¿Viajes a Marte utilizando Magnesio como combustible?

¿Viajes a Marte utilizando Magnesio como combustible?

Uno de los mayores retos que enfrentamos en una misión tripulada a Marte radica en cómo hacer descender naves de gran tonelaje a la superficie de ese planeta. Una solución podría consistir en utilizar la retropropulsión supersónica al final de la entrada atmosférica en Marte y, en ese concepto, el magnesio podría jugar un importante papel.

La tecnología a día de hoy solo nos permite aterrizar en Marte naves de entre 1 y 1,5 toneladas. El explorador robótico Curiosity, de casi una tonelada, es el vehículo de mayor masa que ha sido aterrizado en el planeta rojo hasta la fecha. Sin embargo, para enviar seres humanos a Marte, debemos ser capaces de poder amartizar una nave del orden de decenas de toneladas (entre 40 y 50 toneladas).

Cuando la masa a aterrizar en Marte es tan elevada como la que se precisa en una misión humana, una de las opciones que cada vez cobra mayor consideración es la de iniciar una retropropulsión a velocidades supersónicas que frene a la nave a partir de un punto al final de la fase de reentrada atmosférica hasta posarla sobre la superficie. Esta opción se está investigando en la actualidad y no está exenta de desafíos técnicos.

Si bien la retropropulsión supersónica que vuelan las primeras etapas de los cohetes Falcon 9 de SpaceX para su recuperación en tierra está suponiendo un aporte a la experiencia en el encendido de grandes motores cohete contra un flujo atmosférico a alta presión dinámica, los efectos con una atmósfera como la de Marte deben ser aún investigados y entendidos antes de llevar a la práctica esta maniobra propulsiva.

Magnesio como combustible

La idea de usar magnesio como combustible en una reacción con el CO2 de la atmósfera de Marte ha sido propuesta desde finales de los 80 para poder volar aviones en Marte, por ejemplo, y se ha planteado para algunas otras opciones de exploración. De hecho, la empresa Wickman Spacecraft & Propulsion Co. demostró experimentalmente la viabilidad de motores cohete y turbojets usando CO2 y magnesio a finales de los 90 con la idea de su uso en Marte.

Encendido de un motor cohete de CO2 y magnesio.

Encendido de un motor cohete de CO2 y magnesio. Fuente: Wickman Spacecraft & Propulsion Co.

Por otra parte, en el programa para Marte de investigación de desarrollo de recursos in situ se propone que se produzca en ese planeta el propergol necesario para la propulsión del vehículo de ascenso que llevaría a la tripulación de vuelta a casa después de su estancia en Marte. Frente a la posibilidad de extraer magnesio del suelo marciano para su uso como combustible para esta nave, en la actualidad se favorece la opción de producción de oxígeno líquido y metano como oxidante y combustible, respectivamente, a partir de los recursos marcianos. Sin embargo, curiosamente, la opción de tener un aterrizador hecho en parte de magnesio también se propuso en su día con objeto de su despedazamiento y aprovechamiento para combustible para la nave o etapa de ascenso una vez llegado el momento de abandonar el planeta.

Mientras que el oxígeno/metano parece ser la opción más favorable como propergol a producir in situ para la nave de ascenso, el uso de magnesio sí que podría constituir una interesante posibilidad para su uso en la fase de retropropulsión supersónica que con gran probabilidad acabará siendo necesaria en una futura misión tripulada a Marte. Así lo han propuesto recientemente especialistas del Instituto Tecnológico de Georgia y del Centro Langley de la NASA, que en un artículo publicado en la Revista de Propulsión y Potencia del Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica han presentado el uso de un sistema de retropropulsión supersónica para Marte basado en magnesio que se alimente del CO2 atmosférico.

Según esta propuesta, la nave de reentrada se alimentaría del CO2 que se encontrara en su trayecto a través de la atmósfera y lo utilizaría, después de su compresión, para quemar el combustible en forma de metal magnesio en estado sólido que portaría a bordo. El empuje generado sería dirigido adecuadamente en el sentido del movimiento creando así un frenado por retropropulsión. Dependiendo de varios factores, de cobrar fuerza, esta propuesta podría suponer un bienvenido ahorro de varias toneladas para la nave de descenso en misiones tripuladas pero también para misiones robóticas de mayor tonelaje. En cualquier caso, la idea aún requiere ser investigada con mayor profundidad.

Aún hay muchos aspectos que precisan investigación en el campo de la retropropulsión supersónica en Marte. El aterrizaje de grandes masas en ese planeta sigue siendo un problema de enorme complejidad técnica que aún no está resuelto, pero ideas como esta van sumándose para que algún día el camino pueda quedar despejado para una posible misión tripulada al planeta rojo.

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