Órbitas y “autopistas espaciales”: ¿por qué la misión Artemis II de la Nasa no irá a la Luna en línea recta?

En los últimos días, la Nasa ha estado centrada en los preparativos de la segunda fase del programa Artemis, un ambicioso proyecto con el que la agencia busca regresar a la Luna. Se espera que, antes de que termine abril, cuatro astronautas embarquen la nave Orión para iniciar un viaje de 10 días, cuyo fin es sobrevolar la superficie lunar y regresar a la Tierra. La fecha preliminar de lanzamiento está programada para el 8 de febrero; sin embargo, este día no es definitivo, ya que dependerá del cumplimiento de todos los requisitos necesarios para realizar el vuelo.

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El programa Artemis se divide en cuatro fases: la primera, que ya se llevó a cabo, consistió en una prueba de vuelo no tripulada del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS, por sus siglas en inglés) y de la nave espacial Orión alrededor de la Luna; la segunda fase, que está a punto de comenzar, es un vuelo tripulado sobre el satélite natural; la tercera será aún más retadora, pues se enviará a los primeros humanos a explorar la región cercana al polo sur lunar; y la cuarta fase contempla la primera estación espacial lunar de la humanidad.

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Por ahora, el principal reto es completar una misión tripulada alrededor de la Luna, clave para realizar una serie de pruebas que garantizarán la seguridad de las próximas misiones. Sin embargo, éxito de esta fase no se limita únicamente al despegue desde la plataforma 39B del Centro Espacial Kennedy, donde el cohete SLS impulsará a la nave Orión al espacio. Una vez en el vacío, habrá múltiples tareas por ejecutar para asegurar la correcta trayectoria de la nave.

Tras el despegue y en su camino hacia el espacio exterior, se eyectarán los propulsores sólidos del cohete SLS, así como el sistema de cancelación de lanzamiento. Luego, se apagarán los motores de la etapa central del cohete, que se separará de la etapa superior y de la nave espacial. Posteriormente, Orión realizará distintos ajustes para elevar su órbita alrededor de la Tierra.

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En una primera órbita, la nave volará en forma de elipse. Este trayecto durará poco más de 90 minutos, momento en el que se encenderá la etapa superior del cohete, conocida como la Etapa de Propulsión Criogénica Interina (ICPS, por sus siglas en inglés). Luego, ascenderá a una órbita terrestre más alta, de mayor tamaño, que tomará alrededor de 23,5 horas, lo que permitirá que la nave alcance la velocidad necesaria para el impulso final hacia la Luna.

Después del encendido de motores para entrar en la órbita alta de la Tierra, Orión se separará de la ICPS. En ese momento, los astronautas activarán el modo de control manual y pilotarán la nave. Al tener el control total del vehículo, realizarán una demostración de operaciones de proximidad con la ICPS, para evaluar la conducción y prepararse para maniobras críticas de encuentro, acoplamiento y desacoplamiento en la órbita lunar.

Posteriormente, la tripulación devolverá el control de Orión al equipo que coordina la misión en el Centro Espacial Johnson. Para ese momento, los astronautas se quitarán los trajes del Sistema de Supervivencia de la Tripulación de Orión, utilizados durante el lanzamiento, y solo se los volverán a poner para el reingreso a la atmósfera terrestre. Durante este tiempo, evaluarán el desempeño de los sistemas de soporte vital, encargados de generar aire respirable y eliminar el dióxido de carbono y el vapor de agua, además de revisar los sistemas de comunicaciones y navegación.

Orión hará luego una maniobra de propulsión conocida como el encendido de motores para la inyección translunar (TLI, por sus siglas en inglés), que enviará a la tripulación en un viaje de ida de aproximadamente cuatro días alrededor de la Luna, donde realizarán una trayectoria en forma de ocho, antes de que la nave inicie su regreso al planeta.

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Un recorrido de órbita en órbita y con “autopistas espaciales”

Muchos se preguntarán por qué hacer un recorrido tan complejo, saltando de órbita en órbita y realizando diversas maniobras, cuando parecería más simple viajar en línea recta hasta la Luna. Sin embargo, esto no es tan sencillo. David Tovar, geólogo planetario y codirector del Grupo de Ciencias Planetarias y Astrobiología (GCPA) de la Universidad Nacional, explica por qué la Nasa decidió “complicarse” así.

“Resulta que uno pensaría inicialmente que la mejor manera de ir a la Luna es en línea recta: tener un cohete potente y enviarlo directamente al satélite. Pero no funciona así, porque sería, de hecho, la manera más ineficiente de viajar a la Luna. Se necesitarían cantidades enormes de combustible, y además hay que tener en cuenta que la Tierra y la Luna se mueven entre sí y orbitan alrededor del Sol”, explica el experto a CAMBIO.

Tovar afirma que, aunque la misión se dirija hacia la Luna, el vehículo no deja de ser atraído por la Tierra. Al ser un cuerpo de mucha mayor masa que la Luna, su atracción gravitacional es considerablemente mayor. Por ello, el paso de una órbita a otra demanda tiempo y una cantidad específica de combustible para superar el campo gravitacional terrestre. “Esto debe hacerse de manera gradual”, sostiene. Pero una vez llegue al satélite natural, el vehículo será atraído por su campo gravitacional. 

Para explicarlo de forma más sencilla, Tovar compara las órbitas con las corrientes oceánicas, aprovechadas por ciertas especies de animales como autopistas marinas. En este caso, las órbitas son autopistas espaciales. “Una vez en órbita, se utiliza el combustible remanente para ir cambiando de ‘carriles’ en esa autopista gravitacional”, explica el experto.

También pone como ejemplo los corredores de Bogotá, para dar una aproximación cotidiana: “Entonces la autopista Norte es el campo gravitacional de la Tierra y tú puedes ir cambiando de carril en carril para irte saliendo, hasta que entras a la carrera Séptima, que es el campo gravitacional de la Luna. Pero si quieres regresar, tienes que seguir por la Séptima un buen pedazo y después saltarte carriles hasta nuevamente aterrizar en la autopista Norte”. 

Tras pasar por el lado más lejano a la Luna, Orión será atraída de manera natural por la gravedad terrestre para completar la fase de retorno libre de la misión. 

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En pocas palabras, sabiendo cómo funciona la gravedad, se puede jugar con la velocidad, la distancia y la masa de los cuerpos y así optimizar un viaje por el espacio exterior.