El sistema de propulsión láser-térmico propuesto se basa en una matriz de láser con base en la Tierra para disparar un rayo para calentar el núcleo de combustible y generar empuje.
Un equipo de ingenieros ha propuesto un sistema de propulsión basado en láser que podría reducir el tiempo de tránsito a Marte hasta solo 45 días. Un viaje a Marte no es como tomar un auto y llegar al Starbucks más cercano. La Tierra y Marte siguen moviéndose en sus órbitas alrededor del sol, lo que significa que los dos planetas nunca están a la misma distancia el uno del otro. La mejor manera de avanzar para una misión a Marte es apuntar al período de tiempo en el que ambos mundos se encuentran en su punto más cercano, lo que lleva a una trayectoria de “costo mínimo”. Ese camino en particular se llama Órbita de Transferencia Hoeman, pero la ventana de lanzamiento se abre solo después de 26 meses, y aún tomaría alrededor de nueve meses llegar a Marte.
Una vez que un equipo haya aterrizado en Marte, tendrá que pasar otros tres o cuatro meses en el planeta para que Marte y la Tierra se alineen en proximidad y luego se embarquen en el viaje de regreso, que llevará otros nueve meses. Llevar suministros como alimentos, agua, equipos científicos y ayuda médica junto con una gran cantidad de combustible será un problema. Una tripulación de seis necesitaría transportar un estimado de tres millones de libras de carga para tal misión. Según la capacidad máxima de transporte de carga de la tecnología existente, se necesitarían diez del poderoso cohete Starship Super Heavy de SpaceX para poner esa carga en órbita. Llevarlo a Marte requerirá una mejora masiva tanto en capacidad como en número.
Sin embargo, los expertos pueden resolver la exposición a la radiación y los problemas de carga en gran medida si los motores se pueden sobrealimentar. Y ahí es donde un sistema de propulsión láser puede venir al rescate, reduciendo la duración del viaje a Marte a tan solo 45 días. Un equipo de la Universidad McGill ha propuesto un novedoso sistema de propulsión que se basa en láseres para calentar combustible de hidrógeno y propulsar una nave espacial a Marte. Hasta ahora, se pensaba que el único método factible para lograr una ventana de viaje tan corta a Marte era un motor de cohete de propulsión nuclear. Toda la configuración consiste en una matriz láser terrestre de 10 metros de tamaño que puede entregar 100 MW de potencia a través de un haz enfocado. La nave espacial en sí está conectada a una cámara inflable que enfoca el rayo láser entrante en el combustible propulsor de hidrógeno, calentándolo para generar empuje.
Muchos problemas, una solución
El equipo lo llama Sistema de propulsión térmica por láser (LTPS) y afirma que el conjunto de láser basado en la Tierra puede enfocarse en un objetivo que se encuentra a una distancia de hasta 50,000 km. El LTPS, el propulsor de hidrógeno y la carga útil pueden lanzarse por separado o juntos sobre una bestia como el cohete Falcon 9. Una vez que la carga se libera en la órbita de transferencia de alta energía a Marte, el LTPS vuelve a la órbita elíptica original. Para la combustión real, el láser terrestre cae sobre el reflector parabólico inflable, que lo concentra y lo dirige al núcleo de plasma de hidrógeno, calentándolo a una temperatura que puede alcanzar los 40.000 Kelvin. Luego, el núcleo se usa para calentar el flujo circundante de hidrógeno gaseoso, que luego se expulsa a través de una boquilla para generar empuje.
Ahora, la capacidad de alcanzar Marte no solo tiene que ver con reducir la duración del viaje. Cuanto más tiempo permanezcan los astronautas en una nave espacial, mayor será el riesgo de exposición a los rayos cósmicos galácticos (GCR). La investigación de la NASA ha encontrado pruebas sólidas de que la exposición a la radiación aumenta el riesgo de cáncer y enfermedades degenerativas a lo largo de la vida. Y la exposición a la radiación más allá de la órbita de la Tierra no es un número pequeño. 1Milli-Sievert (mSv) de radiación es equivalente a tres radiografías de tórax. En el espacio, el rango de radiación ionizante se encuentra entre 50 y 2000 mSv, lo que efectivamente significa pasar por hasta 6000 exámenes de rayos X. Además, existe el riesgo de anemia espacial, que se documentó recientemente en una investigación asistida por la NASA. Además, también existe la amenaza potencial de eyecciones de masa coronal (CME) que pueden poner en peligro toda la misión.
Fuentes: arXiv, NASA