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La exploración espacial es el uso de la astronomía y la tecnología espacial para explorar el espacio exterior . [1] Si bien la exploración del espacio la llevan a cabo actualmente principalmente astrónomos con telescopios , su exploración física se lleva a cabo tanto mediante sondas espaciales robóticas no tripuladas como mediante vuelos espaciales tripulados . La exploración espacial, al igual que su forma clásica de astronomía , es una de las principales fuentes de la ciencia espacial .
Si bien la observación de objetos en el espacio, conocida como astronomía , es anterior a la historia registrada confiable , fue el desarrollo de cohetes grandes y relativamente eficientes a mediados del siglo XX lo que permitió que la exploración física del espacio se convirtiera en una realidad. Los motivos comunes para explorar el espacio incluyen promover la investigación científica, el prestigio nacional, unir diferentes naciones, garantizar la supervivencia futura de la humanidad y desarrollar ventajas militares y estratégicas frente a otros países. [2]
La primera era de la exploración espacial estuvo impulsada por una " carrera espacial " entre la Unión Soviética y los Estados Unidos . Un factor impulsor del inicio de la exploración espacial fue la Guerra Fría. Después de la capacidad de crear armas nucleares, la narrativa de defensa/ofensiva abandonó la tierra y el poder de controlar el aire se convirtió en el centro de atención. Tanto los soviéticos como los Estados Unidos luchaban por demostrar su superioridad tecnológica mediante la exploración de lo desconocido: el espacio. De hecho, la razón por la que se creó la NASA se debió a la respuesta del Sputnik I. [3] El lanzamiento del primer objeto creado por el hombre en orbitar la Tierra , el Sputnik 1 de la Unión Soviética , el 4 de octubre de 1957, y el primer alunizaje por La misión estadounidense Apolo 11 del 20 de julio de 1969 se toma a menudo como hito de este período inicial. El programa espacial soviético logró muchos de los primeros hitos, incluido el primer ser vivo en órbita en 1957, el primer vuelo espacial tripulado ( Yuri Gagarin a bordo de Vostok 1 ) en 1961, el primer paseo espacial (por Alexei Leonov ) el 18 de marzo de 1965, el primer aterrizaje automático en otro cuerpo celeste en 1966, y el lanzamiento de la primera estación espacial ( Salyut 1 ) en 1971. Después de los primeros 20 años de exploración, el foco pasó de los vuelos únicos a equipos renovables, como el programa Space Shuttle . y de la competencia a la cooperación como con la Estación Espacial Internacional (ISS).
Con la finalización sustancial de la ISS [4] tras la misión STS-133 en marzo de 2011, los planes de exploración espacial de Estados Unidos siguen cambiando. Constellation , un programa de la administración Bush para el regreso a la Luna en 2020 [5] fue considerado insuficientemente financiado y poco realista por un panel de revisión de expertos que informó en 2009. [6] La administración Obama propuso una revisión de Constellation en 2010 para centrarse en el desarrollo de la capacidad para misiones tripuladas más allá de la órbita terrestre baja (LEO), previendo ampliar el funcionamiento de la ISS más allá de 2020, transferir el desarrollo de vehículos de lanzamiento para tripulaciones humanas de la NASA al sector privado y desarrollar tecnología que permita misiones más allá de la LEO, como Tierra-Luna L1 , la Luna, Tierra-Sol L2 , asteroides cercanos a la Tierra y Fobos o la órbita de Marte. [7]
En la década de 2000, China inició un exitoso programa de vuelos espaciales tripulados , mientras que India lanzó Chandraayan 1 , mientras que la Unión Europea y Japón también han planificado futuras misiones espaciales tripuladas. China, Rusia y Japón han abogado por misiones tripuladas a la Luna durante el siglo XXI, mientras que la Unión Europea ha abogado por misiones tripuladas tanto a la Luna como a Marte durante los siglos XX y XXI.
Se dice que el primer telescopio fue inventado en 1608 en los Países Bajos por un fabricante de gafas llamado Hans Lippershey , pero su primer uso registrado en astronomía fue por Galileo Galilei en 1609. [8] En 1668 Isaac Newton construyó su propio telescopio reflector , el El primer telescopio completamente funcional de este tipo y un hito para futuros desarrollos debido a sus características superiores al anterior telescopio galileano . [9]
Siguió una serie de descubrimientos en el Sistema Solar (y más allá), entonces y en los siglos siguientes : las montañas de la Luna , las fases de Venus , los principales satélites de Júpiter y Saturno , los anillos de Saturno , numerosos cometas , los asteroides. , los nuevos planetas Urano y Neptuno , y muchos más satélites .
El Observatorio Astronómico Orbital 2 fue el primer telescopio espacial lanzado en 1968, [10] pero el lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble en 1990 [11] marcó un hito. Al 1 de diciembre de 2022, se habían descubierto 5.284 exoplanetas confirmados . Se estima que la Vía Láctea contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas [12] y más de 100 mil millones de planetas . [13] Hay al menos 2 billones de galaxias en el universo observable . [14] [15] HD1 es el objeto conocido más distante de la Tierra, a 33,4 mil millones de años luz de distancia. [16] [17] [18] [19] [20] [21]
MW 18014 fue un lanzamiento de prueba de un cohete V-2 alemán que tuvo lugar el 20 de junio de 1944, en el Centro de Investigación del Ejército de Peenemünde en Peenemünde . Fue el primer objeto creado por el hombre que llegó al espacio exterior , alcanzando un apogeo de 176 kilómetros, [22] que está muy por encima de la línea de Kármán . [23] Fue un lanzamiento de prueba vertical. Aunque el cohete llegó al espacio, no alcanzó la velocidad orbital , por lo que regresó a la Tierra en un impacto, convirtiéndose en el primer vuelo espacial suborbital . [24]
El primer lanzamiento orbital exitoso fue el de la misión soviética no tripulada Sputnik 1 ("Satélite 1") el 4 de octubre de 1957. El satélite pesaba alrededor de 83 kg (183 lb) y se cree que orbitó la Tierra a una altura de unos 250 km ( 160 millas). Tenía dos transmisores de radio (20 y 40 MHz), que emitían "bips" que podían ser escuchados por radios de todo el mundo. El análisis de las señales de radio se utilizó para recopilar información sobre la densidad electrónica de la ionosfera, mientras que los datos de temperatura y presión se codificaron en la duración de los pitidos de radio. Los resultados indicaron que el satélite no fue perforado por un meteoroide . El Sputnik 1 fue lanzado mediante un cohete R-7 . Se quemó al reingresar el 3 de enero de 1958.
El primer vuelo espacial tripulado exitoso fue Vostok 1 ("Este 1"), transportando al cosmonauta ruso de 27 años , Yuri Gagarin , el 12 de abril de 1961. La nave espacial completó una órbita alrededor del mundo, que duró aproximadamente 1 hora y 48 minutos. La huida de Gagarin resonó en todo el mundo; Fue una demostración del avanzado programa espacial soviético y abrió una era completamente nueva en la exploración espacial: los vuelos espaciales tripulados .
El primer objeto artificial que alcanzó otro cuerpo celeste fue Luna 2, que llegó a la Luna en 1959. [25] El primer aterrizaje suave en otro cuerpo celeste lo realizó Luna 9, que aterrizó en la Luna el 3 de febrero de 1966. [26] Luna 10 se convirtió en el primer satélite artificial de la Luna, que entró en órbita lunar el 3 de abril de 1966. [27]
El primer aterrizaje tripulado en otro cuerpo celeste lo realizó el Apolo 11 el 20 de julio de 1969, al aterrizar en la Luna. Ha habido un total de seis naves espaciales con humanos aterrizando en la Luna desde 1969 hasta el último aterrizaje humano en 1972.
El primer sobrevuelo interplanetario fue el sobrevuelo de Venus Venera 1 en 1961 , aunque el Mariner 2 de 1962 fue el primer sobrevuelo de Venus que arrojó datos (aproximación más cercana 34.773 kilómetros). Pioneer 6 fue el primer satélite en orbitar el Sol , lanzado el 16 de diciembre de 1965. Los otros planetas fueron sobrevolados por primera vez en 1965 para Marte por Mariner 4 , 1973 para Júpiter por Pioneer 10 , 1974 para Mercurio por Mariner 10 , 1979 para Saturno por Pioneer 11 , 1986 para Urano por la Voyager 2 , 1989 para Neptuno por la Voyager 2 . En 2015, los planetas enanos Ceres y Plutón fueron orbitados por Dawn y pasaron por New Horizons , respectivamente. Esto representa los sobrevuelos de cada uno de los ocho planetas del Sistema Solar , el Sol , la Luna , Ceres y Plutón (dos de los cinco planetas enanos reconocidos ).
La primera misión interplanetaria de superficie que devolvió al menos datos limitados de la superficie de otro planeta fue el aterrizaje en 1970 de Venera 7 , que devolvió datos a la Tierra durante 23 minutos desde Venus . En 1975, la Venera 9 fue la primera en devolver imágenes de la superficie de otro planeta, devolviendo imágenes de Venus. En 1971 la misión Mars 3 logró el primer aterrizaje suave en Marte devolviendo datos durante casi 20 segundos. Posteriormente se lograron misiones de superficie de mayor duración, incluidos más de seis años de operación en la superficie de Marte por parte de Viking 1 de 1975 a 1982 y más de dos horas de transmisión desde la superficie de Venus por Venera 13 en 1982, la misión de superficie planetaria más larga jamás soviética. Venus y Marte son los dos planetas fuera de la Tierra en los que los humanos han realizado misiones a la superficie con naves espaciales robóticas no tripuladas .
Salyut 1 fue la primera estación espacial de cualquier tipo, lanzada a la órbita terrestre baja por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. La Estación Espacial Internacional es actualmente la más grande y antigua de las 2 estaciones espaciales actuales en pleno funcionamiento, habitada continuamente desde el año 2000. La otra, la estación espacial Tiangong construida por China, ya cuenta con toda su tripulación y está operativa.
La Voyager 1 se convirtió en el primer objeto creado por el hombre en abandonar el Sistema Solar hacia el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012. La sonda pasó la heliopausa a 121 AU para ingresar al espacio interestelar . [28]
El vuelo Apolo 13 pasó por la cara oculta de la Luna a una altitud de 254 kilómetros (158 millas; 137 millas náuticas) sobre la superficie lunar y a 400.171 km (248.655 millas) de la Tierra, marcando el récord de la distancia más larga que los humanos hayan viajado jamás. de la Tierra en 1970.
El 26 de noviembre de 2022, la Voyager 1 estaba a una distancia de 159 AU (23,8 mil millones de kilómetros; 14,8 mil millones de millas) de la Tierra. [29] Es el objeto creado por el hombre más distante de la Tierra. [30][update]
A partir de mediados del siglo XX, se enviaron sondas y luego misiones humanas a la órbita de la Tierra y luego a la Luna. Además, se enviaron sondas a todo el Sistema Solar conocido y a la órbita solar. En el siglo XXI se han enviado naves espaciales sin tripulación a órbita alrededor de Saturno, Júpiter, Marte, Venus y Mercurio, y las naves espaciales activas a mayor distancia, las Voyager 1 y 2 , viajaron más de 100 veces la distancia Tierra-Sol. Sin embargo, los instrumentos fueron suficientes para que se piense que han abandonado la heliosfera del Sol, una especie de burbuja de partículas creada en la galaxia por el viento solar del Sol .
El Sol es un foco importante de la exploración espacial. Estar por encima de la atmósfera en particular y del campo magnético de la Tierra da acceso al viento solar y a las radiaciones infrarrojas y ultravioleta que no pueden llegar a la superficie terrestre. El Sol genera la mayor parte del clima espacial , que puede afectar los sistemas de generación y transmisión de energía en la Tierra e interferir, e incluso dañar, satélites y sondas espaciales. Se han lanzado numerosas naves espaciales dedicadas a la observación del Sol, empezando por la montura del Telescopio Apolo , y otras más han tenido la observación solar como objetivo secundario. Parker Solar Probe , lanzada en 2018, se acercará al Sol hasta 1/9 de la órbita de Mercurio.
Mercurio sigue siendo el menos explorado de los planetas terrestres . En mayo de 2013, las misiones Mariner 10 y MESSENGER han sido las únicas misiones que han realizado observaciones cercanas de Mercurio. MESSENGER entró en órbita alrededor de Mercurio en marzo de 2011 para investigar más a fondo las observaciones realizadas por Mariner 10 en 1975 (Munsell, 2006b). Una tercera misión a Mercurio, prevista para llegar en 2025, BepiColombo incluirá dos sondas . BepiColombo es una misión conjunta entre Japón y la Agencia Espacial Europea . MESSENGER y BepiColombo tienen como objetivo recopilar datos complementarios para ayudar a los científicos a comprender muchos de los misterios descubiertos por los sobrevuelos del Mariner 10 .
Los vuelos a otros planetas dentro del Sistema Solar se realizan con un costo de energía, que se describe por el cambio neto en la velocidad de la nave espacial, o delta-v . Debido al relativamente alto delta-v para llegar a Mercurio y su proximidad al Sol, es difícil de explorar y las órbitas a su alrededor son bastante inestables.
Venus fue el primer objetivo de misiones de sobrevuelo interplanetario y de aterrizaje y, a pesar de tener uno de los entornos superficiales más hostiles del Sistema Solar, se le han enviado más módulos de aterrizaje (casi todos desde la Unión Soviética) que a cualquier otro planeta del Sistema Solar. El primer sobrevuelo fue el Venera 1 de 1961 , aunque el Mariner 2 de 1962 fue el primer sobrevuelo que arrojó datos con éxito. Al Mariner 2 le han seguido varios otros sobrevuelos realizados por múltiples agencias espaciales, a menudo como parte de misiones que utilizan un sobrevuelo a Venus para proporcionar asistencia gravitacional en ruta a otros cuerpos celestes. En 1967, Venera 4 se convirtió en la primera sonda en entrar y examinar directamente la atmósfera de Venus. En 1970, Venera 7 se convirtió en el primer módulo de aterrizaje exitoso en alcanzar la superficie de Venus y en 1985 le siguieron otros ocho módulos de aterrizaje soviéticos exitosos en Venus que proporcionaron imágenes y otros datos directos de la superficie. A partir de 1975, con el orbitador soviético Venera 9 , se enviaron unas diez misiones orbitales exitosas a Venus, incluidas misiones posteriores que pudieron cartografiar la superficie de Venus utilizando un radar para perforar la atmósfera oscura.
La exploración espacial se ha utilizado como herramienta para comprender la Tierra como un objeto celeste. Las misiones orbitales pueden proporcionar datos para la Tierra que pueden ser difíciles o imposibles de obtener desde un punto de referencia puramente terrestre.
Por ejemplo, la existencia de los cinturones de radiación de Van Allen se desconocía hasta su descubrimiento por el primer satélite artificial de Estados Unidos, el Explorer 1 . Estos cinturones contienen radiación atrapada por los campos magnéticos de la Tierra, lo que actualmente hace que la construcción de estaciones espaciales habitables por encima de los 1.000 km sea poco práctica. Tras este inesperado descubrimiento, se ha desplegado un gran número de satélites de observación de la Tierra específicamente para explorar la Tierra desde una perspectiva espacial. Estos satélites han contribuido significativamente a la comprensión de una variedad de fenómenos terrestres. Por ejemplo, el agujero en la capa de ozono fue encontrado por un satélite artificial que estaba explorando la atmósfera de la Tierra, y los satélites han permitido el descubrimiento de sitios arqueológicos o formaciones geológicas que eran difíciles o imposibles de identificar de otra manera.
La Luna fue el primer cuerpo celeste objeto de exploración espacial. Tiene la distinción de ser el primer objeto celeste remoto sobre el que sobrevolará, orbitará y aterrizará una nave espacial, y el único objeto celeste remoto jamás visitado por humanos.
En 1959 los soviéticos obtuvieron las primeras imágenes de la cara oculta de la Luna , nunca antes visibles para los humanos. La exploración estadounidense de la Luna comenzó con el impactador Ranger 4 en 1962. A partir de 1966, los soviéticos desplegaron con éxito varios módulos de aterrizaje en la Luna que pudieron obtener datos directamente de la superficie lunar; sólo cuatro meses después, Surveyor 1 marcó el debut de una exitosa serie de módulos de aterrizaje estadounidenses. Las misiones soviéticas no tripuladas culminaron con el programa Lunokhod a principios de la década de 1970, que incluyó los primeros rovers no tripulados y también trajo con éxito muestras de suelo lunar a la Tierra para su estudio. Esto marcó el primer (y hasta la fecha el único) retorno automatizado de muestras de suelo extraterrestre a la Tierra. La exploración sin tripulación de la Luna continúa y varias naciones despliegan periódicamente orbitadores lunares, y en 2008 la sonda de impacto lunar de la India y en 2023 la Chandrayaan-3 de la India se convirtieron en la primera nave espacial en aterrizar en el polo sur lunar.
La exploración tripulada de la Luna comenzó en 1968 con la misión Apolo 8 que orbitó con éxito la Luna, la primera vez que humanos orbitaron un objeto extraterrestre. En 1969, la misión Apolo 11 marcó la primera vez que los humanos pisaron otro mundo. La exploración tripulada de la Luna no duró mucho. La misión Apolo 17 en 1972 marcó el sexto aterrizaje y la visita humana más reciente. Está previsto que Artemis 2 complete un sobrevuelo tripulado de la Luna en 2025, y Artemis 3 realizará el primer alunizaje desde el Apolo 17 y su lanzamiento está previsto para no antes de 2026. Las misiones robóticas todavía se llevan a cabo vigorosamente.
La exploración de Marte ha sido una parte importante de los programas de exploración espacial de la Unión Soviética (posteriormente Rusia), Estados Unidos, Europa, Japón e India. Desde la década de 1960 se han lanzado hacia Marte decenas de naves espaciales robóticas , incluidos orbitadores , módulos de aterrizaje y rovers . Estas misiones tenían como objetivo recopilar datos sobre las condiciones actuales y responder preguntas sobre la historia de Marte. Se espera que las preguntas planteadas por la comunidad científica no sólo brinden una mejor apreciación del Planeta Rojo sino que también brinden más información sobre el pasado y el posible futuro de la Tierra.
La exploración de Marte ha tenido un costo financiero considerable: aproximadamente dos tercios de todas las naves espaciales destinadas a Marte fallaron antes de completar sus misiones, y algunas fallaron incluso antes de comenzar. Una tasa de fracaso tan elevada puede atribuirse a la complejidad y al gran número de variables implicadas en un viaje interplanetario, y ha llevado a los investigadores a hablar en broma del Gran Ghoul Galáctico [31] que subsiste a base de sondas marcianas. Este fenómeno también se conoce informalmente como la " Maldición de Marte ". [32] En contraste con las altas tasas de fracaso en la exploración de Marte, la India se ha convertido en el primer país en lograr el éxito en su primer intento. La misión Mars Orbiter de la India (MOM) [33] [34] [35] es una de las misiones interplanetarias menos costosas jamás emprendidas con un costo total aproximado de ₹ 450 crore ( US $ 73 millones ). [36] [37] La primera misión a Marte realizada por un país árabe ha sido asumida por los Emiratos Árabes Unidos. Denominada Misión Emiratos a Marte , fue lanzada el 19 de julio de 2020 y entró en órbita alrededor de Marte el 9 de febrero de 2021. La sonda exploratoria no tripulada recibió el nombre de "Hope Probe" y fue enviada a Marte para estudiar en detalle su atmósfera. [38]
La misión espacial rusa Fobos-Grunt , lanzada el 9 de noviembre de 2011, sufrió un fallo que la dejó varada en la órbita terrestre baja . [39] Debía comenzar la exploración de Fobos y la órbita circunterrestre marciana, y estudiar si las lunas de Marte, o al menos Fobos, podrían ser un "punto de transbordo" para las naves espaciales que viajan a Marte. [40]
Hasta la llegada de los viajes espaciales , los objetos en el cinturón de asteroides eran meros puntos de luz incluso en los telescopios más grandes, y sus formas y terreno seguían siendo un misterio. Varios asteroides han sido visitados por sondas, la primera de las cuales fue Galileo , que pasó por dos: 951 Gaspra en 1991, seguido de 243 Ida en 1993. Ambos se encontraban lo suficientemente cerca de la trayectoria planificada de Galileo hacia Júpiter como para poder ser visitado a un costo aceptable. El primer aterrizaje en un asteroide fue realizado por la sonda NEAR Shoemaker en 2000, tras un estudio orbital del objeto 433 Eros . El planeta enano Ceres y el asteroide 4 Vesta , dos de los tres asteroides más grandes, fueron visitados por la nave espacial Dawn de la NASA , lanzada en 2007.
Hayabusa era una nave espacial robótica desarrollada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón para devolver a la Tierra una muestra de material del pequeño asteroide cercano a la Tierra 25143 Itokawa para su posterior análisis. Hayabusa fue lanzado el 9 de mayo de 2003 y se reunió con Itokawa a mediados de septiembre de 2005. Después de llegar a Itokawa, Hayabusa estudió la forma, el giro, la topografía, el color, la composición, la densidad y la historia del asteroide. En noviembre de 2005, aterrizó dos veces en el asteroide para recoger muestras. La nave espacial regresó a la Tierra el 13 de junio de 2010.
La exploración de Júpiter ha consistido únicamente en una serie de naves espaciales automatizadas de la NASA que visitan el planeta desde 1973. Una gran mayoría de las misiones han sido "sobrevuelos", en los que se toman observaciones detalladas sin que la sonda aterrice o entre en órbita; como en los programas Pioneer y Voyager . Las naves espaciales Galileo y Juno son las únicas naves espaciales que han entrado en la órbita del planeta. Como se cree que Júpiter tiene sólo un núcleo rocoso relativamente pequeño y ninguna superficie sólida real, se excluye una misión de aterrizaje.
Llegar a Júpiter desde la Tierra requiere un delta-v de 9,2 km/s, [41] que es comparable al delta-v de 9,7 km/s necesario para alcanzar la órbita terrestre baja. [42] Afortunadamente, la asistencia gravitacional a través de sobrevuelos planetarios se puede utilizar para reducir la energía requerida en el lanzamiento para llegar a Júpiter, aunque a costa de una duración de vuelo significativamente más larga. [41]
Júpiter tiene 95 lunas conocidas , muchas de las cuales tienen relativamente poca información sobre ellas.
Saturno ha sido explorado únicamente a través de naves espaciales no tripuladas lanzadas por la NASA, incluida una misión ( Cassini-Huygens ) planificada y ejecutada en cooperación con otras agencias espaciales. Estas misiones consisten en sobrevuelos en 1979 de la Pioneer 11 , en 1980 de la Voyager 1 , en 1982 de la Voyager 2 y una misión orbital de la nave espacial Cassini , que duró desde 2004 hasta 2017.
Saturno tiene al menos 62 lunas conocidas , aunque el número exacto es discutible ya que los anillos de Saturno están formados por una gran cantidad de objetos de diferentes tamaños que orbitan independientemente. La mayor de las lunas es Titán , que ostenta la distinción de ser la única luna del Sistema Solar con una atmósfera más densa y espesa que la de la Tierra. Titán tiene la distinción de ser el único objeto en el Sistema Solar exterior que ha sido explorado con un módulo de aterrizaje, la sonda Huygens desplegada por la nave espacial Cassini .
La exploración de Urano se ha realizado íntegramente a través de la nave espacial Voyager 2 , sin ninguna otra visita prevista actualmente. Dada su inclinación axial de 97,77°, con sus regiones polares expuestas a la luz solar o a la oscuridad durante largos períodos, los científicos no estaban seguros de qué esperar en Urano. El máximo acercamiento a Urano se produjo el 24 de enero de 1986. La Voyager 2 estudió la atmósfera y la magnetosfera únicas del planeta . La Voyager 2 también examinó su sistema de anillos y las lunas de Urano , incluidas las cinco lunas previamente conocidas, al tiempo que descubrió diez lunas adicionales previamente desconocidas.
Las imágenes de Urano demostraron tener una apariencia muy uniforme, sin evidencia de las dramáticas tormentas o bandas atmosféricas evidentes en Júpiter y Saturno. Fue necesario un gran esfuerzo para identificar incluso algunas nubes en las imágenes del planeta. La magnetosfera de Urano, sin embargo, demostró ser única, ya que se vio profundamente afectada por la inusual inclinación axial del planeta. En contraste con la apariencia insulsa del propio Urano, se obtuvieron imágenes sorprendentes de las Lunas de Urano, incluida evidencia de que Miranda había estado inusualmente activa geológicamente.
La exploración de Neptuno comenzó con el sobrevuelo de la Voyager 2 el 25 de agosto de 1989 , la única visita al sistema hasta 2024. Se ha discutido la posibilidad de un Neptune Orbiter , pero no se ha pensado seriamente en otras misiones.
Aunque la apariencia extremadamente uniforme de Urano durante la visita de la Voyager 2 en 1986 había llevado a esperar que Neptuno también tendría pocos fenómenos atmosféricos visibles, la nave espacial descubrió que Neptuno tenía bandas obvias, nubes visibles, auroras e incluso un conspicuo sistema de tormentas anticiclón. Sólo rivaliza en tamaño con la Gran Mancha Roja de Júpiter . Neptuno también demostró tener los vientos más rápidos de cualquier planeta del Sistema Solar, medidos hasta 2.100 km/h. [43] La Voyager 2 también examinó el sistema de anillos y lunas de Neptuno . Descubrió 900 anillos completos y "arcos" de anillos parciales adicionales alrededor de Neptuno. Además de examinar las tres lunas de Neptuno previamente conocidas, la Voyager 2 también descubrió cinco lunas previamente desconocidas, una de las cuales, Proteus , resultó ser la última luna más grande del sistema. Los datos de la Voyager 2 respaldaron la opinión de que la luna más grande de Neptuno, Tritón , es un objeto capturado del cinturón de Kuiper . [44]
El planeta enano Plutón presenta desafíos importantes para las naves espaciales debido a su gran distancia de la Tierra (que requiere alta velocidad para tiempos de viaje razonables) y su pequeña masa (lo que hace que su captura en órbita sea muy difícil en la actualidad). La Voyager 1 podría haber visitado Plutón, pero los controladores optaron por un sobrevuelo cercano a Titán, la luna de Saturno, lo que resultó en una trayectoria incompatible con un sobrevuelo de Plutón. La Voyager 2 nunca tuvo una trayectoria plausible para llegar a Plutón. [45]
Después de una intensa batalla política, una misión a Plutón denominada New Horizons recibió financiación del gobierno de los Estados Unidos en 2003. [46] New Horizons se lanzó con éxito el 19 de enero de 2006. A principios de 2007, la nave hizo uso de una asistencia gravitatoria de Júpiter. . Su máximo acercamiento a Plutón fue el 14 de julio de 2015; Las observaciones científicas de Plutón comenzaron cinco meses antes del máximo acercamiento y continuaron durante 16 días después del encuentro.
La misión New Horizons también sobrevoló el pequeño planetesimal Arrokoth , en el cinturón de Kuiper , en 2019. Esta fue su primera misión extendida. [47]
Aunque muchos cometas han sido estudiados desde la Tierra a veces con observaciones de siglos, sólo unos pocos cometas han sido visitados de cerca. En 1985, el Explorador Internacional de Cometas realizó el primer sobrevuelo de un cometa ( 21P/Giacobini-Zinner ) antes de unirse a la Armada Halley para estudiar el famoso cometa. La sonda Deep Impact se estrelló contra 9P/Tempel para conocer más sobre su estructura y composición y la misión Stardust devolvió muestras de la cola de otro cometa. El módulo de aterrizaje Philae aterrizó con éxito en el cometa Churyumov-Gerasimenko en 2014 como parte de la misión Rosetta más amplia .
La exploración del espacio profundo es la rama de la astronomía , la astronáutica y la tecnología espacial que se ocupa de la exploración de regiones distantes del espacio exterior. [48] La exploración física del espacio se lleva a cabo tanto mediante vuelos espaciales tripulados (astronautica del espacio profundo) como mediante naves espaciales robóticas .
Algunos de los mejores candidatos para futuras tecnologías de motores en el espacio profundo incluyen la antimateria , la energía nuclear y la propulsión por rayos . [49] Esta última, la propulsión por haces, parece ser la mejor candidata disponible actualmente para la exploración del espacio profundo, ya que utiliza física y tecnología conocidas que se están desarrollando para otros fines. [50]
Breakthrough Starshot es un proyecto de investigación e ingeniería de Breakthrough Initiatives para desarrollar una flota de prueba de concepto de naves espaciales de vela ligera llamada StarChip , [51] para que sea capaz de realizar el viaje al sistema estelar Alpha Centauri a 4,37 años luz de distancia. Fue fundada en 2016 por Yuri Milner , Stephen Hawking y Mark Zuckerberg . [52] [53]
Un artículo de la revista científica Nature sugirió el uso de asteroides como puerta de entrada a la exploración espacial, con destino final a Marte. Para que este enfoque sea viable, se deben cumplir tres requisitos: primero, "un estudio exhaustivo de asteroides para encontrar miles de cuerpos cercanos adecuados para que los astronautas los visiten"; en segundo lugar, "ampliar la duración del vuelo y la capacidad de distancia a distancias cada vez mayores hasta Marte"; y, finalmente, "desarrollar mejores vehículos y herramientas robóticos que permitan a los astronautas explorar un asteroide independientemente de su tamaño, forma o giro". Además, el uso de asteroides proporcionaría a los astronautas protección contra los rayos cósmicos galácticos, y las tripulaciones de la misión podrían aterrizar en ellos sin gran riesgo de exposición a la radiación.
El Telescopio Espacial James Webb (JWST o "Webb") es un telescopio espacial sucesor del Telescopio Espacial Hubble . [54] [55] El JWST proporcionará una resolución y sensibilidad mucho mejores que las del Hubble, y permitirá una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomía y la cosmología , incluida la observación de algunos de los eventos y objetos más distantes del universo , como como la formación de las primeras galaxias . Otros objetivos incluyen comprender la formación de estrellas y planetas , y obtener imágenes directas de exoplanetas y novas . [56]
El espejo principal del JWST, el Elemento del Telescopio Óptico , está compuesto por 18 segmentos de espejo hexagonales hechos de berilio chapado en oro que se combinan para crear un espejo de 6,5 metros (21 pies; 260 pulgadas) de diámetro, mucho más grande que el 2,4 del Hubble. Espejo de -metros (7,9 pies; 94 pulgadas). A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano , visible e infrarrojo cercano (0,1 a 1 μm), el JWST observará en un rango de frecuencia más bajo, desde la luz visible de longitud de onda larga hasta el infrarrojo medio (0,6 a 27 μm). , lo que le permitirá observar objetos con alto desplazamiento al rojo que son demasiado antiguos y demasiado distantes para que los observe el Hubble. [57] El telescopio debe mantenerse muy frío para observar en el infrarrojo sin interferencias, por lo que se desplegará en el espacio cerca del punto Lagrangiano Tierra-Sol L 2 , y un gran parasol hecho de Kapton recubierto de silicio y aluminio . mantendrá su espejo y sus instrumentos por debajo de 50 K (-220 °C; -370 °F). [58]
El programa Artemis es un programa de vuelos espaciales tripulados en curso llevado a cabo por la NASA , compañías de vuelos espaciales comerciales estadounidenses y socios internacionales como la ESA , [59] con el objetivo de llevar "la primera mujer y el próximo hombre" a la Luna, específicamente en el región del polo sur lunar para 2024. Artemisa sería el siguiente paso hacia el objetivo a largo plazo de establecer una presencia sostenible en la Luna, sentar las bases para que las empresas privadas construyan una economía lunar y, finalmente, enviar humanos a Marte .
En 2017, la campaña lunar fue autorizada por la Directiva de Política Espacial 1 , utilizando varios programas de naves espaciales en curso como Orion , Lunar Gateway , Commercial Lunar Payload Services y agregando un módulo de aterrizaje tripulado no desarrollado. El Sistema de Lanzamiento Espacial servirá como vehículo de lanzamiento principal para Orion, mientras que se planea utilizar vehículos de lanzamiento comerciales para lanzar varios otros elementos de la campaña. [60] La NASA solicitó $1.6 mil millones en fondos adicionales para Artemis para el año fiscal 2020, [61] mientras que el Comité de Asignaciones del Senado solicitó a la NASA un perfil presupuestario de cinco años [62] que es necesario para su evaluación y aprobación por parte del Congreso . [63] [64]
La investigación realizada por agencias nacionales de exploración espacial, como la NASA y Roscosmos , es una de las razones que citan sus partidarios para justificar los gastos gubernamentales. Los análisis económicos de los programas de la NASA a menudo mostraron beneficios económicos continuos (como las escisiones de la NASA ), generando ingresos muchas veces superiores al costo del programa. [65] También se argumenta que la exploración espacial conduciría a la extracción de recursos en otros planetas y especialmente en asteroides, que contienen miles de millones de dólares en minerales y metales. Estas expediciones podrían generar muchos ingresos. [66] Además, se ha argumentado que los programas de exploración espacial ayudan a inspirar a los jóvenes a estudiar ciencias e ingeniería. [67] La exploración espacial también brinda a los científicos la capacidad de realizar experimentos en otros entornos y ampliar el conocimiento de la humanidad. [68]
Otra afirmación es que la exploración espacial es una necesidad para la humanidad y que permanecer en la Tierra conducirá a la extinción . Algunas de las razones son la falta de recursos naturales, los cometas, la guerra nuclear y las epidemias mundiales. Stephen Hawking , renombrado físico teórico británico, dijo que "no creo que la raza humana sobreviva los próximos mil años, a menos que nos expandamos al espacio. Hay demasiados accidentes que pueden ocurrirle a la vida en un solo planeta. Pero estoy seguro de que "Un optimista. Llegaremos a las estrellas". [69] Arthur C. Clarke (1950) presentó un resumen de las motivaciones para la exploración humana del espacio en su monografía semitécnica de no ficción Interplanetary Flight . [70] Sostuvo que la elección de la humanidad es esencialmente entre la expansión fuera de la Tierra hacia el espacio, versus el estancamiento cultural (y eventualmente biológico) y la muerte. Estas motivaciones podrían atribuirse a uno de los primeros científicos espaciales de la NASA, Wernher von Braun , y su visión de los humanos moviéndose más allá de la Tierra. La base de este plan era:
Desarrollar cohetes de múltiples etapas capaces de colocar satélites, animales y humanos en el espacio.
Desarrollo de naves espaciales reutilizables de gran tamaño, con alas, capaces de transportar seres humanos y equipos a la órbita terrestre de manera que el acceso al espacio sea rutinario y rentable.
Construcción de una gran estación espacial permanentemente ocupada que servirá como plataforma tanto para observar la Tierra como desde la que lanzar expediciones al espacio profundo.
Lanzar los primeros vuelos humanos alrededor de la Luna, que dieron lugar a los primeros alunizajes de humanos en la Luna, con la intención de explorar ese cuerpo y establecer bases lunares permanentes.
Ensamblaje y abastecimiento de combustible de naves espaciales en órbita terrestre con el propósito de enviar humanos a Marte con la intención de eventualmente colonizar ese planeta. [71]
Conocido como el paradigma de Von Braun, el plan fue formulado para guiar a los humanos en la exploración del espacio. La visión de Von Braun de la exploración espacial humana sirvió como modelo para los esfuerzos de exploración espacial hasta bien entrado el siglo XXI, y la NASA incorporó este enfoque en la mayoría de sus proyectos. [71] Los pasos se siguieron fuera de orden, como se ve en el programa Apolo que llegó a la luna antes de que se iniciara el programa del transbordador espacial, que a su vez se utilizó para completar la Estación Espacial Internacional. El paradigma de Von Braun formó el impulso de la NASA para la exploración humana, con la esperanza de que los humanos descubran los confines del universo.
La NASA ha producido una serie de vídeos de anuncios de servicio público que respaldan el concepto de exploración espacial. [72]
En general, el público sigue apoyando en gran medida la exploración espacial tanto con tripulación como sin tripulación. Según una encuesta de Associated Press realizada en julio de 2003, el 71% de los ciudadanos estadounidenses estaban de acuerdo con la afirmación de que el programa espacial es "una buena inversión", frente al 21% que no estaba de acuerdo. [73]
La defensa y la política espacial [74] invocan regularmente la exploración como una naturaleza humana . [75]
Los vuelos espaciales son el uso de tecnología espacial para lograr el vuelo de naves espaciales hacia y a través del espacio exterior.
Los vuelos espaciales se utilizan en la exploración espacial y también en actividades comerciales como el turismo espacial y las telecomunicaciones por satélite . Otros usos no comerciales de los vuelos espaciales incluyen observatorios espaciales , satélites de reconocimiento y otros satélites de observación de la Tierra .
Un vuelo espacial normalmente comienza con el lanzamiento de un cohete , que proporciona el empuje inicial para superar la fuerza de gravedad e impulsa la nave espacial desde la superficie de la Tierra. Una vez en el espacio, el movimiento de una nave espacial, tanto cuando no está propulsada como cuando está propulsada, queda cubierto por el área de estudio llamada astrodinámica . Algunas naves espaciales permanecen en el espacio indefinidamente, algunas se desintegran durante la reentrada atmosférica y otras alcanzan una superficie planetaria o lunar para aterrizar o impactar.
Los satélites se utilizan para una gran cantidad de propósitos. Los tipos comunes incluyen satélites militares (espías) y civiles de observación de la Tierra, satélites de comunicaciones, satélites de navegación, satélites meteorológicos y satélites de investigación. Las estaciones espaciales y las naves espaciales tripuladas en órbita también son satélites.
La comercialización del espacio comenzó con el lanzamiento de satélites privados por parte de la NASA u otras agencias espaciales. Los ejemplos actuales del uso del espacio por satélite comercial incluyen los sistemas de navegación por satélite , la televisión por satélite y la radio por satélite . El siguiente paso en la comercialización del espacio se consideró los vuelos espaciales tripulados. Llevar humanos de forma segura hacia y desde el espacio se había convertido en una rutina para la NASA. [76] Las naves espaciales reutilizables eran un desafío de ingeniería completamente nuevo, algo que solo se ve en novelas y películas como Star Trek y La guerra de los mundos. Grandes nombres como Buzz Aldrin apoyaron la idea de fabricar un vehículo reutilizable como el transbordador espacial. Aldrin sostuvo que las naves espaciales reutilizables eran la clave para hacer que los viajes espaciales fueran asequibles, afirmando que el uso de "viajes espaciales de pasajeros es un mercado potencial enorme, lo suficientemente grande como para justificar la creación de vehículos de lanzamiento reutilizables". [77] ¿Cómo puede el público ir en contra de las palabras de uno de los héroes más conocidos de Estados Unidos en la exploración espacial? Después de todo, explorar el espacio es la próxima gran expedición, siguiendo el ejemplo de Lewis y Clark. El turismo espacial es el siguiente paso de los vehículos reutilizables en la comercialización del espacio. El propósito de esta forma de viaje espacial es que los individuos lo utilicen con fines de placer personal.
Las empresas privadas de vuelos espaciales , como SpaceX y Blue Origin , y las estaciones espaciales comerciales, como Axiom Space y Bigelow Commercial Space Station , han cambiado drásticamente el panorama de la exploración espacial y seguirán haciéndolo en el futuro próximo.
La astrobiología es el estudio interdisciplinario de la vida en el universo, combinando aspectos de la astronomía , la biología y la geología. [78] Se centra principalmente en el estudio del origen , distribución y evolución de la vida. También se la conoce como exobiología (del griego: έξω, exo , "afuera"). [79] [80] [81] También se ha utilizado el término "Xenobiología", pero es técnicamente incorrecto porque su terminología significa "biología de los extranjeros". [82] Los astrobiólogos también deben considerar la posibilidad de que haya vida que sea químicamente completamente distinta de cualquier vida que se encuentre en la Tierra. [83] En el Sistema Solar, algunas de las ubicaciones principales para la astrobiología actual o pasada se encuentran en Encelado, Europa, Marte y Titán. [84]
Hasta la fecha, la ocupación humana más larga del espacio es la Estación Espacial Internacional , que ha estado en uso continuo durante 23 años y 114 días. El récord de Valeri Polyakov en un vuelo espacial de casi 438 días a bordo de la estación espacial Mir no ha sido superado. Los efectos del espacio en la salud han sido bien documentados a través de años de investigación realizada en el campo de la medicina aeroespacial . En esta investigación se han utilizado entornos analógicos similares a los que se pueden experimentar en los viajes espaciales (como los submarinos de aguas profundas) para explorar más a fondo la relación entre el aislamiento y los entornos extremos. [85] Es imperativo que se mantenga la salud de la tripulación, ya que cualquier desviación de la línea de base puede comprometer la integridad de la misión, así como la seguridad de la tripulación, de ahí la razón por la cual los astronautas deben someterse a exámenes y pruebas médicas rigurosas antes de embarcar. en cualquier misión. Sin embargo, no pasa mucho tiempo antes de que la dinámica ambiental de los vuelos espaciales comience a pasar factura al cuerpo humano; por ejemplo, el mareo por movimiento espacial (SMS) , una afección que afecta el sistema neurovestibular y culmina en signos y síntomas de leves a graves, como vértigo, mareos, fatiga, náuseas y desorientación, afecta a casi todos los viajeros espaciales durante sus primeros días en orbita. [85] Los viajes espaciales también pueden tener un profundo impacto en la psique de los miembros de la tripulación, como se describe en escritos anecdóticos compuestos después de su retiro. Los viajes espaciales pueden afectar negativamente al reloj biológico natural del cuerpo ( ritmo circadiano ); patrones de sueño que causan falta de sueño y fatiga; e interacción social; en consecuencia, residir en un entorno de órbita terrestre baja (LEO) durante un período de tiempo prolongado puede provocar agotamiento tanto físico como mental. [85] Las estancias prolongadas en el espacio revelan problemas de pérdida ósea y muscular en condiciones de baja gravedad, supresión del sistema inmunológico y exposición a la radiación. La falta de gravedad hace que el líquido suba hacia arriba, lo que puede provocar que se acumule presión en el ojo y provocar problemas de visión; la pérdida de minerales y densidades óseas; desacondicionamiento cardiovascular; y disminución de la resistencia y la masa muscular. [86]
La radiación es un peligro insidioso para la salud de los viajeros espaciales, ya que es invisible y puede causar cáncer. Cuando las naves espaciales están por encima del campo magnético de la Tierra ya no están protegidas de la radiación del sol; El peligro de la radiación es aún más potente en el espacio profundo. Los peligros de la radiación se pueden reducir mediante blindajes protectores en la nave espacial, alertas y dosimetría . [87]
Afortunadamente, con nuevos avances tecnológicos que evolucionan rápidamente, quienes están en Control de Misión pueden monitorear más de cerca la salud de sus astronautas utilizando la telemedicina . Quizás no se puedan evadir por completo los efectos fisiológicos de los vuelos espaciales, pero se pueden mitigar. Por ejemplo, los sistemas médicos a bordo de naves espaciales como la Estación Espacial Internacional (ISS) están bien equipados y diseñados para contrarrestar los efectos de la falta de gravedad y la ingravidez; Las cintas de correr integradas pueden ayudar a prevenir la pérdida de masa muscular y reducir el riesgo de desarrollar osteoporosis prematura. [85] [87] Además, se designa un oficial médico de tripulación para cada misión de la ISS y un cirujano de vuelo está disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana a través del Centro de control de misión de la ISS ubicado en Houston, Texas. [87] Aunque se pretende que las interacciones tengan lugar en tiempo real, las comunicaciones entre la tripulación espacial y terrestre pueden retrasarse, a veces hasta 20 minutos [87] , a medida que la distancia entre sí aumenta a medida que la nave espacial se aleja de LEO; Debido a esto, la tripulación está capacitada y debe estar preparada para responder a cualquier emergencia médica que pueda surgir en el barco, ya que el personal de tierra se encuentra a cientos de millas de distancia. Como se puede ver, viajar y posiblemente vivir en el espacio plantea muchos desafíos. Muchos conceptos pasados y actuales para la continua exploración y colonización del espacio se centran en un regreso a la Luna como un "trampolín" hacia otros planetas, especialmente Marte. A finales de 2006, la NASA anunció que planeaba construir una base lunar permanente con presencia continua para 2024. [88]
Más allá de los factores técnicos que podrían hacer que la vida en el espacio esté más extendida, se ha sugerido que la falta de propiedad privada , la incapacidad o dificultad para establecer derechos de propiedad en el espacio, ha sido un impedimento para el desarrollo del espacio para la habitación humana. Desde la llegada de la tecnología espacial en la segunda mitad del siglo XX, la propiedad de la propiedad en el espacio ha sido confusa, con fuertes argumentos tanto a favor como en contra. En particular, la realización de reclamaciones territoriales nacionales en el espacio ultraterrestre y en los cuerpos celestes ha sido específicamente prohibida por el Tratado sobre el Espacio Ultraterrestre , que había sido, en 2012 , ratificado por todas las naciones con capacidad espacial . [89] La colonización espacial, también llamada asentamiento espacial y humanización espacial, sería la ocupación humana permanente, autónoma (autosuficiente) de lugares fuera de la Tierra, especialmente de satélites naturales o planetas como la Luna o Marte , utilizando cantidades significativas de información. utilización de recursos in situ .[update]
La participación y representación de la humanidad en el espacio es un problema desde la primera fase de la exploración espacial. [90] Algunos derechos de los países que no tienen capacidad espacial se han garantizado principalmente a través del derecho espacial internacional , declarando el espacio la " provincia de toda la humanidad ", entendiendo los vuelos espaciales como su recurso, aunque compartir el espacio para toda la humanidad todavía es criticado como imperialista y deficiente. [90] Además de la inclusión internacional, también ha faltado la inclusión de mujeres y personas de color . Para lograr un vuelo espacial más inclusivo, en los últimos años se han formado algunas organizaciones como Justspace Alliance [90] y la IAU , que destacan Inclusive Astronomy [91] .
La primera mujer en ir al espacio fue Valentina Tereshkova . Voló en 1963 pero no fue hasta los años 1980 que otra mujer volvió a entrar al espacio. En ese momento, todos los astronautas debían ser pilotos de pruebas militares y las mujeres no podían unirse a esta carrera, esta es una de las razones del retraso en permitir que las mujeres se unan a las tripulaciones espaciales. [ cita necesaria ] Después de que la regla cambió, Svetlana Savitskaya se convirtió en la segunda mujer en ir al espacio, ella también era de la Unión Soviética . Sally Ride se convirtió en la siguiente mujer en el espacio y la primera mujer en volar al espacio a través del programa de Estados Unidos.
Desde entonces, otros once países han permitido a las mujeres astronautas. La primera caminata espacial exclusivamente femenina se produjo en 2018, incluidas Christina Koch y Jessica Meir . Ambos habían participado previamente en caminatas espaciales con la NASA. La primera mujer en ir a la Luna está prevista para 2024.
A pesar de estos avances, las mujeres siguen estando subrepresentadas entre los astronautas y, especialmente, entre los cosmonautas. Los problemas que bloquean a los posibles solicitantes de los programas y limitan las misiones espaciales que pueden realizar incluyen:
El arte en y desde el espacio abarca desde señales, captura y disposición de material como el selfie de Yuri Gagarin en el espacio o la imagen The Blue Marble , pasando por dibujos como el primero en el espacio del cosmonauta y artista Alexei Leonov , videos musicales como la portada de Chris Hadfield de Space Oddity a bordo de la ISS, hasta instalaciones permanentes en cuerpos celestes como la Luna .
India se convirtió en la primera nación asiática en llegar al Planeta Rojo cuando su nave espacial no tripulada de fabricación local entró en la órbita de Marte el miércoles.
La misión Mars Orbiter de la India entró con éxito en la órbita de Marte el miércoles por la mañana, convirtiéndose en la primera nación en llegar en su primer intento y el primer país asiático en llegar al Planeta Rojo.
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