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miércoles, febrero 8, 2023
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¿Son mejores los cohetes químicos o las velas solares para devolver los recursos de los asteroides?

Ambos sistemas poseen sus ventajas, pero es necesario saber esto:

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Si alguna vez logramos que una industria minera de asteroides despegue, una de las decisiones más importantes que se tomarán en la estructura de cualquier misión de minería de asteroides sería cómo llevar los recursos a donde está toda nuestra otra infraestructura, en algún lugar alrededor. la tierra. Esa decisión generalmente se centrará en una de dos metodologías de propulsión: cohetes químicos, como los que ya usamos para llevarnos al espacio en primer lugar, o velas solares, que, aunque son más lentas e incapaces de ponernos en órbita, no lo hacen. requieren cualquier combustible. Entonces, ¿qué metodología de propulsión es mejor para estas futuras misiones? Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Glasgow analizó esos dos escenarios y arrojó una respuesta clara: velas solares.

A la hora de responder a este tipo de preguntas teóricas, es fundamental imponer límites a las respuestas. Por ejemplo, existen miles de millones de asteroides en el sistema solar, por lo que es más realista observar solo los conocidos como asteroides cercanos a la Tierra (NEA). Pero aun así, hay más de 30.000 NEA conocidos. Habría sido imposible para el autor principal Merel Vergaaij, entonces un Ph.D. estudiante de la Universidad y sus colegas para calcular trayectorias optimizadas para cada uno de ellos.

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Entonces, dividieron el área alrededor de la Tierra en parámetros orbitales generalizados: distancia, excentricidad e inclinación del semieje mayor. Con esos tres parámetros, es más fácil tener una idea de cómo se vería una órbita de transferencia general para un asteroide determinado en esa región del espacio, algunos de los cuales estarían bastante cerca de la Tierra en su trayectoria orbital.

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También fueron necesarias otras restricciones, como calcular solo el costo y el beneficio de transferir material desde el asteroide, no la extracción del asteroide en sí. Llevar el equipo de minería allí y configurarlo se consideró más allá del alcance de este documento. Además, era necesario que hubiera un tiempo de espera en el propio asteroide para que la misión de regreso pudiera tener tiempo de abastecerse del material que transportaría.

Ese material, en este cálculo, era volátil. Los volátiles, como el agua, han sido un punto focal de las discusiones sobre la minería de asteroides, ya que forman la base del combustible para cohetes que sería necesario para explorar más adentro del sistema solar y cuesta mucho dinero sacarlos de la Tierra. Además, los cohetes químicos pueden usar algunos de esos volátiles como su propio combustible para regresar al sistema terrestre.

Se implementaron algunas restricciones más, incluido el envío de los volátiles de regreso a la órbita geoestacionaria (GEO), algunas suposiciones sobre los costos de lanzamiento basadas en los costos proyectados de Starship y la determinación de la métrica más importante de los estudios económicos: el valor actual neto (NPV). ). El VAN es el resultado sobre el que se juzgarían las soluciones y se basaría en varios factores calculados. Estos incluirían una variedad de costos, como el costo de lanzamiento, el costo de desarrollo, el costo de fabricación y el costo operativo. Los ingresos se calcularían en función del valor esperado de los volátiles entregados a la órbita. Cuando los ingresos superan el costo de la misión, el VPN se vuelve positivo, lo que, en este caso, indica si una misión a un asteroide en esa área valdría la pena.

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Para tomar esa determinación, los autores utilizaron una técnica llamada algoritmo genético para resolver un problema de optimización. Esencialmente, le dieron al algoritmo un montón de parámetros, como la mecánica orbital, las masas de la nave espacial y la cantidad de volátiles devueltos, y le dijeron al algoritmo que optimizara el importante valor NPV. El resultado del algoritmo fue muy claro: las velas solares tienen VPN positivos para una variedad más amplia de áreas ubicadas en el espacio cercano a la Tierra.

Principalmente, esto se debió a algunas debilidades en los cohetes químicos. Tuvieron que usar parte del material entregado para volver a GEO. Y, aunque el tiempo para su órbita de transferencia fue más corto, otro factor del VAN, la tasa de descuento, que reduce la cantidad de valor esperado de un recurso cuanto más lejos en el futuro se vende, no quita lo suficiente del valor. de lo que puede traer la vela solar que lo haría a la par con el cohete químico.

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Todavía había algunas áreas del espacio cercano a la Tierra en las que incluso las velas solares no eran rentables, por lo que los autores sugieren que los futuros mineros de asteroides observen los asteroides en las regiones específicas que llaman potencialmente rentables si están buscando su primer sitio minero importante. . Además, los investigadores hicieron algunas modificaciones a su estructura original de misiones de referencia, como detenerse en un Portal Lunar, agregar un segundo viaje y ejecutar una serie de simulaciones variables, conocidas como simulaciones de Monte Carlo, que probarían hasta qué punto estos diferentes esquemas fueron rentables.

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Tanto agregar un segundo viaje como detenerse en Lunar Gateway en lugar de GEO agregó un valor significativo a cada tipo de arquitectura de misión. Las simulaciones de Monte Carlo también mostraron que su rentabilidad era consistente con ligeras variaciones en los costos de entrada y los ingresos por producción. En general, si bien existen objetivos potencialmente rentables para cada tipo de sistema de propulsión, parece que las velas solares son claramente las ganadoras entre los dos. Ahora depende de aquellos que esperan construir el primer imperio minero de asteroides escuchar.

Con información de UniverseToday.com

SourceSKYCR.ORG
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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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