Navegación solar para aplicaciones de Conocimiento del Medio Espacial
La propulsión espacial es mucho más que los motores de los cohetes. Una alternativa son las velas solares, que se han demostrado con éxito en misiones como la IKAROS de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), la NanoSail-D2 de la Administración Nacional estadounidense de Aeronáutica y el Espacio (NASA) y la misión LightSail-1 de la Sociedad Planetaria. Su increíble potencial puede resumirse en una sola cifra: hasta una quinta parte de la velocidad de la luz, que es la velocidad que teóricamente puede alcanzarse con este método de propulsión. «Gracias a su estructura “sin propulsores”, la navegación solar es un gran avance en la propulsión espacial, ya que permite conceptos de misiones de larga vida y alta energía. Las ideas propuestas incluyen misiones sobre los polos del Sol para la heliofísica, planear a lo largo de la línea Sol-Tierra para el pronóstico del clima espacial y estacionar la nave sobre la órbita de la Tierra para la navegación y la comunicación a gran latitud», señala la doctora Jeannette Heiligers, investigadora de la Universidad Tecnológica de Delft y coordinadora del proyecto S4ILS. Sin embargo, existe un rasgo común entre estas ideas: su definición dentro del sistema Sol-Tierra. Según la doctora Heiligers, es como si la comunidad investigadora hubiera pasado por alto la posibilidad de utilizar la tecnología de las velas solares mucho más cerca, dentro del sistema Tierra-Luna. «En este contexto, mi misión en el proyecto S4ILS era explorar el potencial de la navegación solar en el sistema Tierra-Luna centrándome especialmente en las aplicaciones en el campo del Conocimiento del Medio Espacial (SSA, por sus siglas en inglés). Hay una brecha importante que colmar, como lo demuestran las señales del GPS y las interrupciones de las comunicaciones por satélite ocasionadas por las tormentas solares, la colisión entre el satélite Iridium y el Cosmos en 2009 o el asteroide que entró en la atmósfera de la Tierra sobre Rusia en 2013», explica. La doctora Heiligers y sus colaboradores realizaron una investigación exhaustiva y sistemática y calcularon y catalogaron las órbitas periódicas de las velas solares en todo el sistema no lineal Tierra-Luna. Evaluaron esas órbitas para la aplicación de SSA, e investigaron el rendimiento de diferentes configuraciones de velas solares para el control de la órbita; desde la tradicional vela solar plana, a menudo cuadrada, o el llamado heliogiro, una configuración de vela solar que divide el área de la vela en un número de palas largas y delgadas que se despliegan desde un cubo central y son aplanadas por la tensión inducida por el giro. La investigación de S4ILS puede tener aplicaciones en varios campos. Un ejemplo sería el diseño de una nueva constelación de velas solares alrededor de la Tierra que podría proporcionar una cobertura casi continua de toda la región ártica o antártica con solo dos satélites. Esto, a su vez, podría permitir la realización de estudios sobre el cambio climático mundial, el seguimiento del clima espacial y actividades de predicción. Además de la investigación centrada en el SSA, el proyecto también permitió la cooperación entre la doctora Heiligers y el Centro de investigación de Langley de la NASA. De hecho, la NASA desarrolló una nueva tecnología de velas solares para su uso en pequeñas plataformas satélite (llamados «CubeSats»), y la doctora Heiligers ha estado estudiando la posibilidad de utilizar esta tecnología para monitorizar el asteroide 2016 HO3. «Parecía que las velas solares no solo podían llevar la nave espacial al asteroide más rápido que las formas tradicionales de propulsión de empuje mínimo que consumen combustible (un motor de iones), sino también que el consumo de propulsor requerido por el motor de iones excedía la capacidad de propulsión esperada a bordo del CubeSat. Esta es una clara demostración de cómo las velas solares pueden hacer posible una misión que no es factible con las formas tradicionales de propulsión», concluye la doctora Heiligers.
Palabras clave
S4ILS, CubeSat, vela solar, sistema Tierra-Luna, asteroide, propulsión