¿Qué se requiere para construir un puerto espacial en la Luna o Marte?

A veces se sugiere que se construyan puertos espaciales, o al menos plataformas de lanzamiento, en la Luna para apoyar las exportaciones de agua y en Marte para apoyar la exploración y asentamiento a gran escala. Tengo la impresión de que lo que se propone es que un rover aplane la superficie, tal vez usando fabricación aditiva o sinterización del regolito. Los puertos espaciales en la Tierra no se construyen tan fácilmente. El nuevo puerto espacial tejano de SpaceX requiere una operación bastante grande. Se moverán 300,000 pies cúbicos de suelo, dos veces. La alternativa sería colocar muchos pilares de concreto reforzado con acero de 200 pies de profundidad.

¿Es mucho más difícil construir un puerto espacial en la Tierra debido a la erosión activa aquí? ¿O son los puertos espaciales en el espacio megaproyectos futuristas que ni siquiera pueden comenzar hasta que Marte ya haya sido colonizado por humanos?

http://www.parabolicarc.com/2016/04/18/giant-pile-dirt-marks-spacexs-texas-launch-site/

Siento que construir el puerto espacial sería la mitad más fácil. La mitad más difícil es construir los cohetes (o al menos las instalaciones de fabricación de combustible para cohetes) en la Luna o Marte.
Una cosa que inmediatamente viene a la mente es que un puerto espacial en la Luna no tendría que manejar cargas tan pesadas. No estoy seguro de cuánto más fácil será el proceso de construcción.

Respuestas (3)

Necesitas una superficie plana, eso es todo.

Los módulos de aterrizaje lunares Apolo aterrizaron en la Luna, sin ninguna infraestructura actual. La etapa de descenso sirvió luego como una edición de bolsillo del puerto espacial.

Como es posible una solución de infraestructura cero, mejorarla es trivial. Cualquier acción que haga que la zona de aterrizaje sea más plana o más grande, y que elimine las rocas y los acantilados perturbadores está ayudando, mejorando la calidad del sitio como puerto espacial. Además, se pueden implementar algunos equipos de ayuda a la navegación para que las operaciones sean más precisas.

Esto puede sonar como un argumento barato, y lo es. Pero la infraestructura actual, difícil y que requiere mano de obra, no está directamente relacionada con el puerto espacial en sí. La parte difícil es la producción de naves espaciales, componentes, materiales y combustible in situ. El puerto espacial en sí puede ser tan simple como desees.

Un factor importante es la gravedad de la Tierra.

Para llegar al espacio desde la Tierra, cualquier nave espacial debe ser enorme. Requiere una oruga enorme y una buena vía de oruga. Requiere una plataforma de lanzamiento grande y sólida para soportar el peso de la nave y la infraestructura para mantenerla en posición vertical, alimentándola con cientos o miles de toneladas de combustible, manteniéndola alimentada y segura contra el medio ambiente (incluidos los transeúntes indisciplinados). Los poderosos motores requieren trincheras de llamas para contener la explosión de los gases de escape y proteger a la nave de ella. Hay una gran torre de agua y un enorme sistema de rociado (más parecido a una inundación) para extinguir las ondas de sonido del lanzamiento que son suficientes para destruir la nave.

Todo esto pesa mucho y necesita infraestructura estructural para soportarlo y evitar que simplemente se hunda en el suelo o se rompa por su propio peso. Es por eso que los puertos espaciales de la Tierra son tan grandes.

En la Luna, el delta-V necesario para alcanzar la órbita lunar es mucho más pequeño y, teniendo en cuenta la ecuación del cohete, el tamaño necesario de la nave es exponencialmente más pequeño. Motores más pequeños, ya que no se necesita tanto empuje. Tanques mucho más pequeños. Suministro de tuberías y cables que no se rompan bajo su propio peso. Eso significa mucha menos, exponencialmente menos, infraestructura necesaria para respaldar el lanzamiento. Su nave será quizás de 20 toneladas en lugar de 20,000, para una carga útil similar a la órbita. Incluso completamente independientemente de que la misma construcción estructural sea capaz de soportar seis veces la masa que podría soportar en la Tierra, ¡simplemente debido a que todo es más ligero!

Marte se encuentra en algún lugar en el medio en cuanto a masa, pero nuevamente, la ecuación del cohete con su exponente está de nuestro lado, reduciendo la masa exponencialmente en relación con la gravedad. Es posible que necesite más infraestructura, pero en realidad, una simple losa de hormigón (o algo similar) será suficiente donde se requirió la plataforma de lanzamiento con trincheras de llamas y un sistema de descarga de agua.

Entonces, ¿ni siquiera se necesita una trinchera de llamas en Marte o la Luna? ¿Se necesita tan poco empuje que las llamas no dañen la plataforma o reboten para dañar el lanzador? El escenario de aterrizaje del Apolo fue de hecho suficiente como plataforma de lanzamiento. El cohete de prueba Grasshoper de SpaceX es quizás un ejemplo del uso de una plataforma de lanzamiento simple para un despegue de bajo empuje.
@LocalFluff: Con casi vacío, las llamas se disipan mucho más fácilmente. Probablemente habría algún deflector que dirigiera las llamas hacia los lados, tal vez incluso algunos canales para mantenerlas alejadas y, por supuesto, un empuje más bajo, pero definitivamente no una trinchera de peso pesado, para vehículos de lanzamiento básicos. Si uno intenta lanzar algo del tamaño del transbordador espacial (masa de lanzamiento) desde Marte, el caso sería diferente. Además, con la gravedad marciana, el TWR inicial puede ser más bajo, por lo que el cohete puede lanzarse acelerado y alcanzar su máxima potencia a cierta altura del suelo.
... también, el mismo empuje que lleva el Grasshopper, podría transportar una nave tres veces más masiva, y tener respectivamente más delta-V, frente a los requisitos reducidos delta-V del planeta. Compare también con START, TOPOL y otros misiles balísticos intercontinentales móviles. Pueden desplegarse en terreno accidentado en 20 minutos y tienen suficiente delta-V para alcanzar la velocidad de escape de Marte.

El puerto espacial que SpaceX está construyendo en Texas consta de al menos lo siguiente:

  • plataforma de lanzamiento capaz de soportar el peso Falcon Heavy, FH está en la región de 1500 toneladas.
  • un edificio para el montaje horizontal del FH, es decir, de más de 75 m de largo, y capaz de soportar grúas pórtico de 30 toneladas de capacidad que deben estar en posiciones precisas para montar el cohete.

Ambos requieren buenos cimientos, porque el terreno consiste en suelo: material suelto y comprimible.

Por ahora, todo lo que necesitamos en Marte es una plataforma de lanzamiento que pueda soportar una etapa de ascenso que pueda alcanzar la órbita de Marte y que pueda pesar tan solo 22 toneladas. Tal vez un poco más para acomodar el módulo de aterrizaje más grande que baja la etapa de ascenso. Limpiar el regolito suelto hasta encontrar roca sólida sería una manera fácil de construir una plataforma de lanzamiento de este tipo. Agregue algunas barreras de explosión y listo.
No es hasta que comienzas a construir cohetes en Marte que necesitas un puerto espacial a escala de Texas.

El reabastecimiento de combustible está previsto para los despegues tanto de Marte como de la Luna. Pero supongo que los cimientos masivos y estables no son los desafíos con eso.
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