La concepción de un artista de un ascensor espacial que se lanza desde la superficie de un planeta Marte con un paisaje verde. FlyingSinger / Flickr (CC BY 2.0)

Desde que los humanos comenzaron a poner satélites en órbita en la década de 1950, hemos confiado en grandes, poderosos cohetes para escapar de la gravedad de la Tierra y llegar al espacio. Pero los cohetes grandes tienen una gran desventaja, porque encarecen los lanzamientos espaciales. Caso en cuestión:el cohete de carga pesada del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA, que está programado para su vuelo inaugural en diciembre de 2019, costará aproximadamente mil millones de dólares por lanzamiento, según un informe de 2017 de la Oficina del Inspector General (OIG) de la NASA. Costos de lanzamiento para Falcon Heavy, mucho más económico de SpaceX, que se lanzó con éxito desde el Centro Espacial Kennedy en febrero de 2018, todavía oscilan entre $ 90 millones y $ 150 millones por un producto totalmente prescindible, versión maximizada, según CNBC.

Por décadas, sin embargo, los visionarios han buscado formas de llegar al espacio sin depender, al menos no principalmente, del poder de los cohetes.

Lanzamientos de aire a órbita

Uno de esos enfoques alternativos, lanzamientos de aire a órbita, parece a punto de convertirse en realidad. Estratolanzamiento, la empresa de lanzamiento espacial privada iniciada por el cofundador de Microsoft, Paul Allen, en 2011, tiene un ambicioso plan para volar el avión más grande del mundo, con una envergadura de 385 pies (117 metros), a una altitud de 35, 000 pies (10, 668 metros). Allí, servirá como una plataforma de lanzamiento a gran altitud para vehículos más pequeños propulsados ​​por cohetes. Una vez liberado, esos vehículos no tendrán que superar la resistencia causada por el espesor de la atmósfera inferior, como lo haría un cohete lanzado desde tierra, y podrán entrar en órbita sin tener que quemar tanto combustible. En agosto de 2018, la compañía anunció su línea de cuatro tipos diferentes de vehículos de lanzamiento. Un vehículo que todavía se encuentra en la fase de estudio de diseño, un avión espacial reutilizable, podría transportar carga o una tripulación humana. Stratolaunch planea comenzar a ofrecer un servicio regular en 2020. El director ejecutivo de Stratolaunch, Jean Floyd, dijo en un comunicado de prensa que la misión de la compañía es hacer que el acceso al espacio sea "más conveniente, asequible y rutinario, "y que, con el tiempo, programar el lanzamiento de un satélite será tan fácil como reservar un vuelo de una aerolínea. Mientras tanto, otro equipo de aire a órbita, Órbita virgen, planea utilizar un Boeing 747-400 modificado como plataforma para su cohete LauncherOne, que impulsará los satélites a la órbita.

Tubo de lanzamiento elevado

Varios otros, aún más exótico, los conceptos aún permanecen en la mesa de dibujo. James R. Powell, el co-inventor a mediados de la década de 1960 de la propulsión superconductora de levitación magnética para trenes, y su colega de ingeniería George Maise, Han estado defendiendo durante años que la tecnología se utilice también para el lanzamiento de naves espaciales.

En lugar de una plataforma de lanzamiento, el Proyecto Startram utilizaría un enorme tubo de lanzamiento elevado. "Piense en un tren levitado magnéticamente (maglev) en un túnel de vacío, "Powell explica por correo electrónico." Sin aire que frene el vehículo, y sin necesidad de llevar grandes cantidades de propulsor a bordo (como es el caso de los cohetes), es relativamente fácil alcanzar velocidades orbitales de 18, 000 millas por hora (2, 900 kilómetros por hora) o más. Cuando el vehículo sale del túnel a gran altura (por ejemplo, en la cima de una montaña alta), el vehículo iría tan rápido que básicamente se desliza hasta la altitud orbital, donde se utiliza un pequeño cohete para circularizar la órbita. También hemos diseñado varios mecanismos para mantener intacto el vacío en el túnel cuando el vehículo sale del túnel, de modo que ese túnel se pueda reutilizar rápidamente para lanzar el próximo vehículo. Todos los componentes principales del sistema StarTram ya existen y se comprenden bien ".

Powell comenzó a contemplar el uso de levitación magnética superconductora para el lanzamiento de naves espaciales por sugerencia de un colega de la NASA en 1992. Inicialmente, él y Maise desarrollaron un concepto para un sistema de $ 100 mil millones adecuado para lanzamientos espaciales tripulados, en el que un tubo se haría levitar con enormes cables superconductores. (Aquí hay una patente que se les otorgó en 2001 para ese sistema). También diseñaron una sistema de tubos solo para carga que se estiraría por 62 millas (100 kilómetros) y subiría al menos 13, 123 pies (4, 000 metros) por la ladera de una montaña alta. Ellos estiman que el sistema de carga solamente podría construirse por $ 20 mil millones, menos que el costo de desarrollar el nuevo cohete de lanzamiento pesado de la NASA.

Pero una vez construido Startram podría transportar 100, 000 toneladas (90, 718 toneladas métricas) de carga al espacio cada año, muchas veces lo que llevan los lanzamientos de cohetes actualmente, y poner el equipo en órbita terrestre baja por un costo de alrededor de $ 50 la libra (0,45 kilogramos), Powell dice. Eso sería una fracción de los miles de dólares por libra que cuesta actualmente la carga espacial, según este artículo de Bloomberg de 2018.

"El mayor desafío técnico es la ventana de salida del tubo de lanzamiento, "Powell explica." El tubo debe permanecer en el vacío, por lo que cuando el vehículo sale del tubo de lanzamiento durante el lanzamiento, debemos evitar la entrada de aire de la atmósfera ". Startram mantendría el aire afuera usando chorros de vapor para reducir la presión de aire fuera de la salida y empleando una ventana magnetohidrodinámica, que utilizaría un fuerte campo magnético para alejar el aire continuamente.

El ascensor espacial

Otra idea que ha existido durante años es la construcción de un ascensor espacial. Este artículo de 2000 en el sitio web de la NASA describe cómo una torre de base alta cerca del ecuador de la Tierra se conectaría mediante un cable a un satélite en órbita terrestre geosincrónica, 22, 236 millas (35, 786 kilómetros) sobre el nivel del mar, que actuaría como contrapeso. De cuatro a seis vías de ascensor se extenderían hasta la torre y la estructura del cable, yendo a plataformas en varios niveles. Los vehículos de propulsión electromagnética se elevarían sobre las vías, haciendo el viaje al espacio orbital en aproximadamente cinco horas, mientras proporciona una vista impresionante en el camino.

El concepto se remonta a 1895, cuando el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky sugirió construir un "castillo celestial" que estaría unido a una estructura similar a la Torre Eiffel en París. Un investigador de la NASA escribió este artículo de 2005 sobre qué tecnologías se necesitarían desarrollar para construirlo.

Desde entonces, Los seguidores de los ascensores espaciales han seguido promocionando el concepto, como se detalla en este artículo de IEEE Spectrum de 2015, y han formado una organización el Consorcio Internacional de Ascensores Espaciales, que realiza conferencias y publica informes técnicos. La viabilidad de un ascensor espacial, aunque, recibió un golpe en 2016 cuando investigadores chinos publicaron un artículo detallando sus hallazgos de que los nanotubos de carbono, el material en el que los defensores de los ascensores espaciales han depositado sus esperanzas, eran vulnerables a una falla que podría reducir su fuerza de manera significativa.

Otras ideas que han surgido a lo largo de los años han incluido enviar cargas útiles girando alrededor de una pista de acero en espiral antes de lanzarlas a la órbita terrestre baja. y el uso de dirigibles como plataformas de lanzamiento.

Eso es interesante

El concepto del ascensor espacial fue popularizado por primera vez por el autor de ciencia ficción Arthur C. Clarke en su novela de 1979 "Las fuentes del paraíso".