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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 actualmente la llevan a cabo principalmente astrónomos con telescopios , su exploración física se lleva a cabo tanto por sondas espaciales robóticas no tripuladas como por vuelos espaciales humanos . La exploración espacial, al igual que su forma clásica, la 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 durante mediados del siglo XX lo que permitió que la exploración física del espacio se convirtiera en una realidad. Las razones comunes para explorar el espacio incluyen el avance de la investigación científica, el prestigio nacional, la unión de diferentes naciones, la garantía de la supervivencia futura de la humanidad y el desarrollo de ventajas militares y estratégicas contra otros países. [2]
La primera era de la exploración espacial estuvo impulsada por una " carrera espacial " entre la Unión Soviética y los Estados Unidos . Una fuerza impulsora del comienzo de la exploración espacial fue la Guerra Fría. Después de la capacidad de crear armas nucleares, la narrativa de defensa/ofensiva dejó la tierra y el poder de controlar el aire como el centro de atención. Tanto la Unión Soviética como los Estados Unidos competían por demostrar su superioridad en tecnología mediante la exploración del espacio. De hecho, la razón por la que se creó la NASA fue como respuesta al Sputnik I. [3]
El lanzamiento del primer objeto creado por el hombre en órbita alrededor de la Tierra , el Sputnik 1 de la Unión Soviética , el 4 de octubre de 1957, y el primer alunizaje de la misión estadounidense Apolo 11 el 20 de julio de 1969 se consideran a menudo como hitos 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 humano ( Yuri Gagarin a bordo del Vostok 1 ) en 1961, la primera caminata 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 enfoque pasó de los vuelos únicos a hardware renovable, como el programa del transbordador espacial , y de la competencia a la cooperación como con la Estación Espacial Internacional (ISS).
Con la finalización sustancial de la ISS [4] después de la STS-133 en marzo de 2011, los planes para la exploración espacial por parte de los EE. UU. siguieron cambiando. El programa Constellation que apuntaba a un regreso a la Luna para 2020 [5] fue juzgado poco realista por un panel de revisión de expertos en su informe de 2009. [6] Constellation finalmente fue reemplazado por el Programa Artemis , cuya primera misión ocurrió en 2022 , con un aterrizaje tripulado planeado para ocurrir con Artemis III . [7] El auge de la industria espacial privada también comenzó en serio en la década de 2010 con el desarrollo de vehículos de lanzamiento privados, cápsulas espaciales y fabricación de satélites.
En la década de 2000, China inició un exitoso programa de vuelos espaciales tripulados , mientras que India lanzó el programa Chandrayaan , mientras que la Unión Europea y Japón también han planeado futuras misiones espaciales tripuladas. Los dos principales programas globales que están ganando terreno en la década de 2020 son la Estación Lunar de Investigación Internacional liderada por China y el Programa Artemis liderado por Estados Unidos, con su plan para construir el Portal Lunar y el Campamento Base Artemis , cada uno con su propio conjunto de socios internacionales.
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 primer telescopio completamente funcional de este tipo, y un hito para futuros desarrollos debido a sus características superiores sobre el telescopio galileano anterior . [9]
Una serie de descubrimientos en el Sistema Solar (y más allá) siguieron, 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 , muchos 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. A fecha de 1 de diciembre de 2022, se habían descubierto 5284 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]
El MW 18014 fue un lanzamiento de prueba de un cohete alemán V-2 que tuvo lugar el 20 de junio de 1944 en el Centro de Investigación del Ejército de Peenemünde . Fue el primer objeto creado por el hombre en alcanzar el 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 , y por lo tanto 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 unos 83 kg (183 lb) y se cree que orbitó la Tierra a una altura de unos 250 km (160 mi). Tenía dos transmisores de radio (20 y 40 MHz), que emitían "pitidos" 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 por un cohete R-7 . Se quemó al reingresar a la Tierra el 3 de enero de 1958.
El primer vuelo espacial tripulado exitoso fue el de la Vostok 1 ("East 1"), que llevó al cosmonauta ruso de 27 años , Yuri Gagarin , el 12 de abril de 1961. La nave espacial completó una órbita alrededor del globo, que duró aproximadamente 1 hora y 48 minutos. El vuelo 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 en alcanzar otro cuerpo celeste fue el Luna 2, que llegó a la Luna en 1959. [25] El primer aterrizaje suave en otro cuerpo celeste lo realizó el Luna 9, que aterrizó en la Luna el 3 de febrero de 1966. [ 26] El Luna 10 se convirtió en el primer satélite artificial de la Luna, entrando en una órbita lunar el 3 de abril de 1966. [27]
El primer aterrizaje tripulado en otro cuerpo celeste fue realizado por la nave Apollo 11 el 20 de julio de 1969, cuando aterrizó en la Luna. Desde 1969 hasta el último aterrizaje tripulado en 1972, ha habido un total de seis naves espaciales con humanos en la Luna .
El primer sobrevuelo interplanetario fue el de Venus de la Venera 1 en 1961 , aunque el Mariner 2 de 1962 fue el primer sobrevuelo de Venus en devolver datos (aproximación más cercana 34.773 kilómetros). El 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 por el Mariner 4 para Marte , en 1973 por Júpiter por el Pioneer 10 , en 1974 por Mercurio por el Mariner 10 , en 1979 por Saturno por el Pioneer 11 , en 1986 por Urano por el Voyager 2 , en 1989 por Neptuno por el Voyager 2. En 2015, los planetas enanos Ceres y Plutón fueron orbitados por Dawn y pasados por New Horizons , respectivamente. Esto da cuenta de 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 de superficie limitados de otro planeta fue el aterrizaje de 1970 de Venera 7 , que devolvió datos a la Tierra durante 23 minutos desde Venus . En 1975, 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. Más tarde, se lograron misiones de superficie de mucha mayor duración, incluyendo más de seis años de operación en la superficie de Marte por 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 soviética más larga de la historia. Venus y Marte son los dos planetas fuera de la Tierra en los que los humanos han llevado a cabo misiones de superficie con naves espaciales robóticas no tripuladas .
Salyut 1 fue la primera estación espacial de cualquier tipo, lanzada a la órbita baja de la Tierra por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. La Estación Espacial Internacional (ISS) es actualmente la más grande y antigua de las dos estaciones espaciales completamente funcionales actuales, habitada de forma continua desde el año 2000. La otra, la estación espacial Tiangong construida por China, ya está completamente tripulada y 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 UA para entrar en el espacio interestelar . [28]
El vuelo del Apolo 13 pasó por el lado oculto de la Luna a una altitud de 254 kilómetros (158 millas; 137 millas náuticas) sobre la superficie lunar y a 400.171 kilómetros (248.655 millas) de la Tierra, marcando el récord del viaje más lejano que los humanos hayan hecho desde la Tierra en 1970.
El 26 de noviembre de 2022, la Voyager 1 se encontraba a una distancia de 159 UA (23.800 millones de kilómetros; 14.800 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 tripuladas a la órbita de la Tierra y, después, a la Luna. También se enviaron sondas a todo el Sistema Solar conocido y a la órbita solar. En el siglo XXI, se enviaron naves espaciales no tripuladas a órbitas alrededor de Saturno, Júpiter, Marte, Venus y Mercurio, y las naves espaciales más activas en distancias largas, las Voyager 1 y 2, viajaron más de 100 veces la distancia entre la Tierra y el 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. Al 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 alcanzar la superficie de la Tierra. El Sol genera la mayor parte del clima espacial , que puede afectar a los sistemas de generación y transmisión de energía en la Tierra e interferir, e incluso dañar, los satélites y las sondas espaciales. Se han lanzado numerosas naves espaciales dedicadas a observar el Sol, comenzando por el Monte del Telescopio Apolo , y otras más han tenido la observación solar como objetivo secundario. La sonda solar Parker , lanzada en 2018, se acercará al Sol a 1/9 de la órbita de Mercurio.
Mercurio sigue siendo el menos explorado de los planetas terrestres . Hasta 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, programada 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 de Mariner 10 .
Los vuelos a otros planetas del Sistema Solar se realizan con un coste de energía, que se describe mediante el cambio neto en la velocidad de la nave espacial, o delta-v . Debido al delta-v relativamente alto para llegar a Mercurio y su proximidad al Sol, es difícil explorarlo y las órbitas a su alrededor son bastante inestables.
Venus fue el primer objetivo de misiones de sobrevuelo y aterrizaje interplanetarios y, a pesar de uno de los entornos de superficie más hostiles del Sistema Solar, ha recibido más módulos de aterrizaje (casi todos desde la Unión Soviética) que 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 envió datos con éxito. Al Mariner 2 le siguieron varios otros sobrevuelos de múltiples agencias espaciales, a menudo como parte de misiones que utilizan un sobrevuelo de 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 llegar a la superficie de Venus y para 1985 le habían seguido ocho módulos de aterrizaje soviéticos exitosos adicionales 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 lograron mapear la superficie de Venus utilizando un radar para perforar la atmósfera oscurecida.
La exploración espacial se ha utilizado como herramienta para comprender la Tierra como un objeto celeste. Las misiones orbitales pueden proporcionar datos sobre la Tierra que pueden resultar difíciles o imposibles de obtener desde un punto de referencia puramente terrestre.
Por ejemplo, la existencia de los cinturones de radiación de Van Allen era desconocida hasta su descubrimiento por el primer satélite artificial de los Estados Unidos, el Explorer 1. Estos cinturones contienen radiación atrapada por los campos magnéticos de la Tierra, lo que actualmente hace impráctica la construcción de estaciones espaciales habitables por encima de los 1000 km. Después de este temprano e inesperado descubrimiento, se han desplegado una gran cantidad 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 descubierto 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 que se utilizó para la exploración espacial. Tiene la distinción de ser el primer objeto celeste remoto que una nave espacial sobrevoló, orbitó y aterrizó, y el único objeto celeste remoto que haya sido visitado por humanos.
En 1959, los soviéticos obtuvieron las primeras imágenes del lado oculto de la Luna , nunca antes visible 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 una serie de módulos de aterrizaje en la Luna que pudieron obtener datos directamente de la superficie de la Luna; solo cuatro meses después, Surveyor 1 marcó el debut de una exitosa serie de módulos de aterrizaje estadounidenses. Las misiones soviéticas no tripuladas culminaron en 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) regreso automatizado de muestras de suelo extraterrestre a la Tierra. La exploración no tripulada de la Luna continúa con varias naciones desplegando periódicamente orbitadores lunares. Chang'e 4 de China en 2019 y Chang'e 6 en 2024 lograron el primer aterrizaje y retorno de muestras del mundo en el lado oculto de la Luna . En 2023, la sonda india Chandrayaan-3 logró el primer aterrizaje del mundo en la región del 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 un objeto extraterrestre fue orbitado por seres humanos. En 1969, la misión Apolo 11 marcó la primera vez que los seres humanos pusieron un pie en 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 II complete un vuelo tripulado sobre la Luna en 2025, y Artemis III realizará el primer aterrizaje lunar desde Apolo 17, con un lanzamiento programado no antes de 2026. Las misiones robóticas todavía se buscan con vigor.
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 y la India. Desde la década de 1960 se han lanzado hacia Marte decenas de naves espaciales robóticas , incluidos orbitadores , módulos de aterrizaje y exploradores . 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 solo proporcionen una mejor apreciación del Planeta Rojo, sino que también proporcionen una mayor comprensión del pasado y el posible futuro de la Tierra.
La exploración de Marte ha tenido un coste financiero considerable, ya que aproximadamente dos tercios de todas las naves espaciales destinadas a Marte fallan antes de completar sus misiones, y algunas fallan incluso antes de comenzar. Una tasa de fracaso tan alta se puede atribuir a la complejidad y la gran cantidad de variables involucradas 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 generales en la exploración de Marte, India se ha convertido en el primer país en lograr el éxito de su primer intento. La Mars Orbiter Mission (MOM) de la India [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 de un país árabe ha sido realizada por los Emiratos Árabes Unidos. Llamada Emirates Mars Mission , se lanzó el 19 de julio de 2020 y entró en órbita alrededor de Marte el 9 de febrero de 2021. La sonda exploratoria no tripulada se denominó "Hope Probe" y fue enviada a Marte para estudiar su atmósfera en detalle. [38]
La misión espacial rusa Fobos-Grunt , lanzada el 9 de noviembre de 2011, sufrió una falla que la dejó varada en la órbita baja de la Tierra . [39] Su propósito era 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 naves espaciales que viajaran a Marte. [40]
Hasta la llegada de los viajes espaciales , los objetos del cinturón de asteroides eran apenas puntos de luz incluso en los telescopios más grandes, y sus formas y terrenos 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 por 243 Ida en 1993. Ambos se encontraban lo suficientemente cerca de la trayectoria planificada de Galileo a Júpiter como para poder ser visitados a un costo aceptable. El primer aterrizaje en un asteroide lo realizó la sonda NEAR Shoemaker en 2000, después de 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 fue una nave espacial robótica desarrollada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón para traer de regreso a la Tierra una muestra de material del pequeño asteroide cercano a la Tierra 25143 Itokawa para su posterior análisis. Hayabusa fue lanzada 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 en el asteroide dos veces para recolectar muestras. La nave espacial regresó a la Tierra el 13 de junio de 2010.
Desde 1973, la exploración de Júpiter se ha limitado a la visita de una serie de naves espaciales automatizadas de la NASA al planeta. Una gran mayoría de las misiones han sido "sobrevuelos", en los que se han realizado 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 que han entrado en la órbita del planeta. Como se cree que Júpiter sólo tiene un núcleo rocoso relativamente pequeño y no tiene una superficie sólida real, no se puede realizar una misión de aterrizaje.
Para llegar a Júpiter desde la Tierra se necesita 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 baja de la Tierra. [42] Afortunadamente, la ayuda gravitatoria a través de sobrevuelos planetarios se puede utilizar para reducir la energía necesaria 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 conocida.
Saturno ha sido explorado únicamente por 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 por la Pioneer 11 , en 1980 por la Voyager 1 , en 1982 por 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 que orbitan independientemente de diferentes tamaños. La mayor de las lunas es Titán , que tiene 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 del 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 llevado a cabo íntegramente con la sonda Voyager 2 , sin que se hayan planificado otras visitas por el momento. 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 de 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 conocidas previamente, al tiempo que descubrió otras diez lunas desconocidas hasta entonces.
Las imágenes de Urano demostraron tener una apariencia uniforme, sin evidencia de las dramáticas tormentas o bandas atmosféricas evidentes en Júpiter y Saturno. Se requirió un gran esfuerzo incluso para identificar algunas nubes en las imágenes del planeta. La magnetosfera de Urano, sin embargo, resultó ser única, siendo profundamente afectada por la inusual inclinación axial del planeta. En contraste con la apariencia anodina de Urano, se obtuvieron imágenes sorprendentes de las lunas de Urano, incluida la evidencia de que Miranda había sido 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 orbitador de Neptuno , pero no se ha considerado seriamente ninguna otra misión.
Aunque la apariencia extremadamente uniforme de Urano durante la visita de la Voyager 2 en 1986 había llevado a esperar que Neptuno también tuviera pocos fenómenos atmosféricos visibles, la nave espacial descubrió que Neptuno tenía bandas obvias, nubes visibles, auroras e incluso un conspicuo sistema de tormenta anticiclónica rivalizado en tamaño solo por la Gran Mancha Roja de Júpiter . Neptuno también demostró tener los vientos más rápidos de cualquier planeta en el Sistema Solar, medidos hasta 2100 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 previamente conocidas de Neptuno, la Voyager 2 también descubrió cinco lunas previamente desconocidas, una de las cuales, Proteo , 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 significativos 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 difícil en la actualidad). La Voyager 1 podría haber visitado Plutón, pero los controladores optaron en cambio por un sobrevuelo cercano a la luna Titán 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 llamada 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 gravitacional de Júpiter . Su aproximación más cercana a Plutón fue el 14 de julio de 2015; las observaciones científicas de Plutón comenzaron cinco meses antes de la aproximación más cercana y continuaron durante 16 días después del encuentro.
La misión New Horizons también realizó un sobrevuelo del 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 siglos de observaciones, solo unos pocos cometas han sido visitados de cerca. En 1985, el International Cometary Explorer 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 aprender más sobre su estructura y composición y la misión Stardust trajo 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 más amplia Rosetta .
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 humanos (astronáutica del espacio profundo) como mediante naves espaciales robóticas .
Algunas de las mejores candidatas para futuras tecnologías de motores de espacio profundo incluyen la antimateria , la energía nuclear y la propulsión por haz . [49] La propulsión por haz parece ser la mejor candidata para la exploración del espacio profundo disponible actualmente, ya que utiliza física conocida y tecnología conocida que se está 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 con velas ligeras llamadas StarChip , [51] capaces de realizar el viaje al sistema estelar Alpha Centauri a 4,37 años luz de distancia. Fue fundado en 2016 por Yuri Milner , Stephen Hawking y Mark Zuckerberg . [52] [53]
Un artículo de la revista científica Nature sugería el uso de asteroides como puerta de entrada para la exploración espacial, con destino final a Marte. Para que tal enfoque fuera 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"; segundo, "ampliar la duración del vuelo y la capacidad de distancia a distancias cada vez mayores hasta Marte"; y finalmente, "desarrollar mejores vehículos y herramientas robóticas para permitir 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 un gran riesgo de exposición a la radiación.
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 , [54] con el objetivo de aterrizar "la primera mujer y el próximo hombre" en la Luna, específicamente en la región del polo sur lunar . Artemis sería el siguiente paso hacia el objetivo a largo plazo de establecer una presencia sostenible en la Luna, sentando 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 el vehículo de lanzamiento principal para Orion, mientras que se planea usar vehículos de lanzamiento comerciales para lanzar otros elementos de la campaña. [55] La NASA solicitó $ 1.6 mil millones en fondos adicionales para Artemis para el año fiscal 2020, [56] mientras que el Comité de Asignaciones del Senado de los EE. UU. solicitó a la NASA un perfil presupuestario de cinco años [57] que es necesario para la evaluación y aprobación del Congreso de los EE. UU . [58] [59] A partir de 2024, la primera misión Artemis se lanzó en 2022 con la segunda misión, un sobrevuelo lunar tripulado planeado para 2025. [60] La construcción de Lunar Gateway está en marcha con capacidades iniciales establecidas para el período 2025-2027. [61] El primer módulo de aterrizaje CLPS aterrizó en 2024, siendo la primera nave espacial estadounidense en aterrizar desde el Apolo 17. [62 ]
La investigación que realizan las agencias nacionales de exploración espacial, como la NASA y Roscosmos , es una de las razones que citan los partidarios para justificar los gastos del gobierno. Los análisis económicos de los programas de la NASA a menudo mostraban beneficios económicos continuos (como los derivados de la NASA ), generando muchas veces los ingresos del costo del programa. [63] También se argumenta que la exploración espacial conduciría a la extracción de recursos en otros planetas y especialmente asteroides, que contienen miles de millones de dólares en minerales y metales. Tales expediciones podrían generar ingresos sustanciales. [64] Además, se ha argumentado que los programas de exploración espacial ayudan a inspirar a los jóvenes a estudiar ciencias e ingeniería. [65] La exploración espacial también brinda a los científicos la capacidad de realizar experimentos en otros entornos y expandir el conocimiento de la humanidad. [66]
Otra afirmación es que la exploración espacial es una necesidad para la humanidad y que permanecer en la Tierra eventualmente 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 , reconocido físico teórico británico, dijo: "No creo que la raza humana sobreviva los próximos mil años, a menos que nos expandamos al espacio. Hay demasiados accidentes que pueden afectar la vida en un solo planeta. Pero soy optimista. Llegaremos a las estrellas". [67] El autor Arthur C. Clarke (1950) presentó un resumen de las motivaciones para la exploración humana del espacio en su monografía semitécnica de no ficción Vuelo interplanetario . [68] Argumentó 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 de cohetes de la NASA, Wernher von Braun , y su visión de los seres humanos trasladándose más allá de la Tierra. La base de este plan era:
Desarrollar cohetes multietapa capaces de colocar satélites, animales y humanos en el espacio.
Desarrollo de grandes naves espaciales aladas reutilizables 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 ocupada permanentemente que se utilizará como plataforma para observar la Tierra y desde la cual lanzar expediciones al espacio profundo.
Lanzar los primeros vuelos humanos alrededor de la Luna, lo que condujo a los primeros aterrizajes de humanos en la Luna, con la intención de explorar ese cuerpo y establecer bases lunares permanentes.
Montaje y abastecimiento de naves espaciales en órbita terrestre con el fin de enviar humanos a Marte con la intención de eventualmente colonizar ese planeta. [69]
El plan, conocido como el Paradigma de Von Braun, 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 en la exploración espacial hasta bien entrado el siglo XXI, y la NASA incorporó este enfoque en la mayoría de sus proyectos. [69] Los pasos se siguieron sin orden, como se vio 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 descubrieran los confines del universo.
La NASA ha producido una serie de vídeos de anuncios de servicio público que apoyan el concepto de la exploración espacial. [70]
En general, el público estadounidense sigue apoyando en gran medida la exploración espacial, tanto tripulada como no tripulada. Según una encuesta de Associated Press realizada en julio de 2003, el 71% de los ciudadanos estadounidenses estaba de acuerdo con la afirmación de que el programa espacial es "una buena inversión", frente al 21% que no estaba de acuerdo. [71]
La defensa del espacio y la política espacial [72] invocan regularmente la exploración como parte de la naturaleza humana . [73]
El vuelo espacial es el uso de la 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 suele comenzar con el lanzamiento de un cohete , que proporciona el empuje inicial para superar la fuerza de la 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 está sin propulsión como cuando está bajo propulsión, se abarca en el área de estudio denominada 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 variedad de propósitos. Los tipos más comunes incluyen satélites de observación de la Tierra militares (espionaje) y civiles, 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 comercial del espacio por satélite incluyen sistemas de navegación por satélite , televisión por satélite, comunicaciones por satélite (como servicios de Internet) y radio por satélite . El siguiente paso de la comercialización del espacio fue visto como el vuelo espacial humano. El vuelo seguro de humanos hacia y desde el espacio se había convertido en una rutina para la NASA y Rusia. [74] Las naves espaciales reutilizables fueron un desafío de ingeniería completamente nuevo, algo que solo se ve en novelas y películas como Star Trek y La guerra de los mundos. El astronauta Buzz Aldrin apoyó el uso de la fabricación de 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 enorme mercado potencial lo suficientemente grande como para justificar la creación de vehículos de lanzamiento reutilizables". [75] El turismo espacial es un siguiente paso en el uso de vehículos reutilizables en la comercialización del espacio. El propósito de esta forma de viaje espacial es el placer personal.
Las compañías de vuelos espaciales privados como SpaceX y Blue Origin , y las estaciones espaciales comerciales como Axiom Space y la estación espacial comercial Bigelow han cambiado el costo y el panorama general de la exploración espacial, y se espera que continúen haciéndolo en el futuro cercano.
La astrobiología es el estudio interdisciplinario de la vida en el universo, que combina aspectos de la astronomía , la biología y la geología. [76] Se centra principalmente en el estudio del origen , la distribución y la evolución de la vida. También se conoce como exobiología (del griego: έξω, exo , "afuera"). [77] [78] [79] También se ha utilizado el término "xenobiología", pero esto es técnicamente incorrecto porque su terminología significa "biología de los extranjeros". [80] Los astrobiólogos también deben considerar la posibilidad de vida que sea químicamente completamente distinta de cualquier vida encontrada en la Tierra. [81] En el Sistema Solar, algunas de las principales ubicaciones para la astrobiología actual o pasada están en Encélado, Europa, Marte y Titán. [82]
Hasta la fecha, la ocupación humana más prolongada del espacio es la Estación Espacial Internacional , que ha estado en uso continuo durante 24 años y 15 días. El récord de vuelo espacial único de Valeri Polyakov de casi 438 días a bordo de la estación espacial Mir no ha sido superado. Los efectos del espacio sobre la salud han sido bien documentados a través de años de investigación realizados en el campo de la medicina aeroespacial . En esta investigación se han utilizado entornos análogos similares a los experimentados en los viajes espaciales (como los submarinos de aguas profundas) para explorar más a fondo la relación entre el aislamiento y los entornos extremos. [83] Es imperativo mantener 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, por lo que los astronautas deben soportar rigurosos exámenes y pruebas médicas antes de embarcarse en cualquier misión. Sin embargo, la dinámica ambiental de los vuelos espaciales no tarda mucho en comenzar a hacer mella en el cuerpo humano; Por ejemplo, el mareo por movimiento espacial (SMS) , una afección que afecta el sistema neurovestibular y culmina en signos y síntomas leves a severos como vértigo, mareos, fatiga, náuseas y desorientación, afecta a casi todos los viajeros espaciales en sus primeros días en órbita. [83] Los viajes espaciales también pueden tener un impacto en la psique de los miembros de la tripulación, como se delinea en escritos anecdóticos compuestos después de su jubilación. Los viajes espaciales pueden afectar negativamente al reloj biológico natural del cuerpo ( ritmo circadiano ); los patrones de sueño que causan privación del sueño y fatiga; y la interacción social; en consecuencia, residir en un entorno de órbita terrestre baja (LEO) durante un período prolongado de tiempo puede resultar en agotamiento tanto mental como físico. [83] Las estadías prolongadas en el espacio revelan problemas con la pérdida ósea y muscular en baja gravedad, supresión del sistema inmunológico, problemas con la vista y exposición a la radiación. La falta de gravedad hace que el líquido se eleve hacia arriba, lo que puede causar que se acumule presión en el ojo, lo que resulta en problemas de visión; la pérdida de minerales y densidades óseas; desacondicionamiento cardiovascular; y disminución de la resistencia y la masa muscular. [84]
La radiación es un peligro insidioso para la salud de los viajeros espaciales, ya que es invisible y puede causar cáncer. Cuando están por encima del campo magnético de la Tierra, las naves espaciales 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 mejorar mediante el uso de blindaje protector en las naves espaciales, alertas y dosimetría . [85]
Afortunadamente, con los nuevos y rápidamente evolucionados avances tecnológicos, aquellos en el Control de Misión pueden monitorear la salud de sus astronautas más de cerca usando la telemedicina . Uno puede no ser capaz de evadir completamente los efectos fisiológicos del vuelo espacial, pero esos efectos pueden ser mitigados. 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 a bordo pueden ayudar a prevenir la pérdida muscular y reducir el riesgo de desarrollar osteoporosis prematura . [83] [85] Además, se designa un oficial médico de la 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. [85] Aunque las interacciones están destinadas a tener lugar en tiempo real, las comunicaciones entre la tripulación espacial y terrestre pueden retrasarse, a veces hasta 20 minutos [85] , a medida que su distancia entre sí aumenta cuando la nave espacial se aleja más de la órbita terrestre baja; Por eso, 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.
Muchos conceptos pasados y actuales para la exploración y colonización continua del espacio se centran en el regreso a la Luna como un "trampolín" hacia los demás planetas, especialmente Marte. A finales de 2006, la NASA anunció que planeaba construir una base lunar permanente con presencia continua para 2024. [86]
Más allá de los factores técnicos que podrían hacer que la vida en el espacio sea más generalizada, 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 el advenimiento de la tecnología espacial en la segunda mitad del siglo XX, la propiedad de la propiedad en el espacio ha sido turbia, con fuertes argumentos tanto a favor como en contra. En particular, la realización de reclamaciones territoriales nacionales en el espacio ultraterrestre y en cuerpos celestes ha sido específicamente proscrita por el Tratado del Espacio Ultraterrestre , que había sido, a partir de 2012 , ratificado por todas las naciones espaciales . [87] La colonización espacial, también llamada asentamiento espacial y humanización espacial, sería la habitación humana autónoma (autosuficiente) permanente de lugares fuera de la Tierra, especialmente de satélites naturales o planetas como la Luna o Marte , utilizando cantidades significativas de utilización de recursos in situ .[update]
La participación y representación de la humanidad en el espacio ha sido un problema desde la primera fase de la exploración espacial. [88] Algunos derechos de los países no espaciales han sido asegurados en su mayoría a través del derecho espacial internacional , declarando el espacio como " provincia de toda la humanidad ", entendiendo los vuelos espaciales como su recurso, aunque el hecho de compartir el espacio para toda la humanidad todavía es criticado como imperialista y deficiente. [88] Además de la inclusión internacional, la inclusión de mujeres y personas de color también ha sido deficiente. Para alcanzar un vuelo espacial más inclusivo, en los últimos años se han formado algunas organizaciones como la Justspace Alliance [88] y la IAU Featured Inclusive Astronomy [89] .
La primera mujer en ir al espacio fue Valentina Tereshkova . Voló en 1963, pero no fue hasta la década de 1980 que otra mujer volvió a entrar en el 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 de la demora en permitir que las mujeres se unan a las tripulaciones espaciales. [ cita requerida ] Después de que la regla cambiara, Svetlana Savitskaya se convirtió en la segunda mujer en ir al espacio, 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 los Estados Unidos.
Desde entonces, otros once países han permitido la presencia de mujeres astronautas. La primera caminata espacial exclusivamente femenina se produjo en 2018, con la participación de Christina Koch y Jessica Meir . Ambas habían participado previamente en caminatas espaciales con la NASA. La primera mujer en ir a la Luna está prevista para 2026.
A pesar de estos avances, las mujeres están subrepresentadas entre los astronautas y, especialmente, entre los cosmonautas. Entre los problemas que impiden a las posibles candidatas acceder a los programas y limitan las misiones espaciales a las que pueden acceder se encuentran los siguientes:
El arte en y desde el espacio abarca desde señales, capturas y arreglos 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 Space Oddity de Chris Hadfield 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 autóctona 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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