La NASA y Rusia planean retirar la ISS antes de 2030 y lanzar un nuevo puesto avanzado lunar a la órbita lunar. Esta salida podría ser una puerta de entrada a una futura misión a Marte o al sistema solar exterior.
Mi pregunta es la siguiente: la NASA ya ha gastado cientos de miles de millones de dólares para construir la ISS; parece una vergüenza terrible dejar que eso se queme en la atmósfera. Sé que aumentan regularmente la altitud de la estación.
¿Cuánto combustible por año entregado a la nueva órbita de la ISS se requeriría para mantenerla en cualquiera de estas órbitas, en lugar de que finalmente se estrelle contra la Luna o se aleje caóticamente? ¿Podría la energía solar ayudar aquí?
Antes de llegar a la viabilidad técnica de mover la ISS, me siento obligado a señalar que operarla en L1 o en órbita lunar no es práctico por varias razones:
La ISS está diseñada para el entorno de radiación de la órbita terrestre baja. Fuera de la órbita terrestre baja, sin la protección del cinturón de radiación de Van Allen, la tripulación a bordo de la estación recibirá mucha más exposición a la radiación.
La ISS depende de misiones regulares de suministro desde la Tierra. Suministrarlo en L1 o en órbita lunar requeriría lanzadores mucho más grandes o lanzamientos más frecuentes de cargas útiles muy pequeñas.
El transporte de la tripulación hacia y desde la estación, del mismo modo, tendría que hacerse en cohetes más grandes. El lanzador Soyuz no puede enviar una tripulación a L1 oa la luna; la nave espacial Soyuz no puede volver a casa desde allí.
La ISS ya es abrumadoramente costosa para operar en LEO; fuera de la órbita terrestre, los costos aumentarían en aproximadamente un orden de magnitud.
¿Sería al menos posible impulsar la estación a la órbita lunar o al menos a un punto de Lagrange Tierra-Luna donde se podría usar un mantenimiento mínimo de la estación para mantener la órbita? ¿Cuánto combustible se necesitaría para llegar a cualquiera de esas órbitas? ¿Qué estaría involucrado en el transporte de tanto combustible a la ISS?
Los requisitos delta-V desde LEO hasta el punto Tierra-Luna L1 o la órbita "Lunar Gateway" son bastante similares: 3,77 km/s para EML1 o 3,63 km/s para Gateway . Para EML1, usando la ecuación del cohete ...
...con un impulso específico de 302 segundos (correspondiente a los propulsores Zvezda de la ISS, pero típico de cualquier propulsor bipropulsor hipergólico), obtenemos una relación de masa inicial a final de 3,57, es decir, se necesitan alrededor de 1030 toneladas de combustible para llevar la ISS de 400 toneladas a ese destino.
Para la órbita lunar baja es de 4,04 km/s, lo que requeriría una relación de masa de 3,91, se necesitan 1165 toneladas de combustible por cada 400 toneladas de estación.
Obviamente, esto requeriría una adición sustancial de módulos de tanques a la ISS, un gran proyecto en sí mismo, y empujando la masa seca hacia arriba, lo que requiere aún más combustible. Suponiendo que está lanzando el tanque y el propulsor en algo así como un cohete Proton con una capacidad de carga útil de alrededor de 20 toneladas, diría cuatro lanzamientos para agregar los tanques, luego 60 lanzamientos más para cargar el propulsor. Un lanzador de carga útil más grande como Falcon Heavy posiblemente podría reducir esto a alrededor de 25 lanzamientos.
Con un propulsor de iones o una propulsión eléctrica similar, los requisitos de combustible se reducen considerablemente. El vuelo translunar de bajo empuje requiere sustancialmente más delta-v (el efecto Oberth se maximiza mediante encendidos cortos y de alto empuje, que los propulsores eléctricos no pueden lograr), alrededor de 7 km/s a EML1 u 8 km/s a LLO . Con un impulso específico de ~4000 segundos (logrado por el propulsor NEXT ), solo se requerirían alrededor de 100 toneladas de combustible y tanques. Esto posiblemente podría hacerse con una misión de elevación media para el tanque y tal vez 5 protones o 2 Falcon Heavies para el propulsor.
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Dragongeek
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Vikki