Cómo sería una misión tripulada a Fobos y Deimos, las lunas de Marte

Durante los últimos años la NASA ha declarado públicamente que su objetivo a -muy- largo plazo es llevar a cabo una misión tripulada a los satélites de Marte, Fobos y Deimos. Más que nada porque la agencia espacial carece de un presupuesto adecuado y de los recursos para realizar un viaje tripulado a la superficie del planeta rojo. Pero, ¿cómo sería una misión de este tipo?

Esquema de un viaje tripulado a Fobos y Deimos con expediciones a ambas lunas. Dos astronautas viajarían en un vehículo presurizado y otros dos permanecerían en el hábitat orbital (NASA).

Para responder a esta pregunta el equipo HAT (Human Spaceflight Architecture Team) de la NASA está sopesando todas las variables para diseñar la arquitectura óptima para una misión tripulada Fobos y Deimos. Todas las misiones requerirían varios lanzamientos del futuro cohete SLS de la NASA, aunque el número exacto dependería de los sistemas de propulsión usados. En lo que sí están de acuerdo todos los expertos es que las misiones deberían ser de tipo conjunción y no de oposición para así maximizar el retorno científico de la iniciativa. Es decir, hablamos de misiones con una duración del orden de 500 días.

Fobos y Deimos a escala (NASA).

Los astronautas llegarían a Marte a bordo de un hábitat que se quedaría en una órbita alta para ahorrar combustible. Por eso los escenarios más simples prevén usar un vehículo ‘taxi’ para viajar entre el hábitat y la superficie de Fobos y Deimos. Si la cantidad de combustible lo permite, lo ideal sería visitar ambas lunas, pero en caso contrario los estudios se inclinan lógicamente por dar preferencia a Fobos, el satélite más cercano a la superficie de Marte. La tripulación estaría formada por cuatro personas, dos de las cuales se desplazarían hasta los satélites de Marte mientras la otra pareja permanecería en el hábitat. La gravedad en Fobos y Deimos no solo es mucho menor que en la Tierra, sino que además no es uniforme, un hecho que complicaría las operaciones de la misión de forma considerable.

Velocidades de escape en distintas zonas de Fobos (NASA).

Por ejemplo, Fobos tiene una gravedad que es el apenas el 0,06% de la terrestre, pero la velocidad de escape cambia drásticamente según la zona de la superficie sobre la que nos encontremos. Por ejemplo, en el punto que se encuentra justo frente al disco del planeta -Fobos siempre muestra la misma cara hacia Marte- la velocidad es de tan solo 3 m/s (unos 11 km/h), mientras que en otras regiones supera los 5,21 m/s. Por supuesto, para no gastar demasiado combustible una misión tripulada se aproximaría a Fobos por las regiones más favorables, pero a cambio los astronautas deberían tener cuidado una vez en la superficie en no usar los propulsores de sus trajes de forma equivocada y acabar en una trayectoria de no retorno.

El taxi podría ser una nave presurizada denominada PEV (Pressurized Exploration Vehicle) basada en el vehículo SEV creado para el programa Constelación con el onjetivo de moverse por la superficie lunar o explorar los asteroides cercanos. Este vehículo tendría una masa de 7,7 toneladas y podría soportar misiones de entre 14 y 50 días de duración (en este último caso con un hábitat adicional inflable). El PEV tendría una atmósfera compuesta por un 34% de oxígeno y un 66% de nitrógeno a una presión de 56 000 pascales para facilitar la descomprensión antes de cada paseo espacial. El PEV dispondría de una Delta-V total de unos 200 m/s para moverse por Fobos y podría llevar hasta 454 kg de equipos y muestras de la superficie de este satélite. Incluiría uno o varios módulos de servicio con combustible para alcanzar Fobos y Deimos desde y hacia el hábitat.

Vehículo PEV con un módulo de servicio para acceder a la superficie (NASA).

El sistema de anclaje en la superficie podría ser una serie de brazos metálicos similares a los desarrollados para la misión de retorno de muestras ARM (Asteroid Redirect Mission)o bien alguna variante del sistema ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extra- Terrestrial Explorer) creado para el programa Constelación. El PEV usaría un brazo robot para manipular a los astronautas sobre la superficie de forma segura en el entorno de baja gravedad de ambas lunas.

Un PEV con sistema ATHLETE y brazo robot para sujetar al astronauta (NASA).

Distintas modificaciones del PEV (NASA).

Pero otra opción que está estudiando la NASA es mover el hábitat hasta las cercanías de Fobos y Deimos o incluso hasta su superficie. En este caso el gasto de combustible sería mayor, pero el retorno científico también aumentaría de forma significativa y la tripulación podría permanecer más de 50 días en la superficie de las lunas. El hábitat podría estar en una órbita retrógrada de tipo DRO (Distant Retrograde Orbit), desde donde se tardaría unas cuatro horas en llegar a Fobos, o en algún punto de Lagrange del sistema Marte-Fobos. De entre estos últimos el que más ventajas ofrece es el punto L1, situado justo frente a la ‘cara oculta’ de Fobos. Lo malo es que sería necesario ajustar continuamente la posición del hábitat mediante propulsores convencionales o iónicos.

Hábitat en el punto L1 del sistema Marte-Fobos (NASA).

Un hábitat en la superficie de Fobos sería lo ideal, ya que permitiría reducir las dosis de radiación hasta un 34% o incluso más si la zona de aterrizaje está dentro de un cráter. El inconveniente es que el hábitat gastaría más combustible y debería separarse temporalmente de la etapa o etapas de escape necesaria para abandonar la órbita marciana, una maniobra que conlleva un riesgo no despreciable. Con un hábitat superficial los astronautas podrían explorar la superficie con paseos espaciales de forma directa. Durante las EVAs los astronautas emplearían mochilas de propulsión basadas en el sistema SAFER usado actualmente en la ISS con los trajes MMU estadounidenses.

Hábitat para la superficie de Fobos con un espacio presurizado, dos módulos de servicio y una nave Orión (NASA).

También sería posible ampliar el radio de acción usando algún vehículo presurizado PEV sin módulo de servicio o un vehículo no presurizado UEV. Este último tendría una masa de unos 250 kg y una Delta-V de unos 30 m/s (con propulsores a base de nitrógeno). Un astronauta con un UEV podría transportar hasta 13,6 kg de equipos o muestras. En cualquier caso, los astronautas a bordo de un UEV o que realicen una EVA convencional deberían ser capaces de regresar al hábitat o al PEV en menos de veinte minutos en caso de que tenga lugar una tormenta solar (SPE).

Vehículo no presurizado UEV para explorar Fobos o Deimos (NASA).

Mochilas propulsoras tipo SAFER para los trajes extravehiculares (NASA).

En Fobos o Deimos los astronautas se dedicarían a recoger muestras y a desvelar el misterio que rodea el origen de estas lunas. Quizá también podrían dirigir robots en la superficie de Marte mediante telepresencia o controlar misiones de recogidas de muestras de la superficie del planeta rojo.

Algunas zonas de interés a explorar en Fobos (NASA).

Regiones de exploración en ambas lunas (NASA).

Como vemos, poco a poco la NASA está intentando crear una misión tripulada realista a Fobos o Deimos. La pregunta es si alguna vez la llevará a cabo.