Estación orbital para misiones a Marte

Mientras leían los comentarios sobre una pregunta sobre la dificultad de una misión tripulada a Marte, la gente planteó el problema de que enviar suministros por adelantado bloquearía el lugar de aterrizaje. Me parece que una solución sería poner los suministros en órbita alrededor de Marte, posiblemente incluso construyendo una estación espacial en órbita como una forma de campamento base.

¿Qué beneficios tangibles puede ofrecer una estación en órbita para la exploración (tripulada) de Marte? ¿Cuáles son las posibles limitaciones o preocupaciones?

Un vehículo de retorno, por definición, estará en la órbita de Marte.
Bueno, asumo que en su escenario la carga se lanza primero a la órbita de Marte y luego la tripulación se lanza en la próxima ventana de lanzamiento de Marte disponible. Si, cuando la tripulación llega allí, el vehículo de carga no aterriza (o se estrella o sucede algo más), entonces la tripulación debe irse a casa después de haber desperdiciado un viaje. Pero ese es solo uno de los muchos factores en el inmenso cálculo que es una misión humana a Marte.
Un factor es que se necesita más combustible para entrar en órbita que usar aerofrenado para aterrizar suministros en un planeta con atmósfera. Aunque, por supuesto, el aerofrenado se puede usar para bajar el afelio de una órbita. Personalmente, enviaría los suministros siendo empujados por un medio mucho más eficiente como propulsor, como un motor de iones, donde esa velocidad adicional se puede purgar lentamente.

Respuestas (1)

En realidad, hay un lugar muy sensato para construir una estación en órbita: la luna Fobos. Por ejemplo, en la serie ficticia Mars de Kim Stanley Robinson, la mayoría de los colonos aterrizan en Marte, pero un pequeño número establece una base en Fobos.

En comparación con la luna de la Tierra, Fobos orbita mucho, mucho más cerca de Marte. De hecho, completa una órbita en menos de 8 horas, en comparación con 1 mes para la luna de la Tierra. Esto pone a Phobos casi en 'Near Mars Orbit'.

Una colonia en Fobos sería en muchos sentidos más fácil que una en Marte, el requisito delta-V para llegar a Fobos desde la Tierra (y viceversa) es muy bajo, de hecho menos que para la Luna. Dejando de lado el largo tiempo de viaje y las restrictivas ventanas de lanzamiento, sería más barato poner una base en Fobos que en la Luna.

Phobos es muy oscuro y probablemente rico en volátiles, como agua e hidrocarburos. Estos podrían ser un recurso valioso, incluso para la exportación a la órbita terrestre (es decir, para ayudar a impulsar cohetes desde la órbita terrestre baja hasta Marte). Posiblemente, el combustible extraído en Fobos podría usarse para ambas etapas del viaje de la Tierra a Marte.

Una colonia tripulada en Phobos tendría algunas ventajas: una es robots teleoperadores en la superficie marciana sin el retraso de tiempo para las comunicaciones desde la Tierra. Por lo tanto, podría actuar como un escenario para el establecimiento de la colonia de superficie. El combustible también podría refinarse en Phobos y luego lanzarse a la colonia de superficie, una refinería en Phobos no perdería energía solar durante las tormentas de polvo globales. En comparación con una estación espacial en el espacio abierto, una estación en Fobos también disfruta de protección contra las erupciones solares, ya que la mayor parte de la luna se puede usar como escudo; esto podría ser un asunto menor ya que el viaje en el espacio abierto ya dura 7 meses, por lo que el la nave espacial tendría que estar razonablemente bien protegida, pero ciertamente no está de más tener protección adicional contra la radiación. A diferencia de una colonia de Marte, una colonia en Phobos podría despegar fácilmente y trasladarse a otro lugar.

Aquí hay un pdf sobre las misiones a las lunas de Marte y su papel en la exploración de Marte. También un pdf sobre un ascensor espacial Fobos que indica el tipo de cosas a las que podría conducir una estación Fobos.

Guau, tuve que consultar un mapa delta-V para confirmar que Phobos es realmente tan accesible. ¡Pulcro!
Si Fobos y Deimos fueran asteroides que orbitaran libremente a la distancia de Marte, serían objetivos principales para la exploración humana. Pero debido a que orbitan alrededor de Marte, en nuestra mente se reducen a solo lunas. ¡Y todo el mundo está loco por Marte, quiere ir a Marte, caminar en Marte, vivir en Marte, morir en Marte, Marte Marte Marte! Tan obsesionado por ese pequeño punto rojo retrógrado en el cielo como Johannes Kepler. Como si el desierto fuera un oasis.
Mencionas un ascensor espacial en Phobos. ¡Es una MALA IDEA! No entiendo por qué se repite si ya está obviamente refutado. Podrías volar desde Phobos usando una bicicleta. Y desde cualquier punto de ella en la dirección que quieras. No es necesario construir un "ascensor" estacionario allí. Quedarse en Fobos es el problema, no dejarlo. Casi por accidente podrías estornudar lejos de Phobos.
@LocalFluff Creo que te pierdes el punto del ascensor en Phobos. Claro, puedes salir en bicicleta de Fobos, pero solo a unos pocos m/s, luego puedes desplazarte en la misma órbita que Fobos, ¿eh? Pero con el elevador, simplemente puede bajarse del elevador y llegar a lugares: la Tierra, Júpiter, etc. No sería tan útil como un elevador completo de Marte, pero sería una pequeña fracción del costo y sería muy útil. en la apertura de ventanas de lanzamiento más frecuentes hacia/desde Marte al proporcionar efectivamente un presupuesto delta-v mucho más alto.
@Bhante Nandiya Si hay un punto con un ascensor espacial en microgravedad, entonces me lo estoy perdiendo. Completamente. ¿No es una bicicleta más barata y más flexible que un ascensor espacial en Phobos?
@LocalFluff: Tal ascensor funcionará en un asteroide que gire rápidamente, pero dado que Fobos está bloqueado por mareas en Marte, simplemente no obtendría suficiente fuerza centrífuga para mantenerse en pie, sin mencionar que incluso si lo hiciera, la velocidad de su final sería no será significativamente mayor que la velocidad de Fobos (¡y no puede ser demasiado grande o simplemente sacará a Fobos de la órbita!)
@SF. eres incorrecto las fuerzas de marea mantendrían un elevador de Phobos alineado verticalmente con respecto a Marte. Para mantener la tensión, la cuerda solo necesita extenderse una corta distancia más allá de Marte-Fobos L1 y L2. Y MPL1 y MPL2 flotan a unos 3 kilómetros sobre la superficie de Fobos.
@LocalFluff ¿Puede una bicicleta Phobos proporcionar suficiente velocidad para alcanzar el cinturón de asteroides? No. ¿Puede una bicicleta proporcionar suficiente velocidad para llegar a la Tierra? No. ¿Puede una bicicleta acercarse a 0,6 km/s de la superficie de Marte? No. Una vez más, hay otros usos posibles para un ascensor además de salir de la superficie de un cuerpo.
@HopDavid: Bien, en el primer punto. Aun así, su extremo se movería a la misma velocidad que Fobos (+/- una fracción del porcentaje). Ninguna ventaja de propulsión en absoluto. El objetivo del ascensor es v = ω r extendiendo r tu ganas v . con patético ω esto no funcionará
@SF. Una longitud de 2435 km proporciona la velocidad de escape de Marte. Una longitud de 6155 proporciona suficiente delta V para la inserción Trans Earth. Una longitud de 7980 km proporciona suficiente delta V para la inserción de Trans Ceres. Hablo de un ascensor Phobos en hopsblog-hop.blogspot.com/2012/09/… cerca de 3/5 del camino hacia abajo.
@LocalFluff: supongo que la clave es comenzar a impulsar la exploración de Fobos como un paso necesario hacia la exploración tripulada de Marte.
@Russell Borogove ¡No, en realidad argumento lo contrario! Que una misión a Fobos debe estar motivada por sus propios méritos, no como un viaje a mitad de camino a Marte. Ignora a Marte, ve a Fobos. Ir a Marte e ir a Fobos tienen muchas diferencias importantes, como la atmósfera, la gravedad, los recursos potenciales. Phobos y Deimos se pasan por alto, en el debate popular de todos modos. A la agencia espacial rusa parece gustarles. Son dos de los cinco objetos celestes más cercanos que tenemos.
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