lanzamientos Blue Origin tiene como objetivo demostrar que la exploración del espacio profundo es ahora más rápida, más ágil y más asequible que nunca.
¿Cómo llegará ESCAPADE a Marte?
ESCAPADE también utilizará una nueva trayectoria para llegar a Marte. Imagina ser un arquero en los Juegos Olímpicos. Para dar en el blanco, debes disparar una flecha a través de un círculo de 40 centímetros (15 pulgadas) desde una distancia de 90 metros (300 pies). Ahora imagina que el blanco representa a Marte. Para darle desde la Tierra, tendrías que disparar una flecha a través del mismo blanco de 40 centímetros desde una distancia de más de 22 kilómetros (13 millas). Además, tendrías que disparar la flecha describiendo una trayectoria curva que rodee el Sol.
No solo eso, sino que Marte no estará en el centro de la diana en el momento en que dispares la flecha. Debes apuntar al punto donde estará Marte dentro de 10 meses. Este es el problema al que se enfrentaron los diseñadores de la misión ESCAPADE. Lo asombroso es que las leyes físicas y las fuerzas de la naturaleza son tan predecibles que este ni siquiera fue el problema más difícil de resolver para la misión ESCAPADE.
Se necesita energía para ir de un lugar a otro. Para viajar de la Tierra a Marte, una nave espacial debe transportar la energía necesaria en forma de combustible, similar a la gasolina en un coche. Por consiguiente, un alto porcentaje de la masa total de lanzamiento debe corresponder a combustible para el viaje.
Para viajar a la órbita de Marte desde la órbita terrestre, entre el 80 % y el 85 % de la masa de la nave espacial debe ser propelente, lo que significa que poca masa se dedica a la parte de la nave que realiza todos los experimentos. Este problema hace que sea importante integrar la mayor cantidad de capacidad posible en el resto de la nave. En el caso de ESCAPADE, el propelente representa solo alrededor del 65 % de la masa de la nave .
La ruta de ESCAPADE es particularmente eficiente en cuanto al consumo de combustible. Primero, las sondas Blue y Gold se dirigirán al punto de Lagrange L2 , uno de los cinco puntos donde las fuerzas gravitatorias del Sol y la Tierra se anulan. Luego, tras aproximadamente un año, durante el cual recopilarán datos monitorizando el Sol, sobrevolarán la Tierra, aprovechando su campo gravitatorio para impulsarse . De esta forma, llegarán a Marte en unos diez meses más.
Este nuevo enfoque presenta otra ventaja además de requerir menos combustible: los viajes de la Tierra a Marte suelen ser favorables para ahorrar combustible aproximadamente cada 26 meses debido a la posición relativa de ambos planetas. Sin embargo, esta nueva trayectoria permite una mayor flexibilidad en la fecha de partida. Futuras misiones de carga y tripuladas podrían utilizar una trayectoria similar para realizar viajes a Marte con mayor frecuencia y menos restricciones de tiempo.
ESCAPADE será un testimonio de una nueva era en los vuelos espaciales. Para una nueva generación de científicos e ingenieros, ESCAPADE no es solo una misión, sino un modelo para una nueva era de colaboración en la exploración y el descubrimiento.