Estudios recientes han explorado el potencial del uso de velas solares de aerógrafo para viajes espaciales, en particular misiones a Marte y al espacio interestelar. Estas velas solares tienen el potencial de reducir significativamente tanto el tiempo como el combustible necesarios para dichas misiones. La investigación llega en un momento en que varias organizaciones están investigando el uso de células solares, incluidas misiones exitosas como LightCell 2 de The Planetary Society.

Las velas solares se diferencian de los cohetes convencionales en que no necesitan combustible para su propulsión. En cambio, utilizan la luz solar para generar propulsión, de forma muy parecida a como las velas de viento capturan el viento mientras viajan a través del agua. A medida que se despliegan las velas solares, capturan más fotones solares, aumentando gradualmente la velocidad de la nave espacial. Este sistema de propulsión único es la clave para misiones espaciales de larga duración más rápidas y eficientes.

En el estudio, los investigadores realizaron simulaciones utilizando células solares de aerógrafo con una masa de hasta 1 kilogramo. Analizaron dos rutas para viajar a Marte y al espacio interestelar: métodos de transferencia directa hacia el exterior y métodos de transferencia hacia el interior. Una transferencia externa directa implica el despliegue de velas solares y una salida directa de la órbita polar alrededor de la Tierra. Los investigadores descubrieron que desplegar las velas solares cuando Marte estaba en oposición al Sol producía los mejores resultados en cuanto a velocidad y tiempo de viaje. Para la proyección de la heliopausa se utilizó un despliegue y salida de una órbita polar similar.

El aerógrafo es un material muy prometedor para velas solares con una baja densidad de 0,18 kg por metro cúbico. Su densidad es significativamente menor que la de los materiales convencionales como Mylar, lo que resulta en una mayor fuerza de empuje. Los investigadores descubrieron que el método de transferencia directa hacia el exterior tardó 26 días en llegar a Marte, mientras que el método de transferencia hacia el interior tardó 126 días. Para el viaje a la heliopausa, los tiempos correspondientes fueron 5,3 años y 4,2 años, respectivamente.

La desaceleración después de llegar a un destino como Marte es un desafío para las velas solares. Los investigadores han sugerido que una posible solución podrían ser las maniobras de aerocaptura, que implican utilizar la atmósfera para reducir gradualmente la velocidad debido a la resistencia. Esto reduce la necesidad de propulsores de frenado adicionales y reduce la masa de la nave espacial. Sin embargo, se necesitan más estudios para determinar estrategias alternativas.

La tecnología de células solares lleva décadas desarrollándose. La NASA ha propuesto su uso desde la década de 1970, y un ejemplo reciente es el Crucero Solar de la NASA que se lanzará en 2025. La investigación e innovación continuas en la tecnología de células solares abrirán nuevas posibilidades para la futura exploración espacial.

Fuente: Acta Astronáutica