América Latina busca sus riquezas en el espacio al llegar a Júpiter en 30 días

La América prehispánica dio a luz teorías sofisticadas en astronomía antigua. Los mayas, aztecas e incas poseían tablas, calendarios y sistemas exquisitamente precisos para describir y determinar el movimiento de los planetas, las estrellas, los objetos celestes y las constelaciones. Incluso los olmecas, que antecedieron a los tres imperios antiguos, dejaron artefactos que desconciertan a uno y muchos arqueólogos acerca de su conocimiento preciso sobre las estrellas. Hoy en día, los científicos e ingenieros de hoy en día siguen desconcertados acerca de las proezas arquitectónicas y técnicas de los antiguos imperios de las Américas, que reflejaron una precisión astronómica sin precedentes.

A pesar de los ricos legados culturales, astronómicos y de ingeniería de tres poderosos imperios prehispánicos, un testimonio del logro creativo en toda la región, solo un puñado de científicos e ingenieros en América Latina han participado en misiones espaciales modernas más allá de la órbita terrestre baja.

 Time Machine (2017). Marco Vargas.

Esta historia trata sobre el resurgimiento del fuego en América Latina que se remonta a milenios. Esta historia trata sobre aquellos que se atreven a desplegar una pequeña misión sin propulsor para llegar a Júpiter en menos tiempo. Actualmente, cualquier viaje de ida y vuelta a Júpiter llevaría muchos años y bolsillos y presupuestos más profundos , por lo que el éxito de llegar a Júpiter rápidamente y sin propulsor podría cambiar nuestra comprensión de lo que significa viajar grandes distancias en nuestro Sistema Solar a una fracción del costo. .

JOVE: una misión pionera sin propulsor

El Experimento de Velocidad de Observación de Júpiter (JOVE) es una nueva misión impulsada por energía solar que utilizará el impulso, la velocidad y la dirección del viento solar como impulso propulsor para alcanzar el sistema joviano en 30 días. Los vientos solares son las oleadas de plasma y gas ionizado (cargado) emitidos continuamente por el Sol, que varían en intensidad, densidad y composición, pero siempre están presentes en toda la extensión del sistema solar.

JOVE es una propuesta de un equipo interdisciplinario de científicos e ingenieros de Estados Unidos y América Latina (Ecuador y Costa Rica). Ellos componen el grupo de Propulsión Interplanetaria Práctica en el Comité de Propulsión de Vuelo del Futuro Nuclear del Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA).

 JOVE rendering. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

JOVE se diseñará con una arquitectura compacta de microsatélite de 16U que incluye dos bobinas superconductoras de alta temperatura de 9 metros de diámetro. Estas bobinas son responsables de activar el sistema de propulsión "Wind Rider". El sistema Wind Rider se ha demostrado experimentalmente sobre el terreno. Para la misión, la nave espacial usaría las bobinas superconductoras para generar un gran campo magnético giratorio (RMF) que interactúa con el viento solar para el empuje y la densa magnetosfera de Júpiter para la desaceleración.

La mayor parte del hardware de JOVE será construido por la Agencia Espacial Civil Ecuatoriana (EXA) , que tiene amplia experiencia en el diseño de hardware potente y compacto para el mercado de Cubesat, incluida una de las baterías de mayor densidad de energía para Cubesats (350 Whr). Este tipo de batería operará la baliza de telemetría para medir y transmitir datos. Además, la pequeña carga útil científica incluirá el sensor SPAN-Ai desarrollado en la Universidad de California, Berkeley, para estudiar la velocidad del viento solar y el plasma denso en la magnetosfera de Júpiter. También incluirá una cámara retrovisora para capturar a Júpiter.

 JOVE's schematics. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

El lanzamiento de JOVE debe ocurrir cuando Júpiter esté directamente en oposición al Sol el 2 de noviembre de 2023 o el 7 de diciembre de 2024, para activar el sistema de propulsión Wind Rider sin una honda gravitacional (asistencia de gravedad). Después de eso, JOVE puede desplegarse en una órbita cis-lunar o desde un apogeo de 60 - 90K km del lado del Sol mediante un lanzacohetes tradicional. Una vez en el espacio, JOVE activa el RMF dentro de las dos bobinas y despliega los paneles solares y el parasol (para proteger las bobinas a cierta distancia). El equipo espera que el Wind Rider de JOVE acelere la nave espacial a una velocidad cercana a los 300 km s-1.

 JOVE rendering. Image credits: B. Freeze, J. Greason, R. Nader et al.

ronnie nader

No hay atajos para convertirse en una especie que viaja por el espacio. El avance de la propulsión en el espacio está en el corazón de convertirse en multiplanetario. Según el comandante Ronnie Nader, debemos comenzar a construir y probar sistemas de propulsión prácticos que puedan llevarnos a los planetas exteriores en mucho menos tiempo ya un costo sustancialmente menor. El Comandante Nader es el primer y único cosmonauta de Ecuador, el primer civil en la historia moderna en completar el entrenamiento de cosmonauta en el GCTC ( ASA/T grade - Advanced Suborbital Astronaut Trained ) con el apoyo de la Fuerza Aérea Ecuatoriana (FAE). Fundó la Agencia Espacial Civil Ecuatoriana (EXA) con sede en Guayaquil después de su formación en 2007 y se ha desempeñado como su Director de Operaciones Espaciales. Nader tiene múltiples membresías senior en el Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA), el Comité de Seguridad Espacial de la Federación Astronáutica Internacional (IAF) y la Academia Internacional de Astronáutica, entre muchos otros.

En 2019, Nader creó el grupo de trabajo de Propulsión Interplanetaria Práctica en el Comité de Propulsión Futura y Nuclear de AIAA para desarrollar sistemas de propulsión avanzados con plazos realistas. La inspiración de Nader provino de su experiencia profesional y empresarial en América Latina. Sin los presupuestos millonarios y la infraestructura para actividades científicas avanzadas en el espacio, Nader ha tenido que ser ingenioso y creativo con lo que está disponible.

Nader reclutó al resto del equipo del Grupo de Propulsión Interplanetaria Práctica en el pico de la pandemia de COVID-19. Comenzaron a trabajar en diferentes conceptos y siguieron reglas específicas. Las reglas del grupo se pueden resumir de la siguiente manera: cualquier concepto revolucionario debe ser probado matemáticamente y construido sobre precedentes que hayan sido simulados, hechos o probados en tierra y en el espacio. Pero, lo que es más importante, el grupo debe utilizar las leyes probadas de la física moderna.

“Es importante señalar que los planetas no crecen. La población lo hace”, dijo Nader. “Además, todo lo que produce el planeta es el límite de la ambición humana. Pero esto no tiene que ser cierto. Las riquezas del sistema solar podrían cambiar la forma en que vivimos de una economía de un solo planeta a una multiplanetaria. Estas riquezas podrían redefinir el concepto de pobreza hasta dejarlo obsoleto, pero solo si pudiéramos alcanzarlo. En términos prácticos, el desafío actual del negocio espacial es que toma una década para cualquier viaje de ida y vuelta. Tenemos que hacerlo asequible para que sea posible financiarlo. Entonces, como una especie en crecimiento que pronto estará ocupando por completo su nicho ecológico, ¿por qué no consideramos que los tesoros del Sistema Solar están a nuestro alcance? Un solo mineral podría tener un gran impacto en el desarrollo económico de América Latina”.

Nader señala lo obvio. Las empresas pueden cerrar rápidamente sin ningún beneficio. Incluso para los inversores, empresarios y clientes potenciales de mente más abierta, la mentalidad a largo plazo implícita en una economía multiplanetaria podría estar demasiado lejos. La prueba de JOVE en el espacio será un trampolín para el equipo que busca replantear la conversación del espacio profundo como un lujo al espacio profundo como una necesidad para una civilización cada vez más hambrienta de energía. Este replanteamiento requerirá ajustar las percepciones de que solo las agencias espaciales tradicionales y las grandes corporaciones bien financiadas pueden desplegar misiones científicas complejas más allá de la órbita terrestre baja.

Para la región de América Latina rica en recursos naturales finitos y minerales preciosos, incluidos el litio y la sal, entre muchos otros, la oportunidad de aventurarse en el más allá a un precio asequible parecería una venta fácil. Desafortunadamente, sin embargo, no es necesariamente el caso.

“Los cohetes siempre se han considerado la solución predeterminada para los viajes interplanetarios. Sin embargo, a lo largo de la historia espacial de la humanidad, muchas decisiones técnicas y de ingeniería han tenido connotaciones o intereses políticos vinculados a ello a expensas de la practicidad. Queremos permanecer fieles a la ingeniería y el diseño científico como se pretendía inicialmente, y con la libertad de elegir permanecer independientes”.

El equipo espera financiar el lanzamiento de JOVE con fondos del sector privado.

Jaime Jaramillo

Para Jaime Jaramillo, hacer práctica una misión científica interplanetaria para América Latina es vital. Jaramillo es el Subdirector de Operaciones Espaciales de la EXA y el CEO del Quantum Aerospace Research Institute – QAS con sede en Quito.

“Es un honor trabajar en este grupo, específicamente buscando sistemas prácticos de propulsión para el Sistema Solar. Considere cómo podríamos desarrollar más rápido las misiones de exploración minera que traen minerales a la Tierra. Puede ser un gran negocio para cualquier persona de la región que quiera invertir en él”.

Jaramillo ya ha sido testigo del valor de transferir conocimiento trabajando en JOVE.

“Actualmente, las telecomunicaciones del espacio profundo están encabezadas por solo un par de sistemas vinculados a agencias espaciales establecidas, por ejemplo, Deep Space Network (DSN) y Near Space Network (Near Space Network) de la NASA. Pero la reserva y la programación en estos sistemas, que tradicionalmente han servido solo a un puñado de misiones, presenta una pesadilla logística ya que no escalan bien. Los tiempos de espera para reservar un espacio a menudo se traducen en muchas décadas. Entonces, una aplicación práctica de los viajes interplanetarios significa que debemos comenzar a trabajar de forma independiente en sistemas terrestres independientes de estos sistemas grandes y establecidos. Eso es algo que ya hemos aprendido con solo trabajar en el diseño de JOVE porque, en EXA, llegamos hasta el final cuando nos involucramos. Las lecciones aprendidas ya son útiles para el futuro, lo que hace que nuestro enfoque en esta misión sea significativo”.

Adolfo Chaves Jiménez

Adolfo Chaves Jiménez, ingeniero de sistemas espaciales, profesor e investigador en Costa Rica, es parte del equipo de navegación de JOVE, un componente esencial y desafiante de la misión. La orientación de la nave espacial influye directa y profundamente en su dinámica, navegación y control. Sin propulsor, JOVE navegará a altas velocidades con los parámetros variables del viento solar, lo que hará que la maniobrabilidad de JOVE sea particularmente difícil de anticipar. Muchos parámetros necesarios para generar una navegación práctica solo se conocerán cuando se lance la misión.

Chaves tiene experiencia tanto en orientación de naves espaciales como en dinámica orbital. A pesar de las incógnitas, su función como parte del equipo de navegación es desarrollar y monitorear los sensores a bordo que determinarán la dirección a lo largo de la misión y el software de la misión orbital para garantizar que JOVE llegue a su destino final.

“Hay muchas cosas que tenemos que resolver desde el punto de vista conceptual y tecnológico”, explicó Chaves. “Pero estamos utilizando los principios y sistemas probados que ya existen para aplicar una mentalidad de diseño eficiente y probarla”.

Para Chaves, Internet y los avances en computación, software y simulación han cambiado la forma en que los profesionales del espacio colaboran y se capacitan. La proximidad ya no es un impedimento para trabajar eficazmente con los demás.

“Creo que la habilidad y la capacidad para misiones espaciales de alto nivel están distribuidas uniformemente en todo el mundo. JOVE muestra que muchos profesionales en América Latina poseen los mismos niveles de experiencia competitiva que en otras geografías. De hecho, la resolución de problemas para muchos de nosotros en América Latina requiere ser altamente creativo y extremadamente práctico, dadas las limitaciones en los presupuestos y el acceso a la infraestructura. Por lo tanto, hay mucho margen en el diseño y la creatividad porque este tipo de diseño eficiente está dirigido a algunos aspectos particulares, y trabajar en él no será disuadido por su nacionalidad como en el caso de trabajar solo para agencias espaciales o en ciertas localidades. ”

Chaves habló sobre un bloqueo cultural y financiero profundamente arraigado que impide que la ciencia y la investigación espaciales florezcan en la región. Parte de este bloqueo, según Chaves, se relaciona con la sensación de estar mal equipado o sin preparación en comparación con las naciones más establecidas en el espacio. Sin embargo, la historia de Argentina y Brasil muestra cómo los científicos e ingenieros con visión de futuro fueron pioneros en avances críticos a principios de la década de 1950, dadas las herramientas y equipos disponibles en ese momento y, a veces, junto con los de los Estados Unidos.

“Creo que es innatamente humano explorar. Es un sueño hecho realidad trabajar para acortar las distancias entre los planetas e influir en la comprensión de la humanidad sobre el acceso al sistema solar. El campo, para mí, siempre ha sido una prueba demostrativa que refleja el desarrollo de una sociedad en un momento determinado. En América Latina podemos estar al mismo nivel que otros en las naciones industrializadas porque podemos ser muy creativos y hacer cosas innovadoras más allá de resolver hermosos problemas técnicos”.

Puntos clave: Atreverse a planificar audazmente

 Time Machine (2017). Marco Vargas.

He notado que aunque la huella espacial de la región todavía sufre de los silos en el financiamiento, la falta de talento no es el problema. Nader, Jaramillo y Chaves han sido pioneros en múltiples esfuerzos regionales para hacer accesible la investigación y el desarrollo espacial. He escrito sobre sus planes para lanzar una tripulación de vuelo suborbital totalmente latinoamericana ( LATCOSMOS-C ) y una red cuántica en el espacio .

El equipo de JOVE, incluidos Nader et al., y los investigadores reconocidos en los Estados Unidos, estarán en una posición única para aprovechar su experiencia y redes más amplias para hacer realidad esta misión. Todos pueden soñar, pero solo aquellos que se atreven a lograr ejecutarán sus planes.

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El artista Marco Vargas de la provincia de Santo Domingo en Ecuador ha estado diseñando por más de siete años. Inspirado por los misterios y la novedad de la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y el universo conocido, Vargas creó los gráficos de movimiento corto, Time Machine (2017) .

“Es impresionante ver cómo el arte y la tecnología van de la mano”, dijo Vargas. “El arte ofrece una visión disruptiva y profética de cómo será el futuro al tiempo que posiblemente anticipa innumerables escenarios posibles en los que la ciencia y la tecnología forman parte de esa realidad escrita o ilustrada por el artista. Me encantaría ver una revolución en los campos del espacio y la tecnología en América Latina para que la región se involucre más en proponer, desarrollar y crear activos tecnológicos que ayuden a acelerar el crecimiento y agreguen valor a esta industria en crecimiento”.

Divulgación completa: no tengo ningún interés financiero creado en las empresas o proyectos discutidos en este artículo en el momento de la publicación (junio de 2022). No considero ofertas de marketing de afiliación ni patrocinios pagados que puedan influir en mi investigación para el artículo.

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