Asuntos Aeroespaciales


El Pentágono otorga a Lockheed Martin 33,7 millones de dólares para un proyecto de nave espacial nuclear​

La tecnología nuclear podría permitir futuras misiones tripuladas a destinos en el espacio profundo como Marte.​



Lockheed Martin se encuentra en las primeras etapas del desarrollo de un sistema de propulsión nuclear para impulsar una nave espacial a través de las profundidades del cosmos.


En virtud de un contrato de 33,7 millones de dólares del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), Lockheed Martin Anunciado que estaba en la “etapa de revisión del diseño preliminar” del programa conjunto de suministro de tecnología nuclear emergente en órbita (JETSON). Force está pidiendo a la compañía “madurar las tecnologías de propulsión y energía eléctrica nuclear de alta potencia y el diseño de naves espaciales”, según una declaración de Lockheed.

Estos sistemas tienen el potencial de producir una potencia eléctrica mucho mayor que la de las naves espaciales propulsadas por paneles solares, según Lockheed Martin. La nueva propulsión El sistema también se puede utilizar para explorar regiones del espacio que no están necesariamente dentro del alcance del Sol o áreas sombreadas que no reciben rayos solares.

“El desarrollo de la fisión nuclear para aplicaciones espaciales es clave para introducir tecnologías que podrían cambiar drásticamente la forma en que nos movemos y exploramos en la inmensidad del espacio. ”, dijo Barry Miles, gerente del programa JETSON e investigador principal de Lockheed Martin, en una declaración enviada por correo electrónico.

El sistema de propulsión nuclear dependerá de un reactor de fisión que genera calor, que luego se transfiere a motores Stirling (que convierten el calor en corriente eléctrica) para producir entre 6 y 20 kilovatios de electricidad. Eso es alrededor de cuatro veces la cantidad de energía generada por energía solar convencional. matrices, según Lockheed Martin.

La empresa con sede en Maryland es una de las tres empresas galardonado contratos por la Fuerza Area a finales de septiembre para desarrollar vehículos de propulsión nuclear para vuelos espaciales, siendo los otros dos Intuitive Machines y el Gobierno de Westinghouse Servicios. Lockheed Martin recibió la mayor parte de la financiación con diferencia, con 16,9 millones de dólares destinados a Westinghouse y 9,4 millones de dólares otorgados a Intuitive. Máquinas. Los tres contratos se extienden hasta diciembre de 2025.

Lockheed Martin también está desarrollando un cohete de propulsión nuclear destinado a viajes espaciales de larga distancia como parte de una colaboración entre la NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), que fue anunciado en julio. El cohete está programado para un vuelo de prueba en 2027 y es una parte integral de los planes de la NASA para enviar un misión tripulada a Marte. Mientras tanto, el sistema de propulsión de propulsión nuclear JETSON podría pasar a un nivel crítico de revisión de diseño, afirmó la compañía.
 

Lanzan el motor "imposible" que desafía la física y puede revolucionar la exploración espacial​

La compañía ha preparado dos versiones de este motor experimental que ya están en la órbita baja de la Tierra. Las primeras pruebas en el espacio tendrán lugar en las próximas semanas​

Foto: Los nuevos motores llegaron al espacio en un Falcon 9 deSpacex. (SpaceX)

Los nuevos motores llegaron al espacio en un Falcon 9 deSpacex. (SpaceX)

Este fin de semana se ha lanzado al espacio un nuevo y controvertido motor eléctrico que los físicos consideran "imposible" porque desafía las leyes del movimiento de Newton. El nuevo sistema de propulsión está basado en un principio conocido como inercia cuántica y no necesita más combustible que la energía del sol para funcionar. Si las pruebas de las próximas semanas funcionan como esperan sus creadores, estaremos ante un motor que puede revolucionar el futuro de los viajes espaciales.



El nuevo sistema de propulsión, desarrollado por la empresa aeroespacial IVO Ltd, lleva por nombre Quantum Drive (motor cuántico) y fue lanzado al espacio por primera vez el pasado 11 de noviembre a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX.


IVO introdujo dos versiones de su motor en el satélite de Rogue Space Systems, Barry-1. Tras contactar con éxito con el satélite el lunes, la compañía está esperando a que Barry-1 acabe de terminar sus análisis en la órbita baja de la Tierra para realizar las primeras pruebas.



"Rogue Space Systems e IVO están colaborando estrechamente para recopilar una sólida base de datos orbitales antes de encender los propulsores por primera vez", explica Richard Mansell, director general de IVO, en declaraciones para el medio estadounidense The Debrief. "Esto ayudará a corroborar los resultados de empuje de los Quantum Drives".

Todavía faltan unas semanas para que todo esté listo para los primeros test. Si al encenderse consiguen modificar con éxito la órbita del satélite Barry-1, se demostrará que el sistema funciona y que toca reescribir los manuales de física para adaptarlos al nuevo concepto de inercia. Sin embargo, un fracaso volverá a confirmar que las leyes planteadas por Isaac Newton siguen siendo plenamente vigentes a día de hoy.


"Nuestro objetivo es elevar la órbita", explica Mansell. "Nos gustaría hacer varias demostraciones. Vamos a realizar varias órbitas sin ningún tipo de empuje para obtener una serie de datos de referencia que nos permitan saber cuál es el ruido de fondo. Después encenderemos los propulsores, los Quantum Drives, y elevaremos la órbita. Luego, el objetivo es bajar la órbita y ser capaces de hacer esto de forma predecible, de un lado a otro, y ver si podemos cambiar la inclinación de la órbita. Sería fantástico".


Un motor “imposible”​

Newton explica en su tercera ley del movimiento que para cada acción hay una reacción igual y opuesta, así que para enviar una nave al espacio hay que propulsarla hacia arriba (con un motor) expulsando algo por abajo (combustible) que le permita escapar de la fuerza de la gravedad de la Tierra y navegar por el espacio.


Tradicionalmente, las naves espaciales han requerido de grandes motores propulsados por enormes cantidades de combustible, pero en los últimos años se han propuesto otro tipo de motores, como las velas solares o los motores de iones, que se basan en otros principios físicos y prometen alcanzar velocidades nunca vistas hasta ahora.



Otro de esos nuevos propulsores espaciales es el motor cuántico que IVO ha llevado a la práctica basándose en las teorías del físico Mike McCulloch, profesor de la Universidad de Plymouth. Este motor desafía el concepto de inercia planteado por la primera ley de Newton y ha levantado un gran revuelo en la comunidad científica.

Ilustración de una nave de ciencia ficción con vela solar de Bert Willemsen (immeasurably.art)
Ilustración de una nave de ciencia ficción con vela solar de Bert Willemsen (immeasurably.art)

Newton dice que "los objetos se mueven en línea recta a velocidad constante a menos que se les empuje". Sin embargo, McCulloch asegura que esta definición, aunque es sencilla, no llega a explicar del todo cómo funciona la inercia. Para resolverlo, el investigador desarrolló en 2007 su propia teoría llamada QI (Quantized Intertia) en la que trata de explicar el concepto de la inercia aplicando las extrañas leyes del mundo cuántico.


Investigadores de todo el mundo recibieron la teoría de McCulloch con críticas porque desafía las leyes del movimiento que se han venido demostrando precisas con cada lanzamiento espacial. Sin embargo, el Quantum Drive, el motor cuántico de IVO, ya ha tenido éxito en las pruebas de laboratorio y su lanzamiento demostrará sin lugar a dudas si las ideas de McCulloch son erróneas o si deberíamos replantearnos lo que sabemos sobre el movimiento en el vacío del espacio.

El motor de iones chino. (SCMP)
El motor de iones chino. (SCMP)

Observar detenidamente cómo funcionan los mecanismos de la inercia y la gravedad ayudó a arrancar el proyecto, explica Richard Mansel, fundador y director general de IVO en declaraciones realizadas en su momento a The Debrief. "Entonces me topé con el trabajo del profesor Mike McCulloch, de la Universidad de Plymouth". Mansel se dio cuenta de que en sus instalaciones tenía todos los equipos necesarios para testar otras tecnologías basadas en el QI de McCulloch. Las pruebas realizadas fueron positivas, pero antes de lanzarse al desarrollo de sus motores querían estar seguros, así que usaron la cámara de vacío térmico de otra compañía (E-Labs en Fredericksburg, EEUU) que les ayudaría a obtener pruebas definitivas. El motor cuántico llegó a producir alrededor de 10 milinewtons, un empuje pequeño, pero que confirmaba que las teorías de McCulloch no son una locura.


Hay que probarlos en el espacio​

Buscar posibles fallos en el diseño del motor se convirtió en el objetivo principal en ese momento y la compañía decidió traer expertos independientes que les ayudaran analizar el desarrollo. "Hemos tenido a varias personas del ámbito de la astrofísica, incluidos profesores universitarios expertos en este campo, que han venido en persona para intentar averiguar dónde nos faltaba algo", explicó Mansell. "Llegamos a un punto en el que nuestros inspectores dijeron que no había nada que pudiéramos hacer para mejorar lo que estábamos haciendo. Hay que ir al espacio".



La nave espacial con motor láser-térmico en órbita terrestre. (McGill University)
La nave espacial con motor láser-térmico en órbita terrestre. (McGill University)

Este proceso de pruebas, afirma Mansell, les obligó a introducir una serie de cambios significativos en las tecnologías anteriores que mejoraban su calidad y que les llevaron a pedir sus propias patentes. A día de hoy, IVO asegura que su motor ofrece una eficiencia sin igual, alcanzando hasta 52 milinewtons con un solo vatio. El sistema puede usar la energía recogida por los paneles solares y prescindir de la necesidad de llevar combustible, es modular, con lo que se pueden añadir más unidades para multiplicar el empuje y se pueden colocar en cualquier orientación, lo que permite hasta 6 grados de libertad.


Rogue Space Systems, cuyo satélite de pruebas carece de propulsión propia, será el banco de pruebas de la nueva tecnología. El lanzamiento estaba previsto para el pasado mes de junio a bordo de un cohete de SpaceX, pero un fallo ha retrasado la misión hasta ahora. "Queríamos asegurarnos de que no hubiera otros propulsores en el mismo satélite", explica Mansell. "De modo que si hay empuje cuando se demuestre algo en el espacio con este satélite, se sabría definitivamente que era nuestro Quantum Drive el que propulsaba el satélite y nada más".


Gracias a las dos configuraciones del motor cuántico que ha preparado IVO para el lanzamiento, el equipo podrá testar dos versiones diferentes del mismo concepto y seguir adelante con las pruebas en caso de que uno de ellos falle. "Son configuraciones y niveles de potencia ligeramente diferentes", explica Mansell. "Así que vamos a poder probar las unidades de forma individual y conjunta".



Los datos de las pruebas serán medidos por sensores de a bordo y verificados por observadores independientes. "Si tenemos datos realmente claros después de nuestros primeros recorridos —a los dos meses del lanzamiento como pronto— deberíamos poder decir 'mira, esto está inequívocamente produciendo empuje'", sostiene Mansell. El director general de IVO asegura que hay varios retos que surgen al intentar trabajar más allá de las leyes físicas que no se pueden violar. "No es tanto que hayamos 'roto las leyes de la física' y hayamos dado con una nueva física, sino que estamos ampliando nuestra física actual con más física, que es en lo que todos los científicos deberían trabajar y no tener miedo".
 
Wernher Von Braun, el visionario pionero espacial, pronosticó audazmente que un grupo de científicos eruditos adornarían la superficie lunar con su presencia, logrando esta audaz hazaña en el año 1977.

Imagínese esto: dos encarnaciones de la nave espacial, similares a los taxis lunares, designadas como versiones de "pasajeros", que transportan galantemente a un total de 50 científicos y técnicos expertos. Mientras tanto, la intrépida versión "de carga" se embarcó en un viaje solitario a la Luna, cargado con provisiones consideradas esenciales para el sustento de los 50 caballeros antes mencionados durante su estancia prevista de seis semanas en el compañero celestial más cercano a la Tierra.

En particular, la nomenclatura de la serie insinuaba un elenco predominantemente masculino. Considere la colosal estatura de estas naves celestiales, que se elevan a unos impresionantes 160 pies, una altura análoga a la totalidad de la pila del transbordador espacial. La previsión del Dr. von Braun se manifestó en la selección de propulsores de cohetes (ácido nítrico e hidracina), una elección que, sorprendentemente, se alinea con la trifecta contemporánea de combinaciones populares de combustibles para cohetes (las otras son LOX/LH2 y LOX/queroseno). Sin embargo, sus inclinaciones menos proféticas se manifestaron en la utilización de una turbina impulsada por vapor de mercurio, aprovechando la luz concentrada parabólicamente del Sol para evaporar el mercurio líquido y generar unos formidables 35 kilovatios. A pesar de ser las favoritas de la vanguardia en 1952, estas turbinas cayeron en desgracia poco después, sin que se conozcan casos de despliegue en el espacio exterior.

La génesis de la nave espacial se desarrolló durante un prolongado período de ocho meses, ensamblándose meticulosamente cerca de una estación espacial ubicada en una órbita circular de 2 horas de duración a 1730 km de altitud. Sin embargo, el encanto de esta órbita disminuyó al descubrir que serpenteaba dentro del inesperado abrazo de los cinturones de radiación de Van Allen, haciéndola inadecuada para la travesía de la nave espacial tripulada.

A su llegada a la Luna, los intrépidos astronautas se embarcaron en la ambiciosa empresa de erigir una base lunar. Von Braun, exudando confianza, predijo que este punto de apoyo lunar allanaría inevitablemente el camino para la incursión de la humanidad en la frontera marciana, una afirmación que insinuaba una odisea cósmica a punto de desarrollarse en un futuro no muy lejano.



 
Por qué el cohete más poderoso de SpaceX explotó y no logró completar el vuelo espacial
La empresa espacial de Elon Musk realizó el exitoso despegue, pero tanto el propulsor como la nave principal Starship explotaron a los pocos minutos después del lanzamiento y la separación de ambas etapas
 

La carrera entre China y Estados Unidos por volver a la Luna preocupa a la NASA​

Las dos potencias compiten por el control, dentro y fuera del planeta; la meta es establecerse en el satélite y marcar las reglas de una nueva era en el espacio y la extracción de recursos​

17 de noviembre de 202312:25
 

joseph

Colaborador
Colaborador

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La NASA utiliza dos mundos para probar futuros diseños de helicópteros en Marte​

22 de noviembre de 2023
Los ingenieros irán más allá de los confines de la Tierra para encontrar más rendimiento para los futuros helicópteros de Marte.


Este video combina dos perspectivas del vuelo número 59 del helicóptero Ingenuity Mars de la NASA. El vídeo de la izquierda fue capturado por Mastcam-Z en el rover Perseverance Mars de la NASA; El vídeo en blanco y negro de la derecha fue tomado por la cámara Navcam que apunta hacia abajo de Ingenuity. El vuelo se produjo el 16 de septiembre.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Por primera vez en la historia, dos planetas han albergado pruebas de futuros diseños de aviones. En este mundo, recientemente se probó en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California un nuevo rotor que podría usarse con helicópteros marcianos de próxima generación, girando a velocidades casi supersónicas (0,95 Mach). Mientras tanto, el helicóptero Ingenuity Mars de la agencia ha alcanzado nuevos récords de altitud y velocidad aérea en el Planeta Rojo en nombre de pruebas de vuelo experimentales.
"Nuestras pruebas de helicópteros en Marte de próxima generación han tenido literalmente lo mejor de ambos mundos", dijo Teddy Tzanetos, director de proyectos de Ingenuity y director de Mars Sample Recovery Helicopters. “Aquí en la Tierra, tienes toda la instrumentación y la inmediatez práctica que podrías desear mientras pruebas nuevos componentes de aeronaves. En Marte, tienes condiciones reales fuera del mundo que nunca podrías recrear aquí en la Tierra”. Eso incluye una atmósfera muy fina y una gravedad significativamente menor que en la Tierra.
Las palas del rotor de fibra de carbono de próxima generación que se están probando en la Tierra son casi 4 pulgadas (más de 10 centímetros) más largas que las del Ingenuity, con mayor resistencia y un diseño diferente. La NASA cree que estas palas podrían permitir helicópteros más grandes y más capaces en Marte. El desafío es que, a medida que las puntas de las palas se acercan a velocidades supersónicas, las turbulencias que causan vibraciones pueden salirse de control rápidamente.
Para encontrar un espacio lo suficientemente grande como para crear una atmósfera marciana en la Tierra, los ingenieros recurrieron al simulador espacial del JPL de 25 pies de ancho y 85 pies de alto (8 metros por 26 metros), un lugar donde Surveyor , Voyager y Cassini probó por primera vez entornos espaciales. Durante tres semanas en septiembre, un equipo monitoreó sensores, medidores y cámaras mientras las palas soportaban carrera tras carrera a velocidades cada vez más altas y ángulos de inclinación mayores.


El 15 de septiembre se prueba un sistema de doble rotor para la próxima generación de helicópteros marcianos en el simulador espacial de 25 pies del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Más largas y más fuertes que las utilizadas en el helicóptero Ingenuity Mars, las palas de fibra de carbono alcanzaron velocidades casi supersónicas durante las pruebas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
"Hicimos girar nuestras palas hasta 3500 rpm, que es 750 revoluciones por minuto más rápido que las palas del Ingenuity", dijo Tyler Del Sesto, director adjunto de pruebas del helicóptero de recuperación de muestras en JPL. “Estas palas más eficientes son ahora más que un ejercicio hipotético. Están listos para volar”.
Aproximadamente al mismo tiempo, y a unos 161 millones de kilómetros (100 millones de millas) de distancia, se le ordenó a Ingenuity que probara cosas que el equipo de Mars Helicopter nunca imaginó que llegarían a hacer.

Prueba de vuelo de la cuarta roca​

Originalmente, estaba previsto que Ingenuity volara no más de cinco veces. Desde que su primer vuelo entró en el libro de registro de la misión hace más de dos años y medio, el helicóptero ha superado en 32 veces su misión prevista de 30 días y ha volado 66 veces. Cada vez que Ingenuity despega, cubre nuevos terrenos, ofreciendo una perspectiva que ninguna misión planetaria anterior podría lograr. Pero últimamente, Team Ingenuity ha estado sacando a dar una vuelta con su helicóptero de propulsión solar como nunca antes.
"Durante los últimos nueve meses, hemos duplicado nuestra velocidad aérea y altitud máximas, hemos aumentado nuestra tasa de aceleración vertical y horizontal e incluso hemos aprendido a aterrizar más lento", dijo Travis Brown, ingeniero jefe de Ingenuity en JPL. "La ampliación de la envolvente proporciona datos invaluables que los diseñadores de misiones pueden utilizar para futuros helicópteros a Marte".
Limitados por consideraciones de energía disponible y temperatura del motor, los vuelos de Ingenuity suelen durar entre dos y tres minutos. Aunque el helicóptero puede cubrir más terreno en un solo vuelo volando más rápido, volar demasiado rápido puede confundir al sistema de navegación a bordo. El sistema utiliza una cámara que reconoce rocas y otras características de la superficie a medida que se mueven a través de su campo de visión. Si esas funciones pasan demasiado rápido, el sistema puede perder el rumbo.

Entonces, para lograr una velocidad terrestre máxima más alta, el equipo envía comandos para que Ingenuity vuele a mayores altitudes (las instrucciones se envían al helicóptero antes de cada vuelo), lo que mantiene las características a la vista por más tiempo. El vuelo 61 estableció un nuevo récord de altitud de 24 metros (78,7 pies) mientras comprobaba los patrones de viento marcianos. Con el vuelo 62, Ingenuity estableció un récord de velocidad de 22,3 mph (10 metros por segundo) y exploró una ubicación para el equipo científico del rover Perseverance.
El equipo también ha estado experimentando con la velocidad de aterrizaje de Ingenuity. El helicóptero fue diseñado para hacer contacto con la superficie a una velocidad relativamente rápida de 2,2 mph (1 mps), de modo que sus sensores a bordo pudieran confirmar fácilmente el aterrizaje y apagar los rotores antes de que pudiera rebotar en el aire. Un helicóptero que aterrice más lentamente podría diseñarse con un tren de aterrizaje más ligero. Entonces, en los vuelos 57, 58 y 59 lo probaron, demostrando que Ingenuity podía aterrizar a velocidades un 25% más lentas de las que el helicóptero fue diseñado originalmente para aterrizar.
Todo esto de Chuck Yeager marciano no ha terminado. En diciembre, después de la conjunción solar , se espera que Ingenuity realice dos vuelos de alta velocidad durante los cuales ejecutará un conjunto especial de ángulos de cabeceo y balanceo diseñados para medir su rendimiento.
"Los datos serán extremadamente útiles para perfeccionar nuestros modelos aeromecánicos de cómo se comportan los helicópteros en Marte", dijo Brown. “En la Tierra, estas pruebas suelen realizarse en los primeros vuelos. Pero no es allí hacia donde volamos. Hay que tener un poco más de cuidado cuando se trabaja tan lejos del taller de reparación más cercano, porque no hay que repetir nada”.

Más sobre el ingenio​

El ingenio comenzó su vida en Marte como una demostración de tecnología. Voló por primera vez el 19 de abril de 2021, flotando a 3 metros (10 pies) durante 30 segundos. Cuatro vuelos más en otras tantas semanas agregaron 499 segundos y vieron al helicóptero volar horizontalmente sobre la superficie a 1,171 pies (357 metros). Después de demostrar que era posible volar en Marte, Ingenuity entró en una fase de demostración de operaciones en mayo de 2021 para mostrar cómo la exploración aérea podría beneficiar la exploración futura de Marte y otros mundos.
El helicóptero Ingenuity Mars fue construido por JPL, que también gestiona el proyecto para la sede de la NASA. Cuenta con el apoyo de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California y el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, proporcionaron importantes análisis del rendimiento del vuelo y asistencia técnica durante el desarrollo de Ingenuity. AeroVironment Inc., Qualcomm y SolAero también brindaron asistencia en el diseño y componentes importantes del vehículo. Lockheed Space diseñó y fabricó el Mars Helicopter Delivery System .
En la sede de la NASA, Dave Lavery es el ejecutivo del programa del helicóptero Ingenuity Mars.
 
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