Koki Ho, profesor asistente de la Universidad de Illinois en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y sus estudiantes graduados, Hao Chen y Bindu Jagannatha, exploraron formas de integrar la logística de los viajes espaciales al observar una campaña de misiones lunares, el diseño de naves espaciales y la creación de un marco para optimizar el combustible y otros recursos.

Ho dijo que se trata de encontrar un equilibrio entre el tiempo y la cantidad de combustible: llegar rápido requiere más combustible. Si el tiempo no es un problema, la propulsión de bajo empuje lenta pero eficiente podría ser una mejor opción.

Aprovechando este intercambio clásico, Ho señaló que hay oportunidades para minimizar la masa y el costo del lanzamiento, cuando se analizan los problemas desde una perspectiva de campaña: múltiples lanzamientos y vuelos.

"Nuestro objetivo es hacer que los viajes espaciales sean eficientes".

"Una forma de hacerlo es considerar diseños de campaña, es decir, múltiples misiones juntas, no solo lanzar todo desde el suelo para cada misión, como lo hizo Apolo. En una campaña multimisión, las misiones anteriores se aprovechan para misiones posteriores. Si una misión anterior desplegó alguna infraestructura, como un depósito de propulsantes, o si el trabajo había comenzado a extraer oxígeno del suelo en la luna, esos se utilizan en el diseño de la próxima misión".

Ho usó datos de misiones previamente voladas o planeadas, para crear modelos simulados de una campaña combinada. El modelo se puede modificar para incluir naves espaciales más pesadas o livianas, un conjunto específico de destinos, la cantidad precisa de humanos a bordo, etc, para validar sus predicciones sobre la eficiencia.

Las dificultades siempre estarán presentes

"Hay problemas con el tamaño del vehículo", dijo Ho. "En nuestros estudios previos, para poder resolver el problema de manera eficiente, teníamos que usar un modelo simplificado para el tamaño del vehículo y de la infraestructura. Así que crear el modelo fue rápido, pero la validez del modelo no fue tan buena como deseábamos.

En uno de los estudios actuales, Ho y sus colegas abordaron la cuestión de la fidelidad en estos modelos simplificados anteriores, mediante la creación de un nuevo método para considerar modelos de diseño de vehículo y misión más realistas, mientras se mantiene la carga de cálculo de planificación de la misión en un nivel razonable.

"En esta investigación estamos diseñando los vehículos desde cero, para que el diseño del vehículo pueda convertirse en parte del diseño de la campaña", dijo Ho. "Por ejemplo, si sabemos que queremos enviar un ser humano al espacio de Marte para la década de 2030, podemos diseñar el vehículo y planear la campaña multimisión, para lograr la máxima eficiencia y el mínimo costo de lanzamiento en el horizonte de tiempo dado".

La investigación de Ho también incorpora el concepto de depósitos de propulsantes en el espacio, como paradas de camiones ubicadas estratégicamente en una autopista de peaje. Dijo que es una idea que ha sido lanzada por un tiempo entre los científicos. "Hay dudas sobre cuán eficientes son realmente los depósitos", dijo Ho. "Por ejemplo, si se necesita la misma cantidad de propelente o más para entregar el depósito, ¿cuál es el sentido de enviarlo adelante?"

Los estudios de Ho proporcionan una solución a esta pregunta, al aprovechar una combinación de sistema de propulsión de alto empuje y bajo empuje.

"Una misión preparatoria podría llevarse a cabo de antemano para entregar en órbita mini estaciones espaciales que almacenan combustible, carga u otros suministros", dijo Ho.

"Estas naves pueden ser desplegadas previamente, por lo que están en órbita y disponibles para una nave espacial tripulada que se despliega más tarde.

La nave espacial de carga y combustible puede hacer uso de tecnologías de bajo empuje porque el tiempo que lleva llegar a su destino no es entonces, para la nave espacial tripulada, usaríamos cohetes de alto empuje porque el tiempo es esencial cuando se pone a los humanos en el espacio. Esto también significa que debido a que el combustible ya está en estas estaciones espaciales, el barco tripulado no tiene llevar tanto combustible ".

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