Google Lunar X Prize: ideas.

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Hola, supongo que todos han oido sobre Google Lunar X Prize el premio entregado por Google a todos aquellos prototipos que puedan llegar a la luna y aterrizar un "Rover" que recorra cierta distancia y además envie estas en alta resolucion a la tierra.

Al princpio como toda idea es una locura, de hecho es casi imposible para alguno de nosotros participar en esta competencia, y que tambien a mi parecer el premio otorgado es tan insignificante que no alcanzaria en cubrir un lanzamiento ni el costo del proyecto.

Pero ustedes tendras sus ideas ..

Pero el fin de este post es darle mis ideas sobre la posibilidad de enviar un "rover" a la luna y aterrizarlo. He estado dando vuelta a una loca idea y estaria bien si la compartiera para que ustedes opinen al respecto, ya desde ahora, diremos que es una idea vaga, un hipotetico prototipo muy simple, pero que si se mejora por que no, podria ser funcionable, tal vez no para ir a la luna pero quien sabe .. algun otra utilizacion.

Para empezar he estado pensando en algo economico, algo sencillo, algo que no sea tan sofisticado ni estupido como para enviarse a la luna.
Como sabemos este premio es de tan solo 20.000.000 de USD.

Bueno pasaremos al plano tecnico:

Para empezar no vamos a llevar un Jeep ni una estacion cientifica, por lo que todo el proyecto estara destinado a la economia.

Estos son los puntos principales:

1) Un rover diminuto tamañan de un auto a radio control, de ruedas gigantes (Esto es solo una idea, deberia ser un especie de rober automatico que se auto conduzca en caso de chocar, como un robot tipico de IA)
2) Camaras y equipo de transmision simple
3) Un peso alrededor de 4 a 10 KG.

Que en sintesis no debera ser muy complejo.


¿Como llegaremos a la luna?

Bueno aqui mi idea:

Vision del cohete espacial:



Puede parecer gracioso pero pasare a los detalles:




¿Como funciona?

Era impensable utilizar combustible de cohetes, es ridiculo en el proyecto, el costo y la construccion es imposible.

Por eso se me ocurrio la forma mas economica y es la siguiente:




Bueno como se ve en la imagen anterior: esta en forma vertical.

1) Se utilizaria un combustible simple: Hidrogeno, como puede ser Hidrogeno y Helio, O hidrogeno en porciones con otros como oxigeno.


Lanzamiento:

El vehiculo seria puesto en la plataforma de lanzamiento, ya cargada con el rover, tendria el cohete tecnicamente un motor y un modulo con el rober, que alunizaria en la luna, con paracaidas.

Despegue:

Una vez cargado el combustible este se soltaria de la plataforma de lanzamiento, en un punto de lanzamiento especifico (Me refiero a un lugar elegido para facilitar la mision.

Inyeccion "Trans-lunar":

Lo que sucede a continuacion es que ningun motor se enciende (Aqui mi idea y sorpresa) solo se elevaria como un globo, hasta alcanzar la orbita, de hecho el motor y el robor estarian sostenidos por la fuerza del globo que lo eleva .. al alcanzar la mayor altitud del globo este prepararia para una "inyeccion translunar", eso quiere decir que el globo se queda alli, pero ahora el globo tendra una direccion.

En este momento el motor se enciende, pero para sorpresa, el combustible en el motor es el utilizado durante la ascension del globo, de todo salir bien, este llegaria a orbita lunar.

El siguiente paso es aterrizar el rover en para caidas y wuala.

En claridad: El cohete seria un tubo, que seria el motor y un globo con armazon para que no se deforme el globo.

Bueno, como veran supera a muchos proyectos espaciales aficionados.  

Mi idea es utilizar HIdrogeno para la ascension.



¿Que piensan de un "globo lunar?"

¿Seria suficiente el combustible, y la relacion de proporcion/peso?

[Orubatosu]

Bueno, empezare por comentar que poner un paracaídas a un rover lunar no tiene ningún sentido. Lo que conseguirías sería un bonito crater.

La luna no tiene atmósfera digna de mención, un paracaídas no serviría para nada, ni siquiera llegaría a desplegarse y como mucho podría valer para tapar el agujero que dejaría

Los cohetes de hecho usan hidrógeno y oxígeno muy a menudo. Los cohetes de la serie Apollo usaban precisamente ese combustible, de manera que "novedades pocas". En otros cohetes se usan combustibles de otros tipos porque la potencia requerida es menor. Al final todos requieren de un combustible y un oxidante. Hidrógeno como combustible, oxígeno como oxidante. El Helio no lo veo factible para nada ya que es un gas noble y no se combina fácilmente con ningún otro elemento

El usar un "globo" solo es factible hasta ciertas alturas. El globo funciona por el principio de Arquimedes. Un globo se eleva porque el contenido del mismo pesa menos que la atmósfera que desaloja su volumen, de manera que un globo de hidrógeno o cualquier otro gas solo sería útil hasta una altura que apenas llegaría al exterior de la atmósfera. En el momento en que la presión exterior fuera igual o inferior a la del globo este dejaría de ascender. Vamos, que apenas te vale para unas decenas de kilómetros, y no para los casi 300.000 que hacen falta para el viaje. Necesitas impulso de cohete si o si, y no puedes hacer un viaje "directo" sino que debes de usar órbitas para manejar las fuerzas implicadas, ya que la velocidad se acumula según ejerces impulso y esa velocidad no desaparece mágicamente, hay que eliminarla impulsando en sentido contrario.

Las "aletas" tampoco se que utilidad tienen, en el vacío son completamente inútiles

[#!drvy]

El diseño esta guay... si quieres elevarlo hasta como máximo la órbita baja de la Tierra.. La idea del globo como método de ahorro de combustible pre-lanzamiento ya ha sido pensada muchas veces pero no se considera dado que la relación potencia de elavacion/peso no sale  beneficiosa.

La navegación se lleva acabo mediante cortos intervalos de expulsión de gases y la mayoría del tiempo se aprovecha la velocidad inicial y solo se usa para correcciones de ruta.

El globo (aparte de usarlo para el ascenso) y el paracaídas son inútiles en el espacio (incluida la luna)... no hay aire ni atmósfera ni nada que haga resistencia.


El principal fallo que le veo, es el poco combustible que vas a poder abarcar. Necesitas tanto para lanzamiento, como para corrección y mantenimiento de ruta como para alunizaje....



Saludos

[Orubatosu]

Hay que tener en cuenta que en el espacio, la aceleración no desaparece. Si aceleras un objeto para que llegue hasta la Luna, primero debe de escapar de la gravedad terrestre. Eso simplica acelerarlo "si o si o si o si" a 11.2 Km/sec

Si si... 11.2 kilómetros por segundo. Como no puedes acelerar "a lo bruto" todo el rato en dirección lunar, lo que se hace normalmente es una órbita terrestre que vas ampliando para aplicar la potencia poco a poco. Luego esa velocidad debes de anularla, lo que implica acelerar en dirección opuesta (afortunadamente para entonces el objeto es mucho mas pequeño, ya no es todo el cohete). Luego alunizar claro, para lo que se usa el mismo método de ir haciendo un par de órbita alrededor de la Luna para ir frenando

¿Y porque no directamente? porque necesitarías aplicar una fuerza mucho mayor durante un periodo de tiempo mas corto. Las fuerzas necesarias son practicamente las mismas haciendo órbitas o "directo", la diferencia es que hacerlo "poco a poco" requiere motores menos potentes, y por lo tanto mas pequeños y menos pesados.

Debo de suponer que lo que piden es un diseño de "rover" pequeño, barato, simple, resistente, etc... nadie espera que nadie diseñe un cohete con sus motores "de la nada", ya que eso lleva años y años de investigación.

Ah, y ojo que para que un trasto sobreviva en la Luna, hay que pensar en que componentes pueden sobrevivir a la radiación ambiental, tanto del viaje como de su uso en la Luna.

[Orubatosu]

Bueno, el enviar un rover a la Luna es algo técnicamente muy complejo. Empezando solo por el ambiente radicalemente diferente si... hacen falta conocimientos ámplios de ingeniería para pensar solo en la parte del Rover.

Una cosa que "montemos en casa" posiblemente no aguantaría en las condiciones que hay en la superficie de la Luna mas allá de unos minutos con suerte

[3n31ch]

Quizás diga una estupidez... pero nadie pensó que al acelerar atado a solo a un globo (sin ningún tipo de revestimiento que lo haga dirigirse a un sitio u a otro) teniendo en consideración que al acelerar el globo ya llego a su máxima altura (y supongo el viendo lo mueve) lo que terminaría pasando es que el globo pondría resistencia y el cohete terminaría apuntando hacia abajo?  

[Orubatosu]

Añadiría que en realidad, la problemática de "subir" un cohete en un globo es que lo único que hace es que lo lances desde una altitud relativamente mayor, pero sigues necesitando una tremenda cantidad de potencia para acelerar hasta la velocidad de escape. No ahorras gran cosa, y además tienes el problema añadido de controlar con precisión la ruta del cohete.

Hace el lanzamiento 20 Km arriba o abajo puede parece mucho (y no quiero ni pensar en el tamaño de un globo capaz de levantar un cohete), pero sigues necesitando una enorme cantidad de combustible para acelerar ese cohete de forma continua hasta alcanzar la velocidad de escape.

Es un error común entre muchos pensar que basta con "acelerar poco a poco" como si abandonar la órbita de la tierra fuera como ir en avión de un lugar a otro. Hay que elevarse una cantidad importante de kilómetros sin dejar de acelerar y seguir acelerando durante la órbita para conseguir salir de la órbita.

No hay diferencia apreciable entre una aceleración muy potente durante unos minutos o una leve durante horas, excepto que en la segunda se gasta mucho mas combustible. El motivo por el que los cohetes tienen unos motores enormes es maximizar el rendimiento del combustible para conseguir la mayor aceleración posible. Además el ponerte en una órbita lo mas elevada posible para seguir acelerando permite un enorme ahorro de combustible, ya que buena parte del gasto consiste no solo en "subir", sino también en vencer la resistencia de la atmósfera. Una vez que estás en una órbita elevada el impulso se convierte casi todo en aceleración al no tener que vencer esa resistencia. Por eso "funcionan" los satélites, la ISS y demás. Están realmente "cayendo" continuamente en una ruta que les impide "caer" mas abajo excepto por el rozamiento. Cualquier aceleración en la dirección adecuada se traduce en mayor velocidad hasta llegar a la de escape que le permita poner rumbo a la Luna

De todos modos, partamos del nivel del mar, o desde la cima de una montaña en el Himalaya se debe de conseguir esa velocidad de escape (unos 11 Km/sec) para poder salir de la órbita terrestre. El hacerlo a mas altura puede que tenga un pequeño efecto en ahorro de combustible, compensado en buena medida por la dificultad de conocer con precisión la localización del cohete y de guiarlo nuevamente en la trayectoria adecuada

Porque no, no vale cualquier trayectoria. Curiosamente si en algo "tienen razón" aunque sea a medias los conspiranoicos es que hay que evitar salir por las zonas ecuatoriales. Los cinturones Van Allen no son un cascarón uniforme, sino que tienen su mayor potencia en el ecuador, y a medida que subimos o bajamos la radiación es menor. Hay que partir en un ángulo idealmente mayor de unos 45 grados "mas o menos" desde el ecuador para intentar pasar lo menos posible por los mismos. No por "peligro", ya que nada que un buen blindaje no pueda solucionar, sino porque ese blindaje es pesado, necesario no solo para los seres vivos sino también para los aparatos electrónicos y un mayor peso implica que necesitamos acelerar mas masa, ergo mas combustible.

Otro extremo que no se comenta mucho, es que un "rover" para la Luna debe de estar construido para funcionar en temperaturas extremas, desde mas de 120 grados a mas de 100 bajo cero que pueden darse en distancias relativamente pequeñas. El pasar de una zona iluminada a un crater en la sombra puede destrozar un diseño inadecuado que no esté pensado para manejar y amortiguar esas variaciones. No hablemos ya de condiciones de vacío y alta radiación. Dudo que los componentes normales que compramos "en la calle" ni de lejos estén certificados para soportar esas condiciones. De hecho existen series de microprocesadores fabricados específicamante para soportar niveles elevados de radiación (usados también en ambientes como centrales nucleares). Igualmente se usan memorias resistentes, generalmente RAM estática mucho mas resistente que la dinámica, sobredimensión de componentes, etc... es un campo complejo y especializado. Nadie va a gastar millones en poner en la luna un trasto "sin probar" hecho con componentes normales porque la probabilidad de que dure unos segundos es muy elevada.

Diría que esta iniciativa está mas dedicada a universidades donde los estudiantes de postgrado puedan realizar un proyecto interesante, con muchos medios a su alcance, no para que unos "aficionados" y perdonarme la palabra hagan experimentos.

Obviamente puede que entre millones de aficionados, alguno tenga una idea genial que no se le había ocurrido a nadie y se pueda aprovechar, quien sabe