Exploración espacial
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Exploración espacial es el uso de la astronomía y la tecnología espacial para explorar el espacio exterior. Si bien la exploración del espacio la llevan a cabo principalmente astrónomos con telescopios, su exploración física la llevan a cabo tanto sondas espaciales robóticas no tripuladas como vuelos espaciales tripulados. La exploración espacial, al igual que su forma clásica de astronomía, es una de las principales fuentes de la ciencia espacial.
Si bien la observación de objetos en el espacio, conocida como astronomía, es anterior a la historia registrada confiable, fue el desarrollo de cohetes grandes y relativamente eficientes a mediados del siglo XX lo que permitió que la exploración del espacio físico se hiciera realidad. El primer programa de cohetes experimentales a gran escala del mundo fue Opel-RAK bajo el liderazgo de Fritz von Opel y Max Valier a fines de la década de 1920, lo que condujo a los primeros autos y aviones cohete tripulados, que allanaron el camino para la era nazi. Programa V2 y actividades estadounidenses y soviéticas desde 1950 en adelante. El programa Opel-RAK y las espectaculares demostraciones públicas de vehículos terrestres y aéreos atrajeron a grandes multitudes y provocaron la emoción del público mundial con el llamado "Rocket Rumble" y tuvo un gran impacto duradero en los pioneros posteriores de los vuelos espaciales como Wernher von Braun. Las razones comunes para explorar el espacio incluyen el avance de la investigación científica, el prestigio nacional, la unión de diferentes naciones, la garantía de la supervivencia futura de la humanidad y el desarrollo de ventajas militares y estratégicas frente a otros países.
La primera era de la exploración espacial estuvo impulsada por una "carrera espacial" entre la Unión Soviética y los Estados Unidos. El lanzamiento del primer objeto hecho por el hombre en orbitar la Tierra, el Sputnik 1 de la Unión Soviética, el 4 de octubre de 1957, y el primer alunizaje de la misión estadounidense Apolo 11 el 20 de julio de 1969, a menudo se toman como hitos de este periodo inicial. El programa espacial soviético logró muchos de los primeros hitos, incluido el primer ser vivo en órbita en 1957, el primer vuelo espacial humano (Yuri Gagarin a bordo del Vostok 1) en 1961, la primera caminata espacial (por Alexei Leonov) el 18 de marzo de 1965, el primer aterrizaje automático en otro cuerpo celeste en 1966 y el lanzamiento de la primera estación espacial (Salyut 1) en 1971. Después de los primeros 20 años de exploración, el enfoque cambió de vuelos únicos a hardware renovable, como el programa Space Shuttle, y de la competencia a la cooperación como con la Estación Espacial Internacional (ISS).
Con la finalización sustancial de la ISS después de STS-133 en marzo de 2011, los planes para la exploración espacial de EE. UU. siguen cambiando. Constellation, un programa de la Administración Bush para un regreso a la Luna para 2020, fue juzgado como insuficientemente financiado y poco realista por un panel de revisión de expertos que informó en 2009. La administración Obama propuso una revisión de Constellation en 2010 para centrarse en el desarrollo de la capacidad para misiones tripuladas más allá de la órbita terrestre baja (LEO), con la visión de ampliar el funcionamiento de la ISS más allá de 2020, transfiriendo el desarrollo de vehículos de lanzamiento para tripulaciones humanas de la NASA. al sector privado, y desarrollar tecnología para permitir misiones más allá de LEO, como Tierra-Luna L1, la Luna, Tierra-Sol L2, asteroides cercanos a la Tierra y Fobos o la órbita de Marte.
En la década de 2000, China inició un exitoso programa de vuelos espaciales tripulados, mientras que India lanzó Chandraayan 1, mientras que la Unión Europea y Japón también planearon futuras misiones espaciales tripuladas. China, Rusia y Japón han defendido las misiones tripuladas a la Luna durante el siglo XXI, mientras que la Unión Europea ha defendido las misiones tripuladas tanto a la Luna como a Marte durante los siglos XX y XXI.
Historia de la exploración
Primeros telescopios
Se dice que el primer telescopio fue inventado en 1608 en los Países Bajos por un fabricante de anteojos llamado Hans Lippershey, pero sus primeros usos en astronomía fueron de Galileo Galilei en 1609. En 1668 Isaac Newton construyó su propio telescopio reflector, el primero telescopio completamente funcional de este tipo, y un hito para desarrollos futuros debido a sus características superiores sobre el telescopio galileano anterior.
Siguió una serie de descubrimientos en el Sistema Solar (y más allá), entonces y en los siglos siguientes: las montañas de la Luna, las fases de Venus, los primeros satélites de Júpiter y Saturno, los anillos de Saturno, muchos cometas, los asteroides, los nuevos planetas Urano y Neptuno, y muchos satélites más.
El Observatorio Astronómico Orbital 2 fue el primer telescopio espacial lanzado en 1968, pero el lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble en 1990 marcó un hito. Al 1 de diciembre de 2022, se habían descubierto 5284 exoplanetas confirmados. Se estima que la Vía Láctea contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas y más de 100 mil millones de planetas. Hay al menos 2 billones de galaxias en el universo observable. HD1 es el objeto conocido más distante de la Tierra, a 33.400 millones de años luz de distancia.
Primeros vuelos al espacio exterior
MW 18014 fue un lanzamiento de prueba de un cohete alemán V-2 que tuvo lugar el 20 de junio de 1944 en el Centro de Investigación del Ejército de Peenemünde en Peenemünde. Fue el primer objeto hecho por el hombre en llegar al espacio exterior, alcanzando un apogeo de 176 kilómetros, muy por encima de la línea de Kármán. Fue un lanzamiento de prueba vertical. Aunque el cohete llegó al espacio, no alcanzó la velocidad orbital y, por lo tanto, regresó a la Tierra en un impacto, convirtiéndose en el primer vuelo espacial suborbital.
Primer objeto en órbita
El primer lanzamiento orbital exitoso fue el de la misión soviética no tripulada Sputnik 1 ('Satélite 1') el 4 de octubre de 1957. El satélite pesaba alrededor de 83 kg (183 lb), y se cree que orbitó la Tierra a una altura de unos 250 km (160 mi). Tenía dos transmisores de radio (20 y 40 MHz), que emitían "bips" que podría ser escuchado por radios de todo el mundo. El análisis de las señales de radio se utilizó para recopilar información sobre la densidad de electrones de la ionosfera, mientras que los datos de temperatura y presión se codificaron en la duración de los pitidos de radio. Los resultados indicaron que el satélite no fue perforado por un meteoroide. El Sputnik 1 fue lanzado por un cohete R-7. Se quemó al volver a entrar el 3 de enero de 1958.
Primer vuelo humano al espacio exterior
El primer vuelo espacial humano exitoso fue Vostok 1 ("East 1"), que transportaba al cosmonauta ruso de 27 años, Yuri Gagarin, el 12 de abril de 1961. La nave espacial completó una órbita alrededor del globo, con una duración de aproximadamente 1 hora y 48 minutos. El vuelo de Gagarin resonó en todo el mundo; fue una demostración del avanzado programa espacial soviético y abrió una era completamente nueva en la exploración espacial: los vuelos espaciales tripulados.
Primeras exploraciones espaciales del cuerpo astronómico
El primer objeto artificial en alcanzar otro cuerpo celeste fue Luna 2 que llegó a la Luna en 1959. El primer aterrizaje suave en otro cuerpo celeste lo realizó Luna 9 que aterrizó en la Luna el 3 de febrero de 1966. Luna 10 se convirtió en el primer satélite artificial de la Luna, entrando en una órbita lunar el 3 de abril de 1966.
El primer aterrizaje tripulado en otro cuerpo celeste lo realizó el Apolo 11 el 20 de julio de 1969, aterrizando en la Luna. Ha habido un total de seis naves espaciales con humanos aterrizando en la Luna desde 1969 hasta el último aterrizaje humano en 1972.
El primer sobrevuelo interplanetario fue el sobrevuelo de Venus de Venera 1 de 1961, aunque el Mariner 2 de 1962 fue el primer sobrevuelo de Venus en devolver datos (aproximación más cercana 34 773 kilómetros). Pioneer 6 fue el primer satélite en orbitar alrededor del Sol, lanzado el 16 de diciembre de 1965. Los otros planetas volaron por primera vez en 1965 para Marte por Mariner 4, 1973 para Júpiter por Pioneer 10, 1974 para Mercurio por Mariner 10, 1979 para Saturno por Pioneer 11, 1986 para Urano por Voyager 2, 1989 para Neptuno por Voyager 2. En 2015, los planetas enanos Ceres y Plutón fueron orbitados por Dawn y pasados por New Horizons, respectivamente. Esto explica los sobrevuelos de cada uno de los ocho planetas del Sistema Solar, el Sol, la Luna y Ceres & Plutón (2 de los 5 planetas enanos reconocidos).
La primera misión de superficie interplanetaria que devolvió al menos datos de superficie limitados de otro planeta fue el aterrizaje de 1970 de Venera 7, que devolvió datos a la Tierra durante 23 minutos desde Venus. En 1975, el Venera 9 fue el primero en devolver imágenes de la superficie de otro planeta, devolviendo imágenes de Venus. En 1971 la misión Mars 3 logró el primer aterrizaje suave en Marte devolviendo datos durante casi 20 segundos. Más tarde se lograron misiones de superficie de duración mucho más larga, incluidos más de seis años de operación en la superficie de Marte por parte de Viking 1 de 1975 a 1982 y más de dos horas de transmisión desde la superficie de Venus por parte de Venera 13 en 1982, la misión de superficie planetaria soviética más larga jamás realizada. Venus y Marte son los dos planetas fuera de la Tierra en los que los humanos han llevado a cabo misiones de superficie con naves espaciales robóticas sin tripulación.
Primera estación espacial
Salyut 1 fue la primera estación espacial de cualquier tipo, lanzada a la órbita terrestre baja por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. La Estación Espacial Internacional es actualmente la única estación espacial completamente funcional, habitada continuamente desde el año 2000.
Primer vuelo espacial interestelar
Voyager 1 se convirtió en el primer objeto hecho por humanos en salir del Sistema Solar hacia el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012. La sonda pasó la heliopausa a 121 AU para ingresar al espacio interestelar.
Lo más lejos de la Tierra
El vuelo del Apolo 13 pasó por el lado oculto de la Luna a una altitud de 254 kilómetros (158 millas; 137 millas náuticas) sobre la superficie lunar y a 400 171 km (248 655 mi) de la Tierra, marcando el récord de los humanos más lejanos han viajado alguna vez desde la Tierra en 1970.
El 26 de noviembre de 2022, la Voyager 1 se encontraba a una distancia de 159 AU (23 800 millones de km; 14 800 millones de millas) de la Tierra. Es el objeto hecho por humanos más distante de la Tierra.
GN-z11 es el objeto conocido más distante de la Tierra, se informa que se encuentra a 13.400 millones de años luz de distancia.
Objetivos de exploración
A partir de mediados del siglo XX, se enviaron sondas y luego misiones humanas a la órbita terrestre y luego a la Luna. Además, se enviaron sondas a través del sistema solar conocido y a la órbita solar. Las naves espaciales sin tripulación se han puesto en órbita alrededor de Saturno, Júpiter, Marte, Venus y Mercurio en el siglo XXI, y las naves espaciales activas de mayor distancia, Voyager 1 y 2 viajaron más allá 100 veces la distancia Tierra-Sol. Los instrumentos fueron suficientes aunque se cree que han salido de la heliosfera del Sol, una especie de burbuja de partículas formada en la Galaxia por el viento solar del Sol.
El Sol
El Sol es un foco importante de la exploración espacial. Estar por encima de la atmósfera en particular y el campo magnético de la Tierra da acceso al viento solar y las radiaciones infrarrojas y ultravioleta que no pueden llegar a la superficie de la Tierra. El Sol genera la mayor parte del clima espacial, que puede afectar los sistemas de transmisión y generación de energía en la Tierra e interferir con los satélites y las sondas espaciales, e incluso dañarlos. Se han lanzado numerosas naves dedicadas a la observación del Sol, comenzando por la montura del telescopio Apolo, y otras han tenido como objetivo secundario la observación solar. Parker Solar Probe, lanzada en 2018, se acercará al Sol dentro de 1/9 de la órbita de Mercurio.
Mercurio
Mercurio sigue siendo el menos explorado de los planetas terrestres. Hasta mayo de 2013, las misiones Mariner 10 y MESSENGER han sido las únicas misiones que han realizado observaciones cercanas de Mercurio. MESSENGER entró en órbita alrededor de Mercurio en marzo de 2011, para seguir investigando las observaciones realizadas por Mariner 10 en 1975 (Munsell, 2006b).
Una tercera misión a Mercurio, programada para llegar en 2025, BepiColombo incluirá dos sondas. BepiColombo es una misión conjunta entre Japón y la Agencia Espacial Europea. MESSENGER y BepiColombo pretenden recopilar datos complementarios para ayudar a los científicos a comprender muchos de los misterios descubiertos por los sobrevuelos del Mariner 10.
Los vuelos a otros planetas dentro del Sistema Solar se logran a un costo en energía, que se describe por el cambio neto en la velocidad de la nave espacial, o delta-v. Debido al delta-v relativamente alto para llegar a Mercurio y su proximidad al Sol, es difícil de explorar y las órbitas a su alrededor son bastante inestables.
Venus
Venus fue el primer objetivo de las misiones de aterrizaje y sobrevuelo interplanetario y, a pesar de ser uno de los entornos de superficie más hostiles del Sistema Solar, se le han enviado más módulos de aterrizaje (casi todos desde la Unión Soviética) que a cualquier otro planeta del mundo. Sistema solar. El primer sobrevuelo fue el Venera 1 de 1961, aunque el Mariner 2 de 1962 fue el primer sobrevuelo en devolver datos con éxito. Mariner 2 ha sido seguido por varios otros sobrevuelos de múltiples agencias espaciales, a menudo como parte de misiones que utilizan un sobrevuelo de Venus para proporcionar asistencia gravitacional en el camino a otros cuerpos celestes. En 1967, Venera 4 se convirtió en la primera sonda en entrar y examinar directamente la atmósfera de Venus. En 1970, Venera 7 se convirtió en el primer módulo de aterrizaje exitoso en alcanzar la superficie de Venus y en 1985 le siguieron otros ocho módulos de aterrizaje soviéticos exitosos que proporcionaron imágenes y otros datos directos de la superficie. A partir de 1975, con el orbitador soviético Venera 9, se enviaron unas diez misiones orbitales exitosas a Venus, incluidas misiones posteriores que pudieron mapear la superficie de Venus usando un radar para perforar la atmósfera oscurecida.
Tierra
La exploración espacial se ha utilizado como herramienta para entender la Tierra como un objeto celeste. Las misiones orbitales pueden proporcionar datos para la Tierra que pueden ser difíciles o imposibles de obtener desde un punto de referencia puramente terrestre.
Por ejemplo, se desconocía la existencia de los cinturones de radiación de Van Allen hasta que los Estados Unidos los descubrió. primer satélite artificial, Explorer 1. Estos cinturones contienen radiación atrapada por los campos magnéticos de la Tierra, lo que actualmente hace que la construcción de estaciones espaciales habitables por encima de los 1000 km sea poco práctica. Tras este inesperado descubrimiento temprano, se ha desplegado una gran cantidad de satélites de observación de la Tierra específicamente para explorar la Tierra desde una perspectiva espacial. Estos satélites han contribuido significativamente a la comprensión de una variedad de fenómenos terrestres. Por ejemplo, el agujero en la capa de ozono fue encontrado por un satélite artificial que estaba explorando la atmósfera de la Tierra, y los satélites han permitido el descubrimiento de sitios arqueológicos o formaciones geológicas que de otro modo eran difíciles o imposibles de identificar.
Luna
La Luna fue el primer cuerpo celeste en ser objeto de exploración espacial. Tiene las distinciones de ser el primer objeto celestial remoto en ser volado, orbitado y aterrizado por una nave espacial, y el único objeto celestial remoto en ser visitado por humanos.
En 1959, los soviéticos obtuvieron las primeras imágenes de la cara oculta de la Luna, nunca antes visible para los humanos. La exploración estadounidense de la Luna comenzó con el impactador Ranger 4 en 1962. A partir de 1966, los soviéticos desplegaron con éxito una serie de módulos de aterrizaje en la Luna que pudieron obtener datos directamente de la superficie de la Luna; solo cuatro meses después, Surveyor 1 marcó el debut de una exitosa serie de módulos de aterrizaje estadounidenses. Las misiones no tripuladas soviéticas culminaron en el programa Lunokhod a principios de la década de 1970, que incluyó los primeros rovers no tripulados y también llevó con éxito muestras de suelo lunar a la Tierra para su estudio. Esto marcó el primer (y hasta la fecha el único) retorno automatizado de muestras de suelo extraterrestre a la Tierra. La exploración no tripulada de la Luna continúa con varias naciones desplegando periódicamente orbitadores lunares, y en 2008 la Sonda de Impacto Lunar de la India.
La exploración tripulada de la Luna comenzó en 1968 con la misión Apolo 8 que orbitó con éxito la Luna, la primera vez que humanos orbitaron un objeto extraterrestre. En 1969, la misión Apolo 11 marcó la primera vez que los humanos pisaron otro mundo. La exploración tripulada de la Luna no continuó por mucho tiempo. La misión Apolo 17 en 1972 marcó el sexto aterrizaje y la visita humana más reciente. Artemis 2 sobrevolará la Luna en 2022. Las misiones robóticas todavía se persiguen vigorosamente.
Marte
La exploración de Marte ha sido una parte importante de los programas de exploración espacial de la Unión Soviética (luego Rusia), Estados Unidos, Europa, Japón e India. Docenas de naves espaciales robóticas, incluidos orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers, se han lanzado hacia Marte desde la década de 1960. Estas misiones tenían como objetivo recopilar datos sobre las condiciones actuales y responder preguntas sobre la historia de Marte. Se espera que las preguntas planteadas por la comunidad científica no solo brinden una mejor apreciación del planeta rojo, sino que también brinden una mayor comprensión del pasado y el posible futuro de la Tierra.
La exploración de Marte ha tenido un costo financiero considerable, ya que aproximadamente dos tercios de todas las naves espaciales destinadas a Marte fallan antes de completar sus misiones, y algunas fallan incluso antes de comenzar. Una tasa de fracaso tan alta puede atribuirse a la complejidad y la gran cantidad de variables involucradas en un viaje interplanetario, y ha llevado a los investigadores a hablar en broma de The Great Galactic Ghoul, que subsiste con una dieta de sondas a Marte. Este fenómeno también se conoce informalmente como la 'maldición de Marte'. En contraste con las altas tasas generales de fracaso en la exploración de Marte, India se ha convertido en el primer país en lograr el éxito de su primer intento. La Mars Orbiter Mission (MOM) de la India es una de las misiones interplanetarias menos costosas jamás emprendidas, con un costo total aproximado de ₹ 450 millones de rupias (US$73 millones). La primera misión a Marte de cualquier país árabe ha sido asumida por los Emiratos Árabes Unidos. Llamada Emirates Mars Mission, su lanzamiento está programado para 2020. La sonda exploratoria no tripulada ha sido nombrada "Hope Probe" y será enviado a Marte para estudiar su atmósfera en detalle.
Fobos
La misión espacial rusa Fobos-Grunt, que se lanzó el 9 de noviembre de 2011, experimentó una falla que la dejó varada en la órbita terrestre baja. Debía comenzar la exploración de Fobos y la órbita circunterrestre marciana, y estudiar si las lunas de Marte, o al menos Fobos, podrían ser un 'punto de transbordo'. para naves espaciales que viajan a Marte.
Asteroides
Hasta la llegada de los viajes espaciales, los objetos en el cinturón de asteroides eran simplemente puntos de luz incluso en los telescopios más grandes, sus formas y terreno seguían siendo un misterio. Varios asteroides ya han sido visitados por sondas, el primero de los cuales fue Galileo, que sobrevoló dos: 951 Gaspra en 1991, seguido de 243 Ida en 1993. Ambos estaban lo suficientemente cerca como para La trayectoria planificada de Galileo a Júpiter para que pudieran ser visitados a un costo aceptable. El primer aterrizaje en un asteroide fue realizado por la sonda NEAR Shoemaker en 2000, luego de un estudio orbital del objeto, 433 Eros. El planeta enano Ceres y el asteroide 4 Vesta, dos de los tres asteroides más grandes, fueron visitados por la nave espacial Dawn de la NASA, lanzada en 2007.
Hayabusa fue una nave espacial robótica desarrollada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón para devolver una muestra de material del pequeño asteroide cercano a la Tierra 25143 Itokawa a la Tierra para su posterior análisis. Hayabusa se lanzó el 9 de mayo de 2003 y se reunió con Itokawa a mediados de septiembre de 2005. Después de llegar a Itokawa, Hayabusa estudió la forma, el giro, la topografía, el color, la composición, la densidad y el tamaño del asteroide. historia. En noviembre de 2005, aterrizó dos veces en el asteroide para recolectar muestras. La nave espacial regresó a la Tierra el 13 de junio de 2010.
Júpiter
La exploración de Júpiter ha consistido únicamente en una serie de naves espaciales automatizadas de la NASA que visitan el planeta desde 1973. La gran mayoría de las misiones han sido "sobrevuelos", en los que se toman observaciones detalladas sin que la sonda aterrice. o entrando en órbita; como en los programas Pioneer y Voyager. Las naves espaciales Galileo y Juno son las únicas naves espaciales que han entrado en la órbita del planeta. Como se cree que Júpiter tiene solo un núcleo rocoso relativamente pequeño y ninguna superficie sólida real, se excluye una misión de aterrizaje.
Llegar a Júpiter desde la Tierra requiere una delta-v de 9,2 km/s, que es comparable a la delta-v de 9,7 km/s necesaria para alcanzar la órbita terrestre baja. Afortunadamente, las ayudas de la gravedad a través de sobrevuelos planetarios se pueden usar para reducir la energía requerida en el lanzamiento para llegar a Júpiter, aunque a costa de una duración de vuelo significativamente más larga.
Júpiter tiene 80 lunas conocidas, muchas de las cuales tienen relativamente poca información conocida sobre ellas.
Saturno
Saturno ha sido explorado solo a través de naves espaciales no tripuladas lanzadas por la NASA, incluida una misión (Cassini–Huygens) planificada y ejecutada en cooperación con otras agencias espaciales. Estas misiones consisten en sobrevuelos en 1979 por Pioneer 11, en 1980 por Voyager 1, en 1982 por Voyager 2 y una misión orbital por Cassini, que duró desde 2004 hasta 2017.
Saturno tiene al menos 62 lunas conocidas, aunque el número exacto es discutible ya que los anillos de Saturno están formados por una gran cantidad de objetos de diferentes tamaños que orbitan de forma independiente. La más grande de las lunas es Titán, que tiene la distinción de ser la única luna en el Sistema Solar con una atmósfera más densa y gruesa que la de la Tierra. Titán tiene la distinción de ser el único objeto en el Sistema Solar Exterior que ha sido explorado con un módulo de aterrizaje, la sonda Huygens desplegada por la nave espacial Cassini.
Urano
La exploración de Urano se ha realizado íntegramente a través de la nave espacial Voyager 2, sin que se hayan planificado otras visitas actualmente. Dada su inclinación axial de 97,77°, con sus regiones polares expuestas a la luz del sol oa la oscuridad durante largos períodos, los científicos no estaban seguros de qué esperar en Urano. El acercamiento más cercano a Urano ocurrió el 24 de enero de 1986. La Voyager 2 estudió la atmósfera y la magnetosfera únicas del planeta. La Voyager 2 también examinó su sistema de anillos y las lunas de Urano, incluidas las cinco lunas previamente conocidas, al mismo tiempo que descubrió diez lunas adicionales previamente desconocidas.
Las imágenes de Urano demostraron tener una apariencia muy uniforme, sin evidencia de tormentas dramáticas o bandas atmosféricas evidentes en Júpiter y Saturno. Se requirió un gran esfuerzo para identificar incluso algunas nubes en las imágenes del planeta. La magnetosfera de Urano, sin embargo, resultó ser única, ya que se vio profundamente afectada por la inusual inclinación axial del planeta. En contraste con la apariencia suave de Urano, se obtuvieron imágenes sorprendentes de las lunas de Urano, incluida la evidencia de que Miranda había estado geológicamente inusualmente activa.
Neptuno
La exploración de Neptuno comenzó con el sobrevuelo de la Voyager 2 el 25 de agosto de 1989, la única visita al sistema a partir de 2023. Se ha discutido la posibilidad de un Neptune Orbiter, pero no se han dado otras misiones. pensamiento serio.
Aunque la apariencia extremadamente uniforme de Urano durante la visita de la Voyager 2'en 1986 había generado expectativas de que Neptuno también tendría pocos fenómenos atmosféricos visibles, la nave espacial descubrió que Neptuno tenía bandas obvias, nubes visibles, auroras e incluso un sistema de tormentas anticiclón conspicuo que solo rivalizaba en tamaño con la Gran Mancha Roja de Júpiter. Neptuno también demostró tener los vientos más rápidos de todos los planetas del Sistema Solar, medidos hasta 2100 km/h. La Voyager 2 también examinó el sistema de anillos y lunas de Neptuno. Descubrió 900 anillos completos y "arcos" de anillos parciales adicionales. alrededor de Neptuno. Además de examinar las tres lunas previamente conocidas de Neptuno, la Voyager 2 también descubrió cinco lunas previamente desconocidas, una de las cuales, Proteus, resultó ser la última luna más grande del sistema. Los datos de la Voyager 2 respaldaron la opinión de que la luna más grande de Neptuno, Tritón, es un objeto capturado en el cinturón de Kuiper.
Plutón
El planeta enano Plutón presenta desafíos significativos para las naves espaciales debido a su gran distancia de la Tierra (que requiere una alta velocidad para tiempos de viaje razonables) y su pequeña masa (que hace que la captura en órbita sea muy difícil en la actualidad). La Voyager 1 podría haber visitado Plutón, pero los controladores optaron por un sobrevuelo cercano de la luna Titán de Saturno, lo que resultó en una trayectoria incompatible con un sobrevuelo de Plutón. Voyager 2 nunca tuvo una trayectoria plausible para llegar a Plutón.
Después de una intensa batalla política, una misión a Plutón denominada New Horizons recibió fondos del gobierno de los Estados Unidos en 2003. New Horizons se lanzó con éxito el 19 de enero de 2006 A principios de 2007, la nave utilizó la ayuda de la gravedad de Júpiter. Su acercamiento más cercano a Plutón fue el 14 de julio de 2015; Las observaciones científicas de Plutón comenzaron cinco meses antes del acercamiento más cercano y continuaron durante 16 días después del encuentro.
Objetos del cinturón de Kuiper
La misión New Horizons también realizó un sobrevuelo del pequeño planetesimal Arrokoth, en el cinturón de Kuiper, en 2019. Esta fue su primera misión extendida.
Cometas
Aunque se han estudiado muchos cometas desde la Tierra, a veces con siglos de observaciones, solo unos pocos cometas han sido visitados de cerca. En 1985, el International Cometary Explorer realizó el primer sobrevuelo de un cometa (21P/Giacobini-Zinner) antes de unirse a la Halley Armada para estudiar el famoso cometa. La sonda Deep Impact se estrelló contra 9P/Tempel para aprender más sobre su estructura y composición y la misión Stardust devolvió muestras de la cola de otro cometa. El módulo de aterrizaje Philae aterrizó con éxito en el cometa Churyumov-Gerasimenko en 2014 como parte de la misión Rosetta más amplia.
Exploración del espacio profundo
La exploración del espacio profundo es la rama de la astronomía, la astronáutica y la tecnología espacial que se ocupa de la exploración de regiones distantes del espacio exterior. La exploración física del espacio se lleva a cabo tanto por vuelos espaciales tripulados (astronáutica del espacio profundo) como por naves espaciales robóticas.
Algunos de los mejores candidatos para futuras tecnologías de motores del espacio profundo incluyen la antimateria, la energía nuclear y la propulsión por rayos. Este último, la propulsión por rayos, parece ser el mejor candidato para la exploración del espacio profundo actualmente disponible, ya que utiliza física conocida y tecnología conocida que se está desarrollando para otros fines.
El futuro de la exploración espacial
Disparo estelar revolucionario
Breakthrough Starshot es un proyecto de investigación e ingeniería de Breakthrough Initiatives para desarrollar una flota de prueba de concepto de naves espaciales de vela ligera llamada StarChip, que sea capaz de realizar el viaje a la estrella Alpha Centauri. sistema a 4,37 años luz de distancia. Fue fundada en 2016 por Yuri Milner, Stephen Hawking y Mark Zuckerberg.
Asteroides
Un artículo en la revista científica Nature sugirió el uso de asteroides como puerta de entrada para la exploración espacial, con el destino final en Marte. Para que un enfoque de este tipo sea viable, se deben cumplir tres requisitos: primero, "un estudio exhaustivo de asteroides para encontrar miles de cuerpos cercanos adecuados para que los astronautas los visiten"; segundo, "ampliar la duración del vuelo y la capacidad de distancia a rangos cada vez mayores hasta Marte"; y finalmente, 'desarrollar mejores herramientas y vehículos robóticos que permitan a los astronautas explorar un asteroide independientemente de su tamaño, forma o giro'. Además, el uso de asteroides brindaría a los astronautas protección contra los rayos cósmicos galácticos, y las tripulaciones de la misión podrían aterrizar en ellos sin un gran riesgo de exposición a la radiación.
Telescopio espacial James Webb
El telescopio espacial James Webb (JWST o "Webb") es un telescopio espacial que es el sucesor del telescopio espacial Hubble. El JWST proporcionará una resolución y sensibilidad mucho mejores que las del Hubble, y permitirá una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomía y la cosmología, incluida la observación de algunos de los eventos y objetos más distantes del universo, como la formación del primer galaxias Otros objetivos incluyen comprender la formación de estrellas y planetas, y obtener imágenes directas de exoplanetas y novas.
El espejo principal del JWST, el elemento del telescopio óptico, se compone de 18 segmentos de espejo hexagonales hechos de berilio chapado en oro que se combinan para crear un espejo de 6,5 metros (21 pies; 260 pulgadas) de diámetro que es mucho más grande que el espejo de 2,4 metros (7,9 pies; 94 pulgadas) del Hubble. A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano (0,1 a 1 μm), el JWST observará en un rango de frecuencia más bajo, desde la luz visible de longitud de onda larga hasta el infrarrojo medio (0,6 a 27 μm), lo que le permitirá observar objetos de alto corrimiento al rojo que son demasiado viejos y demasiado distantes para que el Hubble los observe. El telescopio debe mantenerse muy frío para observar en el infrarrojo sin interferencias, por lo que se desplegará en el espacio cerca del punto Lagrangiano L2 Tierra-Sol, y un gran parasol hecho de Kapton recubierto de silicio y aluminio mantendrá su espejo. e instrumentos por debajo de 50 K (−220 °C; −370 °F).
Programa Artemisa
El programa Artemis es un programa continuo de vuelos espaciales tripulados llevado a cabo por la NASA, compañías de vuelos espaciales comerciales de EE. UU. y socios internacionales como la ESA, con el objetivo de aterrizar "la primera mujer y el siguiente hombre" en la Luna, específicamente en la región del polo sur lunar para 2024. Artemis sería el siguiente paso hacia el objetivo a largo plazo de establecer una presencia sostenible en la Luna, sentar las bases para que las empresas privadas construyan una economía lunar y, finalmente, enviar humanos a Marte.
En 2017, la campaña lunar fue autorizada por la Directiva de política espacial 1, utilizando varios programas de naves espaciales en curso, como Orion, Lunar Gateway, Commercial Lunar Payload Services y agregando un módulo de aterrizaje tripulado sin desarrollar. El Sistema de Lanzamiento Espacial servirá como el vehículo de lanzamiento principal para Orion, mientras que los vehículos de lanzamiento comercial están planificados para usarse para lanzar varios otros elementos de la campaña. La NASA solicitó $ 1.6 mil millones en fondos adicionales para Artemis para el año fiscal 2020, mientras que el Comité de Asignaciones del Senado solicitó a la NASA un perfil presupuestario de cinco años que se necesita para su evaluación y aprobación por parte del Congreso.
Razones
La investigación que llevan a cabo las agencias nacionales de exploración espacial, como la NASA y Roscosmos, es una de las razones que citan los partidarios para justificar los gastos del gobierno. Los análisis económicos de los programas de la NASA a menudo mostraron beneficios económicos continuos (como los derivados de la NASA), que generaban muchas veces los ingresos del costo del programa. También se argumenta que la exploración espacial conduciría a la extracción de recursos en otros planetas y especialmente en asteroides, que contienen miles de millones de dólares en minerales y metales. Tales expediciones podrían generar muchos ingresos. Además, se ha argumentado que los programas de exploración espacial ayudan a inspirar a los jóvenes a estudiar ciencias e ingeniería. La exploración espacial también brinda a los científicos la capacidad de realizar experimentos en otros entornos y expandir el conocimiento de la humanidad.
Otra afirmación es que la exploración espacial es una necesidad para la humanidad y que permanecer en la Tierra conducirá a la extinción. Algunas de las razones son la falta de recursos naturales, los cometas, la guerra nuclear y la epidemia mundial. Stephen Hawking, renombrado físico teórico británico, dijo que "no creo que la raza humana sobreviva los próximos mil años, a menos que nos extiendamos al espacio". Hay demasiados accidentes que pueden ocurrirle a la vida en un solo planeta. Pero soy optimista. Llegaremos a las estrellas." Arthur C. Clarke (1950) presentó un resumen de las motivaciones para la exploración humana del espacio en su monografía semitécnica de no ficción Interplanetary Flight. Argumentó que la elección de la humanidad es esencialmente entre la expansión de la Tierra al espacio versus el estancamiento cultural (y eventualmente biológico) y la muerte. Estas motivaciones podrían atribuirse a uno de los primeros científicos de cohetes de la NASA, Wernher von Braun, y su visión de los humanos moviéndose más allá de la Tierra. La base de este plan era:
"Desarrollar cohetes de etapas múltiples capaces de colocar satélites, animales y humanos en el espacio.
Desarrollo de grandes naves espaciales reutilizables con alas capaces de llevar humanos y equipos a la órbita terrestre de una manera que haga que el acceso al espacio sea rutinario y rentable.
Construcción de una gran estación espacial permanentemente ocupada para ser utilizada como plataforma para observar la Tierra y desde la cual lanzar expediciones al espacio profundo.
Lanzar los primeros vuelos humanos alrededor de la Luna, lo que lleva a los primeros aterrizajes de humanos en la Luna, con la intención de explorar ese cuerpo y establecer bases lunares permanentes.
Ensamblaje y abastecimiento de combustible de naves espaciales en órbita terrestre con el fin de enviar humanos a Marte con la intención de colonizar ese planeta con el tiempo".
Conocido como el Paradigma de Von Braun, el plan fue formulado para guiar a los humanos en la exploración del espacio. La visión de Von Braun de la exploración espacial humana sirvió como modelo para los esfuerzos de exploración espacial hasta bien entrado el siglo XXI, y la NASA incorporó este enfoque en la mayoría de sus proyectos. Los pasos se siguieron desordenadamente, como se vio en el programa Apolo que llegó a la luna antes de que se iniciara el programa del transbordador espacial, que a su vez se utilizó para completar la Estación Espacial Internacional. El Paradigma de Von Braun formó el impulso de la NASA para la exploración humana, con la esperanza de que los humanos descubran los confines del universo.
La NASA ha producido una serie de videos de anuncios de servicio público que respaldan el concepto de exploración espacial.
En general, el público sigue apoyando en gran medida la exploración espacial con y sin tripulación. Según una encuesta de Associated Press realizada en julio de 2003, el 71 % de los ciudadanos estadounidenses estuvo de acuerdo con la afirmación de que el programa espacial es 'una buena inversión', en comparación con el 21 % que no estuvo de acuerdo.
Naturaleza humana
La defensa del espacio y la política espacial invocan regularmente la exploración como una naturaleza humana.
Esta defensa ha sido criticada por los académicos por esencializar y continuar el colonialismo, particularmente el destino manifiesto, lo que hace que la exploración espacial no esté alineada con la ciencia y sea un campo menos inclusivo.
Temas
Vuelo espacial
Vuelo espacial es el uso de la tecnología espacial para lograr el vuelo de una nave espacial hacia y a través del espacio exterior.
Los vuelos espaciales se utilizan en la exploración espacial y también en actividades comerciales como el turismo espacial y las telecomunicaciones por satélite. Otros usos no comerciales de los vuelos espaciales incluyen observatorios espaciales, satélites de reconocimiento y otros satélites de observación de la Tierra.
Por lo general, un vuelo espacial comienza con el lanzamiento de un cohete, que proporciona el empuje inicial para vencer la fuerza de la gravedad e impulsa la nave espacial desde la superficie de la Tierra. Una vez en el espacio, el movimiento de una nave espacial, tanto sin propulsión como con propulsión, está cubierto por el área de estudio denominada astrodinámica. Algunas naves espaciales permanecen en el espacio indefinidamente, algunas se desintegran durante el reingreso a la atmósfera y otras alcanzan una superficie planetaria o lunar para aterrizar o impactar.
Satélites
Los satélites se utilizan para una gran cantidad de propósitos. Los tipos comunes incluyen satélites de observación de la Tierra militares (espías) y civiles, satélites de comunicación, satélites de navegación, satélites meteorológicos y satélites de investigación. Las estaciones espaciales y las naves espaciales tripuladas en órbita también son satélites.
Comercialización del espacio
La comercialización del espacio comenzó con el lanzamiento de satélites privados por parte de la NASA u otras agencias espaciales. Los ejemplos actuales del uso comercial del espacio por satélite incluyen sistemas de navegación por satélite, televisión por satélite y radio por satélite. El próximo paso de la comercialización del espacio fue visto como un vuelo espacial tripulado. Volar humanos de manera segura hacia y desde el espacio se había convertido en una rutina para la NASA. Las naves espaciales reutilizables fueron un desafío de ingeniería completamente nuevo, algo que solo se ve en novelas y películas como Star Trek y War of the Worlds. Grandes nombres como Buzz Aldrin apoyaron el uso de la fabricación de un vehículo reutilizable como el transbordador espacial. Aldrin sostuvo que las naves espaciales reutilizables eran la clave para hacer que los viajes espaciales fueran asequibles y afirmó que el uso de "viajes espaciales de pasajeros es un enorme mercado potencial lo suficientemente grande como para justificar la creación de vehículos de lanzamiento reutilizables". ¿Cómo puede el público ir en contra de las palabras de uno de los héroes estadounidenses más conocidos en la exploración espacial? Después de todo, explorar el espacio es la próxima gran expedición, siguiendo el ejemplo de Lewis y Clark. El turismo espacial es el siguiente paso de los vehículos reutilizables en la comercialización del espacio. El propósito de esta forma de viaje espacial es utilizado por personas con fines de placer personal.
Las empresas privadas de vuelos espaciales, como SpaceX y Blue Origin, y las estaciones espaciales comerciales, como Axiom Space y Bigelow Commercial Space Station, han cambiado drásticamente el panorama de la exploración espacial y seguirán haciéndolo en el futuro cercano.
Vida extraterrestre
La astrobiología es el estudio interdisciplinario de la vida en el universo, combinando aspectos de astronomía, biología y geología. Se centra principalmente en el estudio del origen, distribución y evolución de la vida. También se conoce como exobiología (del griego: έξω, exo, "afuera"). El término "Xenobiología" también se ha utilizado, pero esto es técnicamente incorrecto porque su terminología significa "biología de los extranjeros". Los astrobiólogos también deben considerar la posibilidad de vida que sea químicamente completamente distinta de cualquier vida que se encuentre en la Tierra. En el Sistema Solar, algunas de las ubicaciones principales para la astrobiología actual o pasada se encuentran en Encelado, Europa, Marte y Titán.
Vuelo espacial tripulado y vivienda
Hasta la fecha, la ocupación humana más larga del espacio es la Estación Espacial Internacional, que ha estado en uso continuo durante 22 años, 78 días. El vuelo espacial único récord de Valeri Polyakov de casi 438 días a bordo de la estación espacial Mir no ha sido superado. Los efectos del espacio en la salud han sido bien documentados a través de años de investigación realizada en el campo de la medicina aeroespacial. En esta investigación se han utilizado entornos análogos similares a los que uno puede experimentar en los viajes espaciales (como los submarinos de aguas profundas) para explorar más a fondo la relación entre el aislamiento y los entornos extremos. Es imperativo que se mantenga la salud de la tripulación, ya que cualquier desviación de la línea de base puede comprometer la integridad de la misión y la seguridad de la tripulación, por lo que los astronautas deben someterse a rigurosos exámenes y pruebas médicas antes de embarcarse en cualquier misión.. Sin embargo, la dinámica ambiental de los vuelos espaciales no tarda mucho en empezar a afectar al cuerpo humano; por ejemplo, el mareo por movimiento espacial (SMS, por sus siglas en inglés), una afección que afecta el sistema neurovestibular y culmina en signos y síntomas de leves a graves, como vértigo, mareos, fatiga, náuseas y desorientación, afecta a casi todos los viajeros espaciales en sus primeros días en orbita. Los viajes espaciales también pueden tener un impacto profundo en la psique de los miembros de la tripulación, como se describe en escritos anecdóticos compuestos después de su jubilación. Los viajes espaciales pueden afectar negativamente el reloj biológico natural del cuerpo (ritmo circadiano); patrones de sueño que causan privación del sueño y fatiga; e interacción social; en consecuencia, residir en un entorno de órbita terrestre baja (LEO) durante un período prolongado de tiempo puede provocar agotamiento mental y físico. Las estadías prolongadas en el espacio revelan problemas con la pérdida ósea y muscular en condiciones de baja gravedad, la supresión del sistema inmunitario y la exposición a la radiación. La falta de gravedad hace que el líquido suba hacia arriba, lo que puede causar que se acumule presión en el ojo, lo que provoca problemas de visión; la pérdida de minerales y densidades óseas; desacondicionamiento cardiovascular; y disminución de la resistencia y la masa muscular.
La radiación es quizás el peligro para la salud más insidioso para los viajeros espaciales, ya que es invisible a simple vista y puede causar cáncer. Las naves espaciales ya no están protegidas de la radiación solar ya que están ubicadas por encima del campo magnético de la Tierra; el peligro de la radiación es aún más potente cuando uno ingresa al espacio profundo. Los peligros de la radiación pueden reducirse mediante blindajes protectores en la nave espacial, alertas y dosimetría.
Afortunadamente, con los nuevos avances tecnológicos que evolucionan rápidamente, los que están en el control de la misión pueden monitorear más de cerca la salud de sus astronautas utilizando la telemedicina. Es posible que uno no pueda evadir por completo los efectos fisiológicos del vuelo espacial, pero se pueden mitigar. Por ejemplo, los sistemas médicos a bordo de naves espaciales como la Estación Espacial Internacional (ISS) están bien equipados y diseñados para contrarrestar los efectos de la falta de gravedad y la ingravidez; Las cintas de correr a bordo pueden ayudar a prevenir la pérdida de masa muscular y reducir el riesgo de desarrollar osteoporosis prematura. Además, se designa un oficial médico de la tripulación para cada misión de la ISS y un cirujano de vuelo está disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana a través del Centro de control de la misión de la ISS ubicado en Houston, Texas. Aunque las interacciones están destinadas a tener lugar en tiempo real, las comunicaciones entre la tripulación espacial y terrestre pueden retrasarse, a veces hasta 20 minutos, ya que la distancia entre ellos aumenta cuando la nave espacial se aleja más de LEO; Debido a esto, la tripulación está capacitada y debe estar preparada para responder a cualquier emergencia médica que pueda surgir en la embarcación, ya que la tripulación de tierra se encuentra a cientos de millas de distancia. Como se puede ver, viajar y posiblemente vivir en el espacio plantea muchos desafíos. Muchos conceptos pasados y actuales para la exploración y colonización continuas del espacio se centran en un regreso a la Luna como un 'peldaño'. a los demás planetas, especialmente a Marte. A fines de 2006, la NASA anunció que planeaba construir una base lunar permanente con presencia continua para 2024.
Más allá de los factores técnicos que podrían generalizar la vida en el espacio, se ha sugerido que la falta de propiedad privada, la incapacidad o dificultad para establecer derechos de propiedad en el espacio, ha sido un impedimento para el desarrollo del espacio para la habitación humana.. Desde el advenimiento de la tecnología espacial en la segunda mitad del siglo XX, la propiedad de la propiedad en el espacio ha sido turbia, con fuertes argumentos tanto a favor como en contra. En particular, la realización de reclamos territoriales nacionales en el espacio ultraterrestre y en los cuerpos celestes ha sido expresamente proscrita por el Tratado del Espacio Ultraterrestre, que, a partir de 2012, ha sido ratificado por todas las naciones que realizan actividades espaciales. La colonización espacial, también llamada asentamiento espacial y humanización espacial, sería la habitación humana autónoma (autosuficiente) permanente de lugares fuera de la Tierra, especialmente de satélites naturales o planetas como la Luna o Marte, utilizando cantidades significativas de recursos in situ..
Representación y participación humana
La participación y representación de la humanidad en el espacio es un tema desde la primera fase de la exploración espacial. Algunos derechos de los países que no realizan actividades espaciales se han asegurado en su mayoría a través de la ley espacial internacional, declarando el espacio la 'provincia de toda la humanidad', entendiendo los vuelos espaciales como su recurso, aunque compartir el espacio para toda la humanidad todavía se critica como imperialista y carente. Además de la inclusión internacional, también ha faltado la inclusión de mujeres y personas de color. Para lograr un vuelo espacial más inclusivo, en los últimos años se han formado algunas organizaciones como la Justspace Alliance y la IAU destacada Inclusive Astronomy.
Mujeres
La primera mujer en entrar al espacio fue Valentina Tereshkova. Voló en 1963 pero no fue hasta la década de 1980 que otra mujer volvió a entrar en el espacio. Todos los astronautas debían ser pilotos de pruebas militares en ese momento y las mujeres no podían ingresar a esta carrera, esta es una de las razones del retraso en permitir que las mujeres se unan a las tripulaciones espaciales. Después de que cambiara la regla, Svetlana Savitskaya se convirtió en la segunda mujer en ingresar al espacio, también era de la Unión Soviética. Sally Ride se convirtió en la próxima mujer en ingresar al espacio y la primera mujer en ingresar al espacio a través del programa de los Estados Unidos.
Desde entonces, otros once países han permitido mujeres astronautas. La primera caminata espacial exclusivamente femenina ocurrió en 2018, incluidas Christina Koch y Jessica Meir. Estas dos mujeres han participado en caminatas espaciales separadas con la NASA. La primera mujer en ir a la luna está prevista para 2024.
A pesar de estos avances, las mujeres todavía están subrepresentadas entre los astronautas y especialmente entre los cosmonautas. Los problemas que bloquean a los posibles solicitantes de los programas y limitan las misiones espaciales que pueden realizar son, por ejemplo:
- agencias que limitan a las mujeres a la mitad del tiempo en el espacio que los hombres, argumentando con riesgos potenciales no investigados para el cáncer.
- una falta de trajes espaciales de tamaño adecuado para las astronautas femeninas.
Arte
El arte en y desde el espacio abarca desde señales, capturar y organizar material como el selfie de Yuri Gagarin en el espacio o la imagen The Blue Marble, hasta dibujos como el primero en el espacio del cosmonauta y artista Alexei Leonov, videos musicales como la versión de Chris Hadfield de Space Oddity a bordo de la ISS, hasta instalaciones permanentes en cuerpos celestes como la Luna.
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