Futuro de la exploración espacial

El futuro de la exploración espacial implica tanto la exploración telescópica como la exploración física del espacio mediante naves espaciales robóticas y vuelos espaciales tripulados.

Las misiones de exploración física a corto plazo, centradas en obtener nueva información sobre el sistema solar, son planificadas y anunciadas por organizaciones tanto nacionales como privadas. Hay planes tentativos para misiones orbitales y de aterrizaje tripuladas a la Luna y Marte para establecer puestos científicos que luego permitirán asentamientos permanentes y autosuficientes. La exploración adicional implicará potencialmente la expedición y los otros planetas y asentamientos en la luna, así como el establecimiento de puestos avanzados de minería y abastecimiento de combustible, particularmente en el cinturón de asteroides. La exploración física fuera del Sistema solar será robótica en el futuro previsible.

Beneficios de la exploración espacial

La razón de la inversión de las naciones humanas e individuales en la exploración espacial ha cambiado drásticamente desde la carrera espacial del siglo XX. La exploración espacial de finales del siglo XX fue impulsada por la competencia entre la Unión Soviética y los Estados Unidos para lograr el primer vuelo espacial. Ahora, el sector privado y los gobiernos nacionales están nuevamente invirtiendo en la exploración espacial. Sin embargo, esta vez están motivados por proteger la vida humana de eventos catastróficos y aprovechar los recursos del espacio.

Colonizar el espacio exterior

Se ha argumentado que la colonización del espacio es un medio para asegurar la supervivencia de la civilización humana ante un desastre planetario. La colonización de otros planetas permite la dispersión de los humanos y, por lo tanto, aumenta la probabilidad de supervivencia ante un desastre planetario. Además, la disponibilidad de recursos adicionales que se pueden extraer del espacio podría expandir potencialmente las capacidades de los humanos y beneficiar en gran medida a la sociedad. Aprovechar estos recursos y trasladar industrias altamente contaminantes al espacio podría reducir las emisiones en la Tierra y, en última instancia, conducir a encontrar fuentes de energía más limpias. Los principales obstáculos para colonizar el espacio incluyen desafíos tecnológicos y económicos.

Muchas empresas privadas están trabajando para hacer que los viajes espaciales sean más eficientes con la esperanza de reducir el costo total de los viajes espaciales y, por lo tanto, la colonización espacial. SpaceX ha sido un líder dominante en este impulso por una exploración eficiente con el lanzamiento del Falcon 9, un cohete reutilizable. El programa Artemis de la NASA tiene como objetivo llevar a otro hombre y la primera mujer a la luna para 2024 y, finalmente, establecer viajes espaciales sostenibles para 2028. El programa Artemis es el trampolín de la NASA hacia su objetivo final de aterrizar en Marte.

Investigación del espacio

Los atributos únicos del espacio permiten a los astronautas realizar investigaciones que de otro modo no podrían llevarse a cabo en la Tierra. Además, la perspectiva no repetida desde el espacio que mira a la Tierra permite a los científicos obtener más información sobre el entorno natural de la Tierra. La investigación realizada en la Estación Espacial Internacional tiene como objetivo beneficiar a las civilizaciones humanas en la Tierra y ampliar el conocimiento humano sobre el espacio y la exploración espacial. Actualmente, la investigación de la NASA en la ISS incluye investigación biomédica, ciencia de los materiales, avances tecnológicos y métodos para permitir una mayor exploración espacial.

La antigravedad y la microgravedad permiten a los astronautas realizar investigaciones médicas que son imposibles de realizar en la Tierra. Por ejemplo, la investigación de la NASA sobre nuevas opciones de tratamiento para enfermedades complejas, como la distrofia muscular de Duchenne, requiere el uso de un entorno de microgravedad para permitir que las micropartículas en la solución de tratamiento se mantengan sólidas. La NASA también ha informado sobre la inversión en investigación en el desarrollo de vacunas microbianas y la microencapsulación de medicamentos para la administración de tratamientos dirigidos y más eficientes.

Misiones sin tripulación

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, para ser capaz de hacer el viaje al sistema estelar Alpha Centauri a 4,37 años luz de distancia. Fue fundada en 2016 por Yuri Milner, Stephen Hawking y Mark Zuckerberg.

Luna

DELGADO

Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) es un módulo de aterrizaje lunar desarrollado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). El módulo de aterrizaje demostrará la tecnología de aterrizaje de precisión. Para 2017, el módulo de aterrizaje se lanzaría en 2021, pero posteriormente se retrasó hasta 2022 debido a retrasos en la misión de viaje compartido de SLIM, XRISM.

Artemisa 1

Artemis 1 es una próxima prueba de vuelo sin tripulación para el programa Artemis de la NASA que es el primer vuelo integrado del cohete de carga pesada Orion MPCV y Space Launch System de la agencia. Está previsto que tenga lugar no antes de agosto de 2022.

Anteriormente conocida como Exploration Mission-1 (EM-1), la misión cambió de nombre después de la introducción del programa Artemis. El lanzamiento se llevará a cabo en el Complejo de Lanzamiento 39B en el Centro Espacial Kennedy, donde se enviará una nave espacial Orion en una misión de 25,5 días, 6 de esos días en una órbita retrógrada alrededor de la Luna. La misión certificará la nave espacial Orion y el cohete Space Launch System para vuelos tripulados a partir de la segunda prueba de vuelo del Orion and Space Launch System, Artemis 2 en septiembre de 2023, que llevará una tripulación de cuatro personas alrededor de la Luna en una semana. misión y regreso antes del montaje del Lunar Gateway en órbita lunar, que comenzará en 2024.

Chandrayan 3

Chandrayaan 3 es la tercera misión espacial lunar de ISRO. A diferencia de Chandrayaan 2, que tenía un orbitador, un módulo de aterrizaje y un rover, Chandrayaan 3 solo tendrá un módulo de aterrizaje y un rover. Si esta misión tiene éxito, ISRO se convertirá en la cuarta agencia espacial del mundo en realizar un alunizaje suave después de la administración de la antigua URSS, la NASA y la CNSA.

Marte

rosalinda franklin

Rosalind Franklin, anteriormente conocido como el rover ExoMars, es un rover robótico planificado para Marte, parte del programa internacional ExoMars dirigido por la Agencia Espacial Europea y la Corporación Estatal Rusa Roscosmos.

Inicialmente programado para su lanzamiento en julio de 2020, pero desde entonces se ha retrasado debido a problemas de prueba con el mecanismo de aterrizaje del rover. La nueva fecha de lanzamiento está fijada para julio de 2022. El plan requiere un vehículo de lanzamiento ruso, un módulo de transporte de la ESA y un módulo de aterrizaje ruso llamado Kazachok, que desplegará el rover en la superficie de Marte. Una vez que aterrice con seguridad, el rover impulsado por energía solar comenzará una misión de siete meses (218 soles) para buscar la existencia de vida pasada en Marte. El Trace Gas Orbiter (TGO), lanzado en 2016, operará como el satélite de transmisión de datos de Rosalind Franklin y del módulo de aterrizaje.

Mangaliaan 2

Mars Orbiter Mission 2 (MOM 2), también llamada Mangalyaan-2, es la segunda misión interplanetaria de India planeada para ser lanzada a Marte por la Organización India de Investigación Espacial (ISRO). Según surgieron algunos informes, la misión sería un orbitador a Marte propuesto para 2024. Sin embargo, en una entrevista grabada en octubre de 2019, el director de VSSC indicó la inclusión de un módulo de aterrizaje y un rover. El orbitador utilizará el aerofrenado para reducir su apoapsis inicial y entrar en una órbita más adecuada para las observaciones.

Asteroides

Un artículo de 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 visiten los astronautas"; segundo, "ampliar la duración del vuelo y la capacidad de distancia a distancias cada vez mayores hasta Marte"; y, por último, "desarrollar mejores vehículos y herramientas robóticas 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.

Psique

La nave espacial Psyche, parte del Programa Discovery de la NASA, está programada para lanzarse a fines de 2022 a 16 Psyche, un objeto metálico en el cinturón de asteroides. 16 Psyche tiene 130 millas (210 km) de ancho y está hecha casi en su totalidad de hierro y níquel en lugar de hielo y roca. Debido a esta composición única, los científicos creen que son los restos del núcleo de un planeta que perdieron su exterior a través de una serie de colisiones, pero es posible que 16 Psyche sea solo material sin derretir. La NASA espera obtener información sobre la formación planetaria estudiando directamente el interior expuesto de un cuerpo planetario, lo que de otro modo no sería posible.

Gigantes gaseosos

JUGO

El JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) es una nave espacial interplanetaria en desarrollo por la Agencia Espacial Europea (ESA) con Airbus Defence and Space como contratista principal. La misión se está desarrollando para visitar el sistema joviano y se centra en el estudio de tres de las lunas galileanas de Júpiter: Ganímedes, Calisto y Europa (excluyendo Io, que es más volcánicamente activa), todas las cuales se cree que tienen cuerpos significativos de agua líquida debajo de sus superficies, lo que hace que ellos ambientes potencialmente habitables. La nave espacial está programada para su lanzamiento en junio de 2022 y llegaría a Júpiter en octubre de 2029 después de cinco asistencias de gravedad y 88 meses de viaje. Para 2033, la nave espacial debería entrar en órbita alrededor de Ganímedes para su misión científica cercana y convertirse en la primera nave espacial en orbitar una luna que no sea la luna de la Tierra.

Clipper Europa

Europa Clipper (anteriormente conocida como Europa Multiple Flyby Mission) es una misión interplanetaria en desarrollo por la NASA que comprende un orbitador. Programada para un lanzamiento en 2024, la nave espacial se está desarrollando para estudiar la luna galileana Europa a través de una serie de sobrevuelos mientras orbita alrededor de Júpiter.

Esta misión es un vuelo programado de la División de Ciencias Planetarias, designada Gran Misión Científica Estratégica y financiada por el programa de Exploración del Sistema Solar de la Oficina del Programa de Misiones Planetarias como su segundo vuelo. También cuenta con el apoyo del nuevo Programa de Exploración Ocean Worlds. Europa Clipper realizará estudios de seguimiento a los realizados por la nave espacial Galileo durante sus ocho años en la órbita de Júpiter, que indicaron la existencia de un océano subterráneo debajo de la corteza de hielo de Europa. Los planes para enviar una nave espacial a Europa se concibieron inicialmente con proyectos como Europa Orbiter y Jupiter Icy Moons Orbiter. , en el que se inyectaría una nave espacial en órbita alrededor de Europa. Sin embargo, debido a los efectos adversos de la radiación de la magnetosfera de Júpiter en la órbita de Europa, se decidió que sería más seguro inyectar una nave espacial en una órbita elíptica alrededor de Júpiter y hacer 45 sobrevuelos cercanos a la luna. La misión comenzó como una investigación conjunta entre el Laboratorio de Propulsión a Chorro y el Laboratorio de Física Aplicada.

Avance Encélado

Breakthrough Enceladus es un concepto de misión de sonda espacial de astrobiología para explorar la posibilidad de vida en la luna de Saturno, Enceladus. En septiembre de 2018, la NASA firmó un acuerdo de colaboración con Breakthrough para crear conjuntamente el concepto de misión. Esta misión sería la primera misión al espacio profundo financiada con fondos privados. Estudiaría el contenido de las columnas expulsadas del cálido océano de Encelado a través de su corteza de hielo del sur. Se cree que la corteza de hielo de Enceladus tiene entre dos y cinco kilómetros de espesor, y una sonda podría usar un radar de penetración de hielo para restringir su estructura.

Telescopios espaciales

PLATÓN

Planetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO) es un telescopio espacial en desarrollo por la Agencia Espacial Europea para su lanzamiento en 2026. Los objetivos de la misión son buscar tránsitos planetarios en hasta un millón de estrellas y descubrir y caracterizar planetas extrasolares rocosos alrededor. estrellas enanas amarillas (como nuestro sol), estrellas subgigantes y estrellas enanas rojas. El énfasis de la misión está en los planetas similares a la Tierra en la zona habitable alrededor de las estrellas similares al Sol, donde el agua puede existir en estado líquido. Es la tercera misión de clase media del programa Cosmic Vision de la ESA y lleva el nombre del influyente filósofo griego Platón, la figura fundadora de la filosofía, la ciencia y las matemáticas occidentales. Un objetivo secundario de la misión es estudiar las oscilaciones estelares o la actividad sísmica en las estrellas para medir las masas estelares y la evolución y permitir la caracterización precisa de la estrella anfitriona del planeta, incluida su edad.

Misiones tripuladas

Desarrollo de tripulación comercial

Commercial Crew Development (CCDev) es un programa de desarrollo de vuelos espaciales tripulados financiado por el gobierno de los EE. UU. y administrado por la NASA. CCDev hará que los astronautas estadounidenses e internacionales vuelen a la Estación Espacial Internacional (ISS) en vehículos de tripulación privados.

Los contratos operativos para volar astronautas se otorgaron en septiembre de 2014 a SpaceX y Boeing. Los vuelos de prueba de Dragon 2 y CST-100 están programados para 2019. En espera de la finalización de los vuelos de demostración, se contrata a cada compañía para suministrar seis vuelos a la ISS entre 2019 y 2024. El primer grupo de astronautas se anunció el 3 de agosto de 2018.

Programa artemisa

El programa Artemis es un programa de vuelos espaciales tripulados en curso 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 próximo hombre" en la Luna, específicamente en el polo sur lunar. región 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.

Lockheed Martin Orión

Lockheed Martin desarrolló un vehículo de tripulación multipropósito para transportar a la tripulación hacia y desde la Estación Espacial Internacional utilizando el cohete del sistema de lanzamiento espacial (SLS). El diseño era bastante grande con una masa total de 33.446 kg, pero fue diseñado con una vida útil de vuelo de 21,1 días. La propuesta de diseño creada como parte del Programa Constellation de la NASA se desarrolló junto con el Módulo de servicio europeo para formar la nave espacial Orion. Desde que la NASA seleccionó el diseño en 2006 superando a Northrop Grumman, se están construyendo tres naves espaciales Orion listas para volar y se realizó un lanzamiento exitoso en 2014. Sin embargo, el vuelo más largo realizado con la nave espacial hasta la fecha ha durado menos de 5 minutos. la misión Artemis 3 planificada busca probar el diseño de vida útil del vehículo a 30 días. La primera producción del diseño de la nave espacial Orion,

Nave espacial SpaceX

Se planea que SpaceX Starship sea una nave espacial lanzada como la segunda etapa de un vehículo de lanzamiento reutilizable. El concepto está siendo desarrollado por SpaceX, como un proyecto de vuelo espacial privado. Está siendo diseñado para ser una nave espacial de carga y pasajeros de larga duración. Si bien inicialmente se probará solo, se usará en lanzamientos orbitales con una etapa de refuerzo adicional, el Super Heavy, donde Starship serviría como la segunda etapa en un vehículo de lanzamiento de dos etapas a la órbita. La combinación de nave espacial y refuerzo también se llama Starship.

Prueba de vuelo de la tripulación de Boeing

La prueba de vuelo de la tripulación de Boeing servirá como la primera misión tripulada para probar la cápsula de la tripulación Boeing Starliner y la primera nave espacial tripulada que se lanzará sobre el cohete Atlas V. La fecha de lanzamiento actual está fijada para junio de 2021 y durará entre dos semanas y seis meses. La tripulación está compuesta por tres astronautas de la NASA, una de las cuales es la primera mujer en servir como tripulación de una nave espacial estadounidense.

Boeing Starliner 1

La misión Boeing Starliner 1 será la primera misión tripulada operativa del Boeing Starliner y la primera misión para reutilizar la nave espacial Starliner. Se espera que la misión se lance no antes de diciembre de 2021 utilizando el cohete Atlas V con una tripulación de cuatro astronautas, tres astronautas de la NASA y probablemente un astronauta socio internacional de Japón, Canadá o la Agencia Espacial Europea. Esta misión será el cuarto vuelo espacial estadounidense con una mujer comandante.

Gaganyaan

La futura misión Gaganyaan de ISRO, que es el primer programa indio de vuelos espaciales tripulados, comprende un módulo de tripulación que es una nave espacial de 5,3 toneladas (12 000 lb) completamente autónoma diseñada para llevar a una tripulación de 3 miembros a la órbita y regresar de forma segura a la Tierra después de una misión. duración de hasta siete días. Su módulo de servicio de 2,9 toneladas (6400 lb) está propulsado por motores de combustible líquido. Se lanzará en el lanzador GSLV Mk III no antes de 2022. Aproximadamente 16 minutos después del despegue desde el Centro Espacial Satish Dhawan (SDSC), Sriharikota, el cohete inyectará la nave espacial en una órbita de 300–400 km (190–250 mi) sobre la Tierra. Cuando esté listo para aterrizar, su módulo de servicio y paneles solares se desecharán antes de volver a entrar. La cápsula regresaría para un amerizaje en paracaídas en la Bahía de Bengala.

Desarrollo de cápsulas de tripulación comercial

El Programa de Tripulación Comercial es un programa de vuelo espacial tripulado diseñado para transportar astronautas hacia y desde la Estación Espacial Internacional. SpaceX y Boeing han sido seleccionados por la NASA como los principales candidatos para desarrollar y probar diseños para completar las misiones de la NASA y continuarán satisfaciendo las necesidades de transporte seguro, confiable y rentable de la tripulación en el futuro. Las Misiones Artemis diseñadas por la NASA para traer al primer hombre y mujer a Marte contarán con una cápsula de tripulación Lockheed Martin como parte de la nave espacial Orion.

Cápsula Boeing Starliner

Con un diseño un poco más pequeño que la nave espacial Orion de Lockheed Martin con una masa de lanzamiento de 13000 kg, el Boeing Starliner es otra variación de una nave espacial creada para transportar tripulación hacia y desde la Estación Espacial Internacional, esta vez para el Programa de Tripulación Comercial de la NASA. La cápsula presenta una mayor capacidad de tripulación de hasta 7, pero una vida útil de diseño mucho más corta de solo 60 horas de tiempo de vuelo sin conexión. El diseño varió, ya que era una nave espacial reutilizable que presentaba un aterrizaje en tierra en lugar de una recuperación de amerizaje que se puede reutilizar 10 veces.La propuesta de diseño fue seleccionada por la NASA en 2014 junto con Crew Dragon de SpaceX para servir como cápsula de tripulación para las Misiones Artemis. Desde la revisión final del diseño, Boeing enfrentó problemas con el acoplamiento con la Estación Espacial Internacional, pero pudo demostrar un aterrizaje exitoso en tierra. Actualmente se planea un vuelo de prueba de hardware más para el vehículo en julio de 2021.

Limitaciones con la exploración del espacio profundo

Las posibilidades futuras para la exploración del espacio profundo están limitadas por un conjunto de limitaciones técnicas, prácticas, astronómicas y humanas,[1] que definen el futuro de la exploración espacial tripulada y no tripulada. A partir de 2022, lo más lejos que ha viajado una sonda hecha por humanos es la actual misión Voyager 1 de la NASA, a 23,27 mil millones de km (14,46 mil millones de millas), 155,6 AU, de la Tierra, mientras que la estrella más cercana está a unos 4,24 años luz de distancia.

Limitaciones técnicas

El estado actual de la tecnología espacial, incluidos los sistemas de propulsión, la navegación, los recursos y el almacenamiento, presentan limitaciones para el desarrollo de la exploración espacial humana en el futuro cercano.

Distancias

El orden de magnitud astronómico de la distancia entre nosotros y las estrellas más cercanas es un desafío para el desarrollo actual de la exploración espacial. A nuestra velocidad máxima actual de 157 100 millas por hora (252 800 km/h), la sonda Helios 2 llegaría a la estrella más cercana, Próxima Centauri, en alrededor de 18 000 años, mucho más que la vida humana y, por lo tanto, requeriría métodos de transporte mucho más rápidos que actualmente disponible. Es importante tener en cuenta que esta velocidad máxima se logró debido al efecto Oberth, donde la nave espacial fue acelerada por una combinación de la gravedad del Sol y su propio sistema de propulsión. La velocidad de escape más rápida del Sistema Solar es la de la Voyager 1 a 17 km/s.

Propulsión y combustible

En términos de propulsión, el principal desafío es el despegue y el impulso inicial, ya que no hay fricción en el vacío del espacio. Según los objetivos de la misión, incluidos factores como la distancia, la carga y el tiempo de vuelo, el tipo de propulsión de propulsión utilizada, planificada para usar o en diseño varía de propulsores químicos, como hidrógeno líquido y oxidante (motor principal del transbordador espacial), hasta plasma o incluso propulsores de nanopartículas.

En cuanto a los desarrollos futuros, las posibilidades teóricas de la propulsión nuclear se analizaron hace más de 60 años, como la fusión nuclear (Proyecto Daedalus) y la propulsión por pulsos nucleares (Proyecto Longshot), pero desde entonces la NASA ha suspendido la investigación práctica. En el lado más especulativo, el impulso teórico de Alcubierre presenta una solución matemática para el viaje "más rápido que la luz", pero requeriría la masa-Energía de Júpiter, sin mencionar los problemas técnicos.

Limitaciones humanas

El elemento humano en la exploración espacial tripulada agrega ciertos problemas fisiológicos y psicológicos y limitaciones a las posibilidades futuras de la exploración espacial, junto con problemas de espacio y masa de almacenamiento y sustento.

Problemas fisiológicos

Las magnitudes de gravedad en transición en el cuerpo son perjudiciales para la orientación, la coordinación y el equilibrio. Sin gravedad constante, los huesos sufren osteoporosis por desuso, y su densidad mineral cae 12 veces más rápido que la del adulto mayor promedio. Sin ejercicio y nutrición regulares, puede haber deterioro cardiovascular y pérdida de fuerza muscular. La deshidratación puede causar cálculos renales, y el potencial hidrostático constante en gravedad cero puede desplazar los fluidos corporales hacia arriba y causar problemas de visión.

Además, sin el campo magnético que rodea a la Tierra como escudo, la radiación solar tiene efectos mucho más severos sobre los organismos biológicos en el espacio. La exposición puede incluir daños en el sistema nervioso central (función cognitiva alterada, función motora reducida y posibles cambios de comportamiento), así como la posibilidad de enfermedades degenerativas de los tejidos.

Problemas psicológicos

Según la NASA, el aislamiento en el espacio puede tener efectos perjudiciales en la psique humana. Los problemas de comportamiento, como la baja moral, los cambios de humor, la depresión y la disminución de las interacciones interpersonales, los ritmos de sueño irregulares y la fatiga ocurren independientemente del nivel de entrenamiento, según un conjunto de experimentos sociales de la NASA. El más famoso de los cuales, Biosphere 2, fue un experimento de 2 años de duración con una tripulación de 8 personas en la década de 1990, en un intento de estudiar las necesidades humanas y la supervivencia en un entorno aislado. El resultado fueron interacciones interpersonales acentuadas y comportamiento distante, incluida la limitación e incluso el cese del contacto entre los miembros de la tripulación, además de no poder mantener un sistema duradero de reciclaje de aire y suministro de alimentos.

Recursos y sustento

Teniendo en cuenta la posibilidad futura de misiones tripuladas extendidas, el almacenamiento de alimentos y el reabastecimiento son limitaciones relevantes. Desde el punto de vista del almacenamiento, la NASA estima que una misión a Marte de 3 años requeriría alrededor de 24 000 libras (11 t) de alimentos, la mayoría en forma de comidas precocinadas y deshidratadas de alrededor de 1,5 libras (0,68 kg) por porción. Los productos frescos solo estarían disponibles al comienzo del vuelo, ya que no habría sistemas de refrigeración. El peso relativamente pesado del agua es una limitación, por lo que en la Estación Espacial Internacional (ISS) el uso de agua por persona está limitado a 11 litros (2,9 galones estadounidenses) por día, en comparación con los 132 litros promedio de los estadounidenses (35 galones estadounidenses).

En cuanto al reabastecimiento, se ha hecho un esfuerzo por reciclar, reutilizar y producir, para hacer más eficiente el almacenamiento. El agua se puede producir a través de reacciones químicas de hidrógeno y oxígeno en celdas de combustible, y se están desarrollando y se seguirán investigando intentos y métodos para cultivar vegetales en microgravedad. La lechuga ya ha crecido con éxito en el "sistema de crecimiento de plantas vegetales" de la ISS y ha sido consumida por los astronautas, aunque la plantación a gran escala aún no es práctica debido a factores como la polinización, los largos períodos de crecimiento y la falta de almohadas de plantación eficientes..

Inteligencia artificial y desarrollo de naves espaciales robóticas

La idea de utilizar sistemas automatizados de alto nivel para misiones espaciales se ha convertido en un objetivo deseable para las agencias espaciales de todo el mundo. Se cree que tales sistemas brindan beneficios tales como un menor costo, menos supervisión humana y la capacidad de explorar más profundamente en el espacio, lo que generalmente está restringido por largas comunicaciones con controladores humanos. La autonomía será una tecnología clave para la futura exploración del Sistema Solar, donde las naves espaciales robóticas a menudo estarán fuera de comunicación con sus controladores humanos.

Sistemas autónomos

La autonomía se define por tres requisitos:

1. La capacidad de tomar y llevar a cabo decisiones por sí mismos, con base en información sobre lo que percibieron del mundo y su estado actual.
2. La capacidad de interpretar la meta dada como una lista de acciones a tomar.
3. La capacidad de fallar de manera flexible, lo que significa que pueden cambiar continuamente sus acciones en función de lo que sucede dentro de su sistema y su entorno.

Actualmente, hay muchos proyectos que intentan avanzar en la exploración espacial y el desarrollo de naves espaciales utilizando IA.

Experimento científico autónomo de la NASA

La NASA comenzó su experimento científico autónomo (ASE) en Earth Observing-1 (EO-1), que es el primer satélite de la NASA en el programa del milenio, la serie de observación de la Tierra lanzada el 21 de noviembre de 2000. La autonomía de estos satélites es capaz de en -análisis científico de tablero, replanificación, ejecución robusta y diagnóstico basado en modelos. Las imágenes obtenidas por el EO-1 se analizan a bordo y se vinculan hacia abajo cuando ocurre un cambio o un evento interesante. El software ASE ha proporcionado con éxito más de 10 000 imágenes científicas. Este experimento fue el comienzo de muchos que la NASA ideó para que la IA impacte en el futuro de la exploración espacial.

Asesor de vuelo de inteligencia artificial

El objetivo de la NASA con este proyecto es desarrollar un sistema que pueda ayudar a los pilotos brindándoles asesoramiento experto en tiempo real en situaciones que el entrenamiento de pilotos no cubre o simplemente ayudar con el tren de pensamiento de un piloto durante el vuelo. Basado en el sistema de computación cognitiva IBM Watson, AI Flight Adviser extrae datos de una gran base de datos de información relevante, como manuales de aeronaves, informes de accidentes e informes de emergencia para dar consejos a los pilotos. En el futuro, la NASA quiere implementar esta tecnología para crear sistemas completamente autónomos, que luego puedan usarse para la exploración espacial. En este caso, los sistemas cognitivos servirán de base, y el sistema autónomo decidirá completamente el curso de acción de la misión, incluso en situaciones imprevistas.Sin embargo, para que esto suceda, todavía se requieren muchas tecnologías de soporte.

En el futuro, la NASA espera usar esta tecnología no solo en vuelos en la tierra, sino para futuras exploraciones espaciales. Esencialmente, la NASA planea modificar este asesor de vuelo de IA para aplicaciones de mayor alcance. Además de lo que es la tecnología ahora, habrá sistemas informáticos cognitivos adicionales que pueden decidir sobre el conjunto correcto de acciones en función de problemas imprevistos en el espacio. Sin embargo, para que esto sea posible, todavía hay muchas tecnologías de apoyo que deben mejorarse.

Visión estéreo para evitar colisiones

Para este proyecto, el objetivo de la NASA es implementar visión estéreo para evitar colisiones en sistemas espaciales para trabajar y apoyar operaciones autónomas en un entorno de vuelo. Esta tecnología utiliza dos cámaras dentro de su sistema operativo que tienen la misma vista, pero cuando se juntan ofrecen una amplia gama de datos que dan una imagen binocular. Debido a su sistema de doble cámara, la investigación de la NASA indica que esta tecnología puede detectar peligros en entornos de vuelo rurales y salvajes. Debido a este proyecto, la NASA ha realizado importantes contribuciones para desarrollar un UAV completamente autónomo. Actualmente, Stereo Vision puede construir un sistema de visión estéreo, procesar los datos de visión, asegurarse de que el sistema funcione correctamente y, por último, realizar pruebas para determinar el rango de obstáculos y terrenos. En el futuro, La NASA espera que esta tecnología también pueda determinar el camino para evitar la colisión. El objetivo a corto plazo de la tecnología es poder extraer información de nubes de puntos y colocar esta información en un mapa de datos histórico. Usando este mapa, la tecnología podría extrapolar obstáculos y características en los datos estéreo que no están en los datos del mapa. Esto ayudaría con el futuro de la exploración espacial donde los humanos no pueden ver los objetos en movimiento que obstaculizan y que pueden dañar la nave espacial en movimiento.

Beneficios de la IA

Las tecnologías autónomas serían capaces de realizar más allá de las acciones predeterminadas. Analizarían todos los posibles estados y eventos que suceden a su alrededor y propondrían una respuesta segura. Además, tales tecnologías pueden reducir el costo de lanzamiento y la participación en tierra. El rendimiento también aumentaría. Autonomy podría responder rápidamente al encontrarse con un evento imprevisto, especialmente en la exploración del espacio profundo donde la comunicación con la Tierra llevaría demasiado tiempo. La exploración espacial podría proporcionarnos el conocimiento de nuestro universo así como, de paso, desarrollar inventos e innovaciones. Viajar a Marte y más lejos podría fomentar el desarrollo de avances en medicina, salud, longevidad, transporte, comunicaciones que podrían tener aplicaciones en la Tierra.

Desarrollo de naves espaciales robóticas

Energía

Paneles solares

Los cambios en el desarrollo de naves espaciales tendrán que dar cuenta de una mayor necesidad de energía para los sistemas futuros. Las naves espaciales que se dirijan hacia el centro del Sistema Solar incluirán tecnología mejorada de paneles solares para aprovechar la abundante energía solar que las rodea. El futuro desarrollo de paneles solares tiene como objetivo que funcionen de manera más eficiente y al mismo tiempo sean más livianos.

Generadores termoeléctricos de radioisótopos

Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTEG o RTG) son dispositivos de estado sólido que no tienen partes móviles. Generan calor a partir de la descomposición radiactiva de elementos como el plutonio y tienen una vida útil típica de más de 30 años. En el futuro, se espera que las fuentes atómicas de energía para naves espaciales sean más livianas y duren más que en la actualidad. Podrían ser particularmente útiles para misiones al Sistema Solar Exterior, que recibe una cantidad sustancialmente menor de luz solar, lo que significa que producir una potencia sustancial con paneles solares no sería práctico.

El Sector Privado y la Comercialización del Espacio

La NASA continúa enfocándose en resolver problemas más difíciles relacionados con la exploración espacial, como las capacidades del espacio profundo y la mejora de los sistemas de soporte de la vida humana. Dicho esto, la NASA ha planteado el desafío de comercializar el espacio a la industria espacial privada con la esperanza de desarrollar innovaciones que ayuden a mejorar las condiciones de vida humana en el espacio. La comercialización del espacio en el sector privado conducirá a la reducción de los costos de vuelo, al desarrollo de nuevos métodos para sustentar la vida humana en el espacio y brindará a los turistas la oportunidad de experimentar viajes en órbita terrestre baja en el futuro.

Limitaciones a la Comercialización del Espacio

Experimentar la órbita terrestre baja como turista requiere alojamiento para permitir que los humanos vuelen o pasen tiempo en el espacio. Estas adaptaciones deberán resolver los siguientes problemas:

1. Los efectos fisiológicos de vivir en microgravedad afectarán la química de su cuerpo e invocarán síntomas como mareos por desorientación. Los efectos graduales a largo plazo del tiempo en el espacio incluyen la atrofia ósea debido a un entorno de escasez de gravedad que limita el flujo de minerales por todo el cuerpo.

2. Los próximos hábitats están diseñados para el transporte efectivo en sistemas de cohetes, lo que significa que estos hábitats son pequeños y confinados, lo que genera problemas de confinamiento y cambios fisiológicos en el comportamiento, como claustrofobia.

3. Residir en la órbita terrestre elimina las protecciones de la capa de ozono que absorbe la radiación dañina emitida por el sol. Vivir en órbita alrededor de la Tierra expone a los humanos a diez veces más radiación que los humanos que viven en la Tierra. Estos efectos radiativos pueden invocar síntomas como el cáncer de piel.

Avances de la empresa en comercialización

Comercialización del Espacio

Espaciox

En 2017, Elon Musk anunció el desarrollo de viajes en cohete para transportar humanos de una ciudad a otra en menos de una hora. Elon ha desafiado a SpaceX a mejorar los viajes por todo el mundo a través de su propulsión de cohete reutilizable para enviar pasajeros en una trayectoria suborbital a su destino.

Galáctica Virgen

La compañía Virgin Galactic con el CEO Sir Richard Branson está desarrollando otro método para llegar a los aviones a través de la propulsión de aeronaves. Llamado SpaceshipTwo, que es un biplano que lleva una nave espacial como carga útil conocida como WhiteKnightTwo y la lleva a una altitud de crucero donde el cohete se separa y comienza a salir de la atmósfera terrestre. El objetivo es utilizar este método de viaje para vuelos espaciales privados al espacio para experimentar la microgravedad y observar la Tierra durante algún tiempo y luego regresar a casa. Ha habido algunos contratiempos en el lanzamiento comercial real, sin embargo, el primer lanzamiento tripulado tuvo lugar en febrero de 2019.

Origen azul

Pastor nuevo

El sitio web de Blue Origin destaca un pequeño vehículo de lanzamiento que envía cargas útiles a la órbita. El objetivo es reducir el costo de enviar cargas útiles más pequeñas a la órbita con intenciones futuras de enviar humanos al espacio. La primera etapa es reutilizable mientras que la segunda etapa es prescindible. Se espera que las dimensiones máximas de la carga útil sean de alrededor de 530 pies cúbicos para ser transportados más allá de la línea Karman.

Nuevo glenn

La variante más grande del New Shepard, Blue Origin, busca aumentar sus capacidades de carga mediante el desarrollo de un cohete de 95 metros de altura capaz de realizar vuelos reutilizables al espacio. Se espera que su carga útil sean satélites o que brinde a los humanos la oportunidad de ver el espacio sin entrenamiento de astronautas. Blue Origin pretende que la reutilización del cohete dure 25 vuelos al espacio, lo que alivia los costos y aumenta la posibilidad de viajes comercializados.

Luna azul

El módulo de aterrizaje lunar de Blue Origin está diseñado para ser un módulo de aterrizaje flexible con capacidades para enviar carga y tripulación a la superficie lunar. Este hábitat proporcionará una presencia humana sostenida al proporcionar necesidades tales como sistemas de soporte vital y vehículos lunares para excavar y explorar la superficie lunar circundante. Otros desarrollos en este proyecto incluyen un sistema de aterrizaje humano que son viviendas desmontables destinadas a unirse y partir del Blue Moon Lunar Lander.

Módulo de actividad expandible de Bigelow Aerospace

La Corporación Aeroespacial Bigelow fundada por Robert Bigelow tiene su sede en Las Vegas. Una empresa de investigación y desarrollo con énfasis en la construcción de arquitectura espacial capaz de albergar humanos y crear condiciones de vida adecuadas para vivir en el espacio. La compañía ha enviado dos naves espaciales de subescala conocidas como Génesis I y II a la órbita terrestre baja junto con el envío de un módulo conocido como Módulo de Actividad Expandible Bigelow (BEAM) que se infla y se conecta a la Estación Espacial Internacional. El módulo BEAM mide 14 pies de largo y se puede inflar o desinflar para facilitar el transporte. Bigelow Aerospace está trabajando para desarrollar sus propios módulos independientes de la Estación Espacial Internacional para enviar turistas y visitantes.