¿Qué tan factible es la misión Moonspike?

A partir de ayer, 01 de octubre de 2015, un equipo espera recaudar £600k (~$911k) para financiar un impactador lunar a través de Kickstarter , que debería cubrir los costos de construir y probar un cohete de dos etapas, una nave espacial con lo que parece ser un subsistema de propulsión personalizado y un pequeño dardo de titanio que debería impactar en la Luna.

Su estudio de factibilidad me parece bastante impreciso y amateur. Tal vez los ingenieros aeroespaciales no sean el público objetivo a pesar de que el propósito del documento es "describir los requisitos técnicos para alcanzar el objetivo de la misión y presentar un punto de partida para la investigación y el desarrollo en curso".

¿Qué tan completa y técnicamente factible es la información presentada en el estudio de factibilidad?

A continuación se presentan algunos extractos que me parecen imprecisos o incluso incorrectos. He agregado un breve comentario, que puede ser muy incorrecto, así que corríjame si es necesario.

Sección 6.1

La trayectoria de LEO hacia la Luna se conoce como maniobra de Hohmann, mediante la cual la nave espacial pasa de LEO a una órbita elíptica, intersectando la trayectoria de la Luna.

Una transferencia de Hohmann es una de las muchas trayectorias diferentes para pasar de una órbita a otra. En las operaciones reales, estas transferencias no utilizan la definición teórica exacta de estas órbitas (debido a las correcciones de la órbita después de medir adecuadamente la nave espacial durante el tránsito).

Sección 6.3

La altitud LEO debe ser lo suficientemente alta para limitar la pérdida de altitud inducida por la resistencia, por ejemplo, 200 km.

Para empezar, ¿cuál es la inclinación y la excentricidad de esta órbita de estacionamiento, luego podemos hablar de los otros tres parámetros orbitales que son independientes del tiempo (es decir, todos menos la verdadera anomalía)? Si el vehículo está en una órbita tan baja solo por un tiempo muy limitado antes de dirigirse hacia la Luna, la resistencia no es un problema en sí mismo.

Sección 7

Las naves espaciales utilizarán propulsores no criogénicos, ya que, de lo contrario, el tiempo nominal previsto de la misión provocará una evaporación excesiva del propulsor.

Dependiendo de los materiales utilizados para aislar el tanque de combustible, la evaporación puede ser completamente insignificante para la mayoría de las misiones de meses, ¿o estoy completamente equivocado?

No he leído el estudio de factibilidad completo, así que estoy seguro de que hay muchos pasajes que también cuestionaría en el resto.

El diseñador/desarrollador técnico es uno de los cofundadores de Copenhagen Suborbitals; así que definitivamente hay algo de experiencia allí, pero debe tener en cuenta que Copenhagen Suborbitals aún no ha logrado un vuelo espacial suborbital, y mucho menos un vuelo orbital seguido de una transferencia a la Luna.
Eh, para los pasajes que cita, ese es el nivel de (im) precisión que esperaría para un "estudio de factibilidad".
Sea cual sea el nivel de este estudio, me gustaría ver sus turbobombas.
Sin más costos que los costos de lanzamiento, y la mejor promesa de SpaceX que se hace realidad para su Falcon Heavy reutilizable, podrían hacer autostop como carga útil secundaria en alguna otra misión a la Luna, una masa de aproximadamente 50 kg. Sospecho que algunas personas hacen mal uso de Kickstarter con fines fraudulentos. Sería bueno tener un millón de dólares.

Respuestas (1)

En primer lugar, en respuesta directa a sus preguntas:

  1. Una maniobra de Hohmann es una transferencia de órbita perfectamente aceptable para llegar, por ejemplo, a otro planeta. Desde la Tierra, no tiene tanto sentido usarlo. No esperaría que indicaran la órbita exacta, pero deberían tener algún margen para las correcciones.
  2. 200 km es la órbita más baja para permanecer durante cualquier período de tiempo. Creo que la vida orbital allí se mide en días, como mucho. Personalmente, apuntaría a más, digamos, 250 km como mínimo, para dar algo de margen. De hecho, tienen un gráfico que muestra que la duración mínima en órbita es de unas 50 horas, que es lo que esperaba.
  3. Los combustibles criogénicos no se han utilizado durante más de un día.

Parece un poco optimista, pero no descabellado, en su conjunto.

Leyendo la propuesta, no veo fallas serias. Por supuesto, se requeriría un estudio detallado para identificar realmente si es capaz de hacer lo que dicen que pueden hacer.

Sin embargo, hay algunos problemas de los que preocuparse.

  • Lo que más me preocuparía es el bajo margen en el sistema de energía. Un margen del 10% no es mucho, considerando que no tienen ningún método para recargar las baterías. Indican correctamente que hay un margen del 10% en el peor de los casos para lograr la misión.
  • Los niveles de empuje son muy nominales, personalmente no he visto niveles tan uniformes. Podría ser posible (estoy más familiarizado con los cohetes sólidos que con los líquidos), pero...
  • Tampoco cubren nada sobre problemas térmicos, que para una misión potencialmente de 5 días podría ser problemático.
  • No veo ningún requisito sobre el control de actitud, aparte de que es obligatorio. Esto podría causar una serie de problemas, desde la transmisión de regreso a la Tierra hasta no obtener la actitud correcta para disparar el propulsor y probablemente otros.
  • El sistema de navegación podría funcionar, pero no estoy del todo convencido. Tienen la Tierra, el Sol, la Luna y la IMU. Podrán identificar correctamente la actitud si pueden obtener la Tierra, la Luna y el Sol a la vez, luego usarán la IMU si falta uno de los 3. Definitivamente necesitan un desglose de la precisión de los sensores. La Luna puede ser difícil de construir un sensor para detectar, porque tiene valores de iluminación y temperatura radicalmente diferentes. En particular, me preocupa que no parezcan estar usando los sensores hasta después de quemar el TLI.
  • Un GPS COTS no funciona por encima de cierta altitud/velocidad, debido a las leyes anti-SCUD. Los aficionados han construido previamente un dispositivo de este tipo que era capaz de recibir GPS desde la órbita, con un permiso especial. Aún así, se requiere algún tipo de sistema GPS especializado (y el GPS probablemente no se necesite tanto de todos modos).

También podría valer la pena comparar esto con el proyecto Fox-1, un satélite producido por aficionados , construido por voluntarios.

En pocas palabras, creo que casi podrían acercarse, pero no puedo ver que esta misión suceda en un corto período de tiempo. Para su presupuesto, probablemente no obtendrán las pruebas necesarias para que suene realmente bien. En particular, las pruebas térmicas probablemente costarían una parte significativa del presupuesto total, y con tanta variedad de situaciones térmicas que manejar, no creo que esto suceda.

Otros problemas que quizás desee resaltar: el uso de COTS GPS en el espacio como un desperdicio de masa / potencia, requisitos de precisión de apuntamiento de antena de alta ganancia no articulados (no he hecho el cálculo posterior de su presupuesto de enlace declarado). Ha dado en el clavo con respecto a la falta de pruebas con este nivel de financiación. Al menos tendrán suficiente etanol...
De hecho, destaqué la falta de requisitos de señalización, pero pensé bien en el GPS.
Gracias por esa respuesta y las respuestas directas a mis preguntas.