El «atajo» a Marte de 33 días que no reduce el viaje real #Marte 🇲🇽

LO ESENCIAL

Cada cierto tiempo, los medios nos regalan una de esas noticias espaciales que parecen sacadas de una película: «un científico descubre por accidente un atajo a Marte que podría reducir la duración del viaje a la mitad». Hablamos del artículo Using asteroid early orbital data for rapid Mars missions , del físico brasileño Marcelo de Oliveira Souza, de la Universidad Estatal del Norte de Río de Janeiro (UENF), y publicado en abril de este año en la revista Acta Astronautica. ¿Estamos ante una revolución? Bueno, como casi siempre que un artículo de mecánica orbital alcanza la prensa generalista, la realidad es bastante menos espectacular que el titular.

Y conviene analizarlo con calma, porque lo que se ha dicho haría fruncir el ceño a cualquier ingeniero de trayectorias. Una Starship reentrando en la atmósfera marciana, algo que ya no veremos está década (SpaceX). Recordemos que el viaje a Marte suele durar unos 10 meses usando trayectorias de mínima energía —órbitas de transferencia de Hohmann— en ventanas de lanzamiento que se dan cada 26 meses, cuando la posición de los dos planetas es la adecuada. La duración precisa dependerá de la ventana de lanzamiento, pero, sobre todo, de la energía Delta-V, que estemos dispuestos a gastar.

Podemos reducir la duración de un viaje a cualquier cuerpo celeste todo lo que queramos, simplemente gastando más energía, que en el caso de un cohete químico significa más propelentes (obviamente, a estas escalas no nos vamos a meter en territorio relativista). En astrodinámica, la relación matemática que determina cómo interceptar un punto específico en el espacio en un momento determinado se conoce formalmente como el Problema de Lambert, un intrincado cálculo de valores límite que ha sido el pilar del diseño de misiones desde el inicio de la era espacial. La premisa del trabajo es la siguiente.

Souza estaba en 2015 examinando órbitas preliminares de asteroides cercanos a la Tierra y se fijó en el 2001 CA21, un objeto potencialmente peligroso de unos 600 metros de diámetro y órbita marcadamente excéntrica (e = 0,775, con un perihelio en 0,37 UA y un afelio en 2,95 UA). El asteroide se observó únicamente durante tres días en febrero de 2001 —solo 13 observaciones astrométricas en total—, lo cual produjo una solución orbital muy preliminar que, con datos posteriores y mejor analizada, resultó bastante distinta a la real.

CONTEXTO

Esa primera solución cruzaba tanto la órbita de la Tierra como la de Marte y tenía una inclinación reducida respecto a la ecíptica (el plano de la órbita terrestre). Souza decidió tomar está «órbita fantasma» inicial como una especie de «plantilla geométrica» sobre la cual buscar transferencias rápidas Tierra-Marte mediante el clásico problema de Lambert, restringiendo las soluciones a estar dentro de 5° de inclinación respecto a dicho plano. Aplicado a las ventanas de lanzamiento a Marte de 2027, 2029 y 2031, esta última daba números muy favorables.

De ahí aparecen las cifras que han disparado los titulares: una misión de ida y vuelta a Marte en 153 días, con 33 días de ida, 30 en la superficie marciana y 90 de retorno; o una alternativa «menos exigente» de 226 días en total (con 56 días de ida). Configuración completa del viaje de ida y vuelta Tierra-Marte-Tierra para 2031 en el caso extremadamente rápido (33 días de ida y 90 días de vuelta). a) muestra la transferencia Tierra-Marte de 33 días, con salida el 20 de abril de 2031 y llegada el 23 de mayo de 2031.

EN PERSPECTIVA

b) presenta el correspondiente viaje de regreso Marte-Tierra de 90 días, con salida el 22 de junio de 2031 y llegada el 20 de septiembre de 2031 (Marcelo de Oliveira Souza).. Configuración del viaje de ida y vuelta Tierra-Marte-Tierra para 2031 según la nueva trayectoria calculada por la técnica de Souza (56 días de ida y 135 días de vuelta). a) muestra la transferencia Tierra-Marte de 56 días, con salida el 20 de abril de 2031 y llegada el 15 de junio de 2031. b) presenta el correspondiente viaje de regreso Marte-Tierra de 135 días, con salida el 20 de julio de 2031 y llegada el 2 de diciembre de 2031 (Marcelo de Oliveira Souza). Hasta aquí, todo suena impresionante.

El problema empieza cuando uno mira los requisitos energéticos. Para hacer ese trayecto de 33 días el artículo comenta que hace falta una velocidad de partida del orden de 32,5 km/s respecto a la Tierra, y llegar a Marte a unos 30 km/s. Para que nos hagamos una idea, una transferencia de Hohmann convencional a Marte requiere una Delta-V desde órbita baja terrestre de unos 3,6 km/s, y la nave New Horizons —el artefacto más rápido jamás lanzado desde la Tierra— salió a 16,26 km/s.

Lo que Souza propone para su versión «rápida» es el doble de la velocidad de partida de New Horizons, partiendo además con una nave tripulada de varias decenas de toneladas en vez de una sonda de menos de 500 kg. Y la versión «moderada» de 226 días demanda 16,5 km/s, prácticamente la misma velocidad de partida que New Horizons. El propio paper admite que el sistema de aterrizaje marciano no podría disipar semejante velocidad de aproximación (algo que se ha comentado en algunos medios, con razón, como que «está fuera del alcance de los cohetes actuales»).

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