Enviar a un humano al espacio y hacerlo de manera eficiente presenta una galaxia de desafíos. Koki Ho, Profesor asistente de la Universidad de Illinois en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial, y sus estudiantes de posgrado, Hao Chen y Bindu Jagannatha, exploró formas de integrar la logística de los viajes espaciales observando una campaña de misiones lunares, diseño de naves espaciales, y la creación de un marco para optimizar el combustible y otros recursos.

Ho dijo que se trata de encontrar un equilibrio entre el tiempo y la cantidad de combustible:llegar rápido requiere más combustible. Si el tiempo no es un problema, La propulsión lenta pero eficiente de bajo empuje podría ser una mejor opción. Aprovechando esta compensación clásica, Ho señaló que existen oportunidades para minimizar la masa y el costo del lanzamiento cuando se analizan los problemas desde la perspectiva de una campaña:múltiples lanzamientos / vuelos.

"Nuestro objetivo es hacer que los viajes espaciales sean eficientes, "Ho dijo." Una forma de hacerlo es considerar los diseños de campaña, es decir, múltiples misiones juntas, no solo lanzar todo desde el suelo para cada misión como lo hizo Apolo. En una campaña multimisión, las misiones anteriores se aprovechan para misiones posteriores. Entonces, si una misión anterior implementó alguna infraestructura, como un depósito de propulsante, o si hubiera comenzado a trabajar para extraer oxígeno del suelo de la luna, esos se utilizan en el diseño de la próxima misión ".

Ho usó datos de misiones planeadas o voladas anteriormente para crear modelos simulados de una campaña combinada. El modelo se puede modificar para incluir naves espaciales más pesadas o más ligeras, un conjunto específico de destinos, el número exacto de personas a bordo, etc., para validar sus predicciones sobre la eficiencia.

"Hay problemas con el tamaño del vehículo, "Ho dijo". En nuestros estudios anteriores, para que el problema se pueda resolver de manera eficiente, Tuvimos que usar un modelo simplificado para el tamaño del vehículo y la infraestructura. Así que crear el modelo fue rápido, pero la validez del modelo no fue tan buena como deseábamos ".

En uno de los estudios actuales, Ho y sus colegas abordaron el problema de la fidelidad en estos modelos simplificados anteriores mediante la creación de un nuevo método para considerar modelos de diseño de vehículos y misiones más realistas mientras se mantiene la carga computacional de planificación de la misión a un nivel razonable.

"En esta investigación estamos diseñando los vehículos desde cero para que el diseño del vehículo pueda formar parte del diseño de la campaña, "Ho dijo". Por ejemplo, si sabemos que queremos enviar un ser humano al espacio Marte para la década de 2030, podemos diseñar el vehículo y planificar la campaña de múltiples misiones para lograr la máxima eficiencia y el mínimo costo de lanzamiento en el horizonte de tiempo dado ".

La investigación de Ho también incorpora el concepto de depósitos de propulsores en el espacio, como paradas de camiones estratégicamente ubicadas en una autopista de peaje. Dijo que es una idea que se ha lanzado durante un tiempo entre los científicos. "Hay dudas sobre la eficacia de los depósitos, "Ho dijo". Por ejemplo, si se necesita la misma o más cantidad de propulsor solo para entregar el depósito, ¿cuál es el punto de enviarlo por adelantado? "

Los estudios de Ho brindan una solución a esta pregunta al aprovechar una combinación de sistema de propulsión de alto y bajo empuje.

"Podría llevarse a cabo una misión preparatoria de antemano para poner en órbita miniestaciones espaciales que almacenan combustible, carga, u otros suministros, "Ho dijo." Estas naves se pueden desplegar previamente para que estén en órbita y estén disponibles para una nave espacial tripulada que se despliegue más tarde. La nave espacial de carga / combustible puede hacer uso de tecnologías de bajo empuje porque el tiempo que lleva llegar a su destino no es crítico. Luego, para la nave espacial tripulada, usaríamos cohetes de alto empuje porque el tiempo es esencial cuando se coloca a los humanos en el espacio. Esto también significa que debido a que el combustible ya está en estas estaciones espaciales, el barco tripulado real no tiene que llevar tanto combustible ".