La investigación de pequeños asteroides de cerca mediante el uso de sondas robóticas parece una misión atractiva para el futuro cercano. Una opción es una misión de retorno de muestra que va a un cuerpo grande, otra es una misión en la que se visitan varios cuerpos más pequeños a lo largo del tiempo. En cualquier caso, la cosa es aterrizar, luego lanzarse de nuevo y finalmente regresar a la Tierra con muestras, tal vez incluso muestras de núcleos perforados . Tal vez se podría hacer una pequeña excavación o pruebas sísmicas para ver cómo es realmente trabajar en la superficie de un asteroide.
Dawn visitó Vesta y Ceres usando propulsores de iones. ¿Qué tamaño de cuerpo podría tener una sonda similar a Dawn, con 3 motores de iones NSTAR , la misma cantidad de propulsor de xenón y una masa similar, aterrizar y regresar en el cinturón de asteroides?
Alternativamente, ¿cuántos cuerpos más pequeños podría visitar una nave de este tipo, sondear la superficie y luego regresar? (Supongo que esto depende en gran medida de cómo estén espaciados los cuerpos y de sus velocidades y órbitas relativas, pero tal vez sea posible hacer una estimación justa de cuáles serían probablemente).
En parte, tengo curiosidad acerca de los tipos de aplicaciones para las que se pueden usar los propulsores de iones, en parte, cada vez que pienso en ejemplos de mecánica orbital y propulsión en el espacio, lo entiendo un poco mejor. (Porque hasta ahora la vida me ha impedido tomarme el tiempo para aprender a trabajar con las fórmulas yo mismo).
(Nota: OSIRIS-REx utilizará propulsores de hidracina para llegar al asteroide cercano a la Tierra Bennu y devolverá una muestra a la Tierra. Es la primera instancia de una misión que devuelve una muestra considerable, por lo que tal vez merezca una mención. Hayabusa anteriormente devolvió una muestra miligramo más o menos de Itokawa)
Así es como puedes resolverlo.
Primero, el empuje en kilo-Newtons (kN) dividido por la masa en toneladas métricas produce la aceleración en metros por segundo por segundo. Divida por 10 para obtener la aceleración en gravedades aproximadas de la superficie terrestre (9,81 es el factor real).
Dawn usa sus propulsores solo uno a la vez (no apuntan en la misma dirección), y un solo propulsor NSTAR produce 90 mili -Newtons de empuje, es decir, 0,00009 kN. Dawn acumuló 1,24 toneladas completamente cargada; 0,425 toneladas de eso es combustible de xenón, por lo que cuando está casi vacío pesa más de 0,8 toneladas. 0,00009 dividido por 0,8 produce una aceleración de aproximadamente 0,00011 m/s 2 , que no es mucho.
Al aterrizar, necesita algo más de aceleración de los propulsores que la gravedad con la que está luchando, de lo contrario, no reducirá la velocidad en absoluto. Un factor de 1,5 es razonablemente suficiente; cuanto más margen de empuje tenga, menos combustible gastará en el camino hacia abajo.
Ceres tiene una gravedad superficial sustancial (0,29 m/s 2 ), por lo que aterrizar allí obviamente es imposible por un factor de aproximadamente 4000.
Incluso el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, del famoso Rosetta/Philae, tiene una gravedad superficial de alrededor de 0,001 m/s 2 , 15 veces mayor para un aterrizaje seguro (aunque se podría lograr usando un tren de aterrizaje plegable o técnicas similares de litofrenado).
Para cuerpos de densidad similar, la gravedad de la superficie es proporcional al radio, por lo que queremos un cuerpo de aproximadamente 1/15 del tamaño de 67P, o un par de cientos de metros de ancho.
Sin embargo, Dawn también tiene propulsores químicos unas diez veces más potentes que los propulsores de iones, que podría usar para aterrizar; con eso, un cuerpo de aproximadamente un kilómetro de ancho probablemente sería aterrizable.
kim titular