7 desafíos tecnológicos en la construcción de una sonda espacial

desafíos tecnológicos

El nuevo milenio ha sido testigo de un enorme aumento de misiones espaciales. Uno de los métodos más utilizados para estas misiones es la sonda espacial, una nave robótica capaz de viajar más allá de la Tierra. Hemos podido ver sondas espaciales viajar a la luna y más allá del espacio interplanetario.  Una sonda espacial sobrevuela, orbita y finalmente aterriza sobre el cuerpo celeste de destino

Un ejemplo de una sonda espacial es Voyager 1, lanzada por la NASA el 5 de septiembre de 1977 para estudiar el exterior del sistema solar. En este momento se encuetra a 11.700 millones de millas de la Tierra a una velocidad de 61.000 km/h. Voyager 1 ha descubierto varias cosas, entre ellas unas erupciones volcánicas en Júpiter. Además, también ha enviado fotografías de una mancha negra en Neptuno y de la posible existencia de líquido en la luna de Saturno, entre otras. 

Para comprender los desafíos tecnológicos que surgen durante la construccion de una sonda espacial, primero nos centraremos en algunas misiones que no tuvieron demasiado éxito: 

Orbiting Carbon Observatory

Se trata de una misión de la NASA que no llego a buen puerto. Esta consistía en comprobar cómo se traslada el dióxido de carbono a través de la atmósfera. No consiguió alcanzar la órbita porque el satélite que contenía no se separaró del cohete y, en el proceso, el conjunto se estrelló en el océano. 

DART

Esta nave espacial debía aterrizar en otro satélite para realizar labores de mantenimiento. La misión consistía en dirigirse de manera autónoma hacia un satélite de comunicación, pero el ordenador que controlaba dicho satélite no calculó la distancia correctamente y se estrelló contra otro satélite, por lo que quemó todo su combustible. Al final, acabó cayendo al océano.

NASA Helios

Esta nave espacial fue diseñada para sobrevolar la atmósfera superior para llevar a cabo un estudio atmosférico. Este vehículo solo duró 30 minutos, ya que chocó contra una fuerte cizalladura del viento. 

Genesis

Este vehículo espacial fue diseñado para el estudio del sistema solar. La nave viajó al espacio para que los científicos pudieran estudiar el viento solar. El problema apareció a la vuelta del satélite a la Tierra, ya que era demasiado delicado para aterrizar. Los ingenieros de la NASA utilizaron helicópteros para recoger las cápsulas pero no fue posible. La nave aterrizó en un desierto gracias a la robustez de los materiales de los que estaba hecha. Se construyó con materiales resistentes que le permitieron a la NASA recoger algunas muestras del lugar del accidente. 

Tecnología que necesita una sonda espacial

Una propulsión adecuada

Las sondas espaciales recorren largas distancias, por lo que necesitan un sistema de propulsion adecuada que les permita mantener su curso con precisión. Los módulos de servicio deben tener varios motores con funciones especiales por si uno falla y necesitan respuestos. Por ejemplo, la nave Orion tiene unos 33 motores.

Además de la propulsión, el combustible es un componente vital, ya que permite que la sonda alcance largas distancias. Siempre deberían llevar repuestos por si se produce una avería en el motor principal. 

Resistencia al calor

La sonda debería estar diseñada con materiales que puedan contrarrestar el calor. Como es bien sabido, las sondas espaciales viajan a altas velocidades, lo que genera temperaturas tan altas como las de la lava. El material debería poseer un escudo avanzado que proteja del calor. La nave Orion, por ejemplo, usa AVCOAT, que le permite soportar temperaturas de hasta 5000 grados Fahrenheit. 

Protección contra la radiación

Una sonda espacial siempre llega más allá del campo magnético de la Tierra, por lo que existe el riesgo de atravesar una tormenta solar que apague los ordenadores. En este caso, incluso si el material de la sonda es resistente a la radiación, debería haber ordenadores de repuesto por si alguno falla. 

Comunicación y navegación

Las sondas espaciales necesitan de una red de comunicación espacial, ya que viajan fuera del alcance de sistemas de posicionamiento GPS. El seguimiento y la retransmisión de datos solo funcionarán si hay una red espacial que les permita comunicarse con objetos cercanos a la Tierra.

Combustible para la sonda espacial

Como todos sabemos, para conseguir energía en la Tierra, hay que quemar combustible. Sin embargo, la sonda espacial es diferente ya que pasa años en el espacio. Cargar con combustibles como gas, carbón, madera o petróleo no sería realista ya que el tamaño de la nave tendría que ser enorme, más o menos del tamaño del continente asiático. 

Una de las alternativas que ya se ha utilizado es los paneles solares. Sin embargo, los paneles tienen que estar dirigidos al sol, ya que si el panel se encuentra en las profundidades del espacio, detrás de la luna u otro planeta, no generará energía. El panel solar solamente se puede usar en misiones en las que la sonda esté en línea directa con el sol.

Uno de los medios de generación de energía más avanzados para una sonda espacial es el radioisótopo. Esta forma de energía genera calor con el deterioro del material radiactivo. Este material es diminuto, del tamaño de una pelota de golf, y puede generar energía durante décadas.

Recopilación y envío de información

Para que una misión tenga éxito, debe haber un canal de comunicación entre el espacio y la Tierra. Existen diferentes herramientas diseñadas para la comunicación como, por ejemplo, las antenas especiales integradas en las naves de la NASA que reciben y envian información por radio. La señal radiofónica se transmite a través de potentes antenas parabólicas. En la mayoría de los casos, NASA utiliza la Deep Space Network para enviar señales a sus naves. 

Aterrizaje en una atmósfera distinta

Para que una sonda espacial pueda aterrizar sin problemas sobre una superficie, debe reducir la velocidad de órbita. La reentrada a la Tierra se hace posible utilizando paracaídas pero el aterrizaje en la luna es muy diferente debido a la ausencia de atmósfera. Como solución, se han utilizado cohetes en el pasado para arrastrar la sonda hasta la superficie de la luna.

Por otra parte, Marte tiene una atmósfera muy fina que no ofrece mucha resistencia a una sonda espacial que viaja a poca velocidad. En estos casos, NASA utiliza: 

  • Airbags que saltan cuando la sonda alcanza la superficie para suavizar el aterrizaje.
  • Cohetes. Cuando la sonda espacial se acerca a la superficie, se dispara un cohete para ralentizarla.
  • Aero-shell. Una carcasa a prueba de calor que alberga la frágil sonda espacial en su interior.
  • Paracaídas. Se lanzan cuando la nave ha superado temperaturas muy altas.
  • Desacelerador supersónico inflable y aerodinámico. Se utiliza para aterrizar un cargamento en la superficie.

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