Walt Engeld, administrador adjunto asistente del programa de Director de la Misión de Tecnología Espacial de la Sede de la NASA (STMD), detalla cómo funciona la agencia para llevar a los humanos a la luna y avanzar hacia Mars Exploration.
Desde que el programa Apolo de la NASA llevó a los humanos por primera vez a la luna a fines de la década de 1960, la búsqueda para traer a los exploradores humanos de regreso a la luna y continuar en Marte se ha convertido en un tema de discusión, desarrollo y análisis continuos. Durante más de 50 años, la NASA ha investigado muchas arquitecturas diferentes que han reabierto misiones de tripulación a la luna y enviado a Marte.
En septiembre de 2022, la NASA anunció los objetivos de Moon a Marte y estableció un enfoque basado en el propósito para los esfuerzos de exploración profunda humana de la agencia. Desarrollado en estrecha colaboración con la industria, la academia, los socios internacionales y la fuerza laboral de la NASA, este enfoque se centra en la imagen «qué» y «por qué» de la exploración del espacio profundo antes de prescribir «métodos».
Para lograr estos objetivos, la NASA ha desarrollado la arquitectura Moon in Mars y ha establecido una hoja de ruta para las tecnologías y capacidades clave necesarias para regresar a la Luna y aventurarse a Marte. Esta arquitectura se reevalúa y se actualiza anualmente en forma de un ciclo de revisión del concepto arquitectónico para permitir el cambio como nuevas tecnologías, descubrimientos y prioridades.
A medida que la NASA se embarca en la próxima era de la exploración espacial, su Director de la Misión de Tecnología Espacial (STMD) se dedica a los avances tecnológicos y la prueba de nuevas características de la Luna. Para obtener más información sobre el Plan de Exploración de la Luna y Marte de la NASA y el trabajo continuo para lograr estos objetivos, la plataforma de innovación habló con Walt Engelund, administrador adjunto asociado del Programa de Director de Misión de Tecnología Espacial (STMD) en la sede de la NASA.
¿Podría explicar en detalle los objetivos de la NASA al explorar la Luna y Marte, particularmente la estrategia de la luna a Marte?
La NASA ha estado trabajando en tecnología y arquitectura de misión para la exploración de la Luna y Marte. Tenemos la idea de que lo que podemos hacer a la Luna avanzará y nos ayudará a enviar a los humanos a Marte. El enfoque de arquitectura Moon to Mars de la NASA trabajará con expertos de la agencia, la industria, la academia y la comunidad internacional para evolucionar continuamente el plan para explorar la tripulación en la Luna y Marte.
En el pasado, la NASA confió en el modelo «Operador de propietario» para la mayoría de las misiones. En un nuevo paradigma, la NASA está trabajando con la industria, lo que les permite hacer lo mejor que pueden y que quieren que posean y operen cohetes y naves espaciales. Nos convertimos en uno de los muchos usuarios. Por supuesto, hay algunas transiciones y aprendizaje en ambos lados, pero creo que, en última instancia, apoyará la expansión en la creciente economía espacial y el sistema solar. Esto permite a la NASA continuar desarrollando nuevas tecnologías y explorar de nuevas maneras, incluidos nuevos robots y misiones humanas a la luna, Marte y más.
¿Cómo funciona STMD para apoyar estos objetivos?
El director de la misión de tecnología espacial se centra en desarrollar y demostrar tecnología espacial transformadora que permitirá la exploración de humanos y robots en el espacio, incluidos la Luna y Marte. Gran parte de nuestro enfoque actual radica en la tecnología de infraestructura. La tecnología de infraestructura puede considerarse como la utilidad fundamental de la existencia sostenible a largo plazo en la superficie del espacio y la luna o Marte. Potencia avanzada, sistemas de comunicación ópticos basados en láser, tecnología de navegación de espacio profundo, materiales avanzados y capacidades de fabricación en el espacio. También están considerando nuevas formas de conseguir cargas útiles más grandes con mayor precisión y segura en otros cuerpos planetarios, incluidos la Luna y Marte.
STMD trabajará en estrecha colaboración con los socios de la industria y la agencia para apoyar la cartera de la Luna a Marte de la NASA durante el mes. Esto incluye exploración humana y misiones robóticas, como la iniciativa de servicios de carga útil del mes comercial (CLPS). La misión CLPS permite a la NASA comprar espacio de carga útil en los aterrizadores de la luna comercial en lugar de poseer y operar el aterrizaje. A través de este modelo, STMD ha trabajado estrechamente con varias compañías comerciales para ayudar a desarrollar nuevas tecnologías para tierras lunares comerciales, pero ha desarrollado varias de sus propias cargas útiles en la superficie lunar del vehículo y voló allí.
¿Puedes compartir algunos ejemplos de misiones e iniciativas importantes que STMD está persiguiendo actualmente en las áreas de exploración en la Luna y Marte?
La potencia espacial es actualmente un gran impulso, y STMD admite el desarrollo de motores de matriz solar desplegables para el almacenamiento de energía avanzada, incluida la luna, los pequeños reactores de fisión nuclear y las baterías de alta eficiencia y las celdas de combustible. También es necesario una forma de distribuir electricidad a múltiples ubicaciones y activos lunares. Por lo tanto, estamos considerando la carga de potencia inalámbrica y la tecnología de haz de potencia. Se desarrolla y se demuestra aquí para su uso en la Tierra, pero se puede adaptar para su uso en el espacio.
Otra característica que estamos desarrollando es la tecnología de navegación y aterrizaje de precisión. Existen varias tecnologías que utilizan capacidades de detección de luz y luz láser, y rango (LiDAR) que se adaptan para aplicaciones espaciales. Si su nave espacial se está acercando a la superficie del planeta para aterrizar, estos sistemas de jinete espaciales se pueden usar para navegar con precisión a ubicaciones y mapear específicos y evitar peligros como cráteres y grandes rocas. Estos sistemas son muy similares a las tecnologías implementadas en vehículos autónomos en el planeta.
Hasta ahora, ¿cuáles han sido los mayores logros en este campo de STMD?
Ha habido muchas manifestaciones tecnológicas altamente exitosas en los últimos años. Existe lo que ahora se conoce como el experimento de comunicaciones ópticas del espacio profundo (DSOC), que vuela a través de Marte a través de la nave espacial mental. Psique es la misión de la ciencia robótica para explorar asteroides ricos en metales. Usando un espacio de carga útil adicional en la nave espacial, demostramos una nueva tecnología de comunicaciones ópticas que utiliza luz láser en lugar de ondas de radio tradicionales para regresar a la Tierra y usar señales de haz. En este caso, el sistema óptico puede transmitir terabytes de datos, más de 100 veces más rápido que los sistemas inalámbricos de vanguardia a alrededor de 300 millones de millas de distancia. Este tipo de comunicación avanzada es útil al enviar a los humanos a explorar lugares como Marte y más allá.
También demostraron con éxito dos compañías que volan cargas públicas comerciales en la luna y lo que llaman navegación Doppler Rider (NDL). El sistema NDL proporciona mediciones muy precisas de velocidad y distancia a la superficie durante la etapa de aterrizaje de la misión. Esto es mucho más que los sistemas de radar tradicionales, y al mismo tiempo es mucho más pequeño, menor masa y usa menos potencia.
Otra manifestación exitosa que hicimos hace unos años fue lo que llamamos el «escudo de calor aerodinámico inflable Hisónico» (HIAD). La nave espacial tradicional usa escudos de calor para una invasión de ruido extrema en la atmósfera. El problema es que estos escudos de cabeza suelen ser construcciones muy pesadas y rígidas y necesitan caber dentro del carenado de cohetes. El sistema HIAD se pliega con una construcción plegable de escudo térmico presurizado, paquetes muy pequeños, trayendo cargas útiles más grandes y pesadas en la atmósfera, aterrizando en otros planetas o incluso más grandes de manera más eficiente.
¿Cuáles son sus prioridades para 2025?
Hemos invertido en electricidad para el espacio. En particular, se llama salida de superficie de fisión. Los sistemas tradicionales de energía solar son limitados en la cantidad de energía que pueden proporcionar y cuánto tiempo pueden hacerlo. Especialmente a medida que te alejas del sol en lugares como Marte. La luna, especialmente la Antártida, la energía solar y las baterías, en la luna, donde las misiones futuras aterrizarán, tendrá el desafío de proporcionar toda la energía que necesitan a medida que se expande la huella de exploración. Por lo tanto, han desarrollado un pequeño sistema de fisión nuclear que se puede demostrar en la luna y también se puede usar en Marte.
También estamos trabajando en nuevos propulsión de propulsión eléctrica de alta potencia. Los motores de cohetes químicos tradicionales para el transporte de espacio profundo pueden proporcionar un alto empuje, pero son menos eficientes. Los propulsores de propulsión eléctrica usan altas corrientes proporcionadas por fuentes como la generación de energía fotovoltaica para generar un campo magnético fuerte. Luego usa gases como xenón para acelerar a través de un campo magnético para proporcionar un empuje muy eficiente. Aunque probado a pequeña escala, nuestro objetivo es ofrecer propulsores eléctricos de alta potencia (12.5 kwatt).
El Director de la Misión de Tecnología Espacial también promoverá varias asociaciones de la industria, tecnologías innovadoras maduras, de apoyo a los objetivos de la agencia y estimulará la economía espacial.
Puede aprender más sobre nuestro trabajo y seguir nuestro progreso en la Luna, Marte y aquí.
Este artículo también aparece en Space Special Focus Publication.
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