REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA. VICERRECTORADO ACADÉMICO. FACULTAD DE INGENIERÍA. ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL. CATEDRA: PROYECTOS INDUSTRIALES. UNIDAD IV: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA SONDA ESPACIAL KABOD. AUTOR: AYALA HARIANNE. C.I.29.505.635. II1111S. CUIDAD OJEDA, 16 DE JULIO DEL 2022. Estudio de Factibilidad de la Sonda Espacial Kabod. 1. Factibilidad Técnica. Características técnicas. Kabod es una sonda tripulada de tres que orbitará alrededor de una de las lunas de Júpiter, Europa, equipada con múltiples sensores con los que recogerá información tanto de la superficie como de su atmósfera. Y no se quedará corta en equipamiento: hablamos de una sonda con un peso unos kilos por encima de las siete toneladas, debido que debe albergar personas en su interior por lo que estará equipada las instalaciones necesarias para la tripulación, energía eléctrica, control térmico, navegación orbital y propulsión, computación, comunicaciones, y, no puede faltar, soporte medioambiental y de vida. Llevar un objeto de ese peso a la distancia a la que se encuentra Europa es un desafío más que considerable. La luna de Júpiter, Europa, se encuentra a aproximadamente 630 millones de kilómetros de la Tierra, y se estima que el viaje durará entre cuatro a cinco años. Debido a la presencia de un enorme océano de agua líquida debajo de su cubierta helada, Europa se considera una de las principales candidatas para sustentar vida en nuestro Sistema Solar, debido a esto, es el objeto de investigación en esta misión. Entre los objetivos de Kabod se encuentran obtener imágenes de alta resolución de la superficie de Europa, determinar su composición, buscar signos de actividad geológica, medir el grosor de su capa de hielo y determinar la profundidad y salinidad de su océano. Viabilidad de construcción. La sonda Kabod debe constar con un sistema de propulsión adecuada que permite mantener su curso con precisión, debería estar diseñada con materiales que puedan contrarrestar el calor; una sonda espacial siempre llega más allá del campo magnético de la Tierra, por lo que existe el riesgo de atravesar una tormenta solar que apague los ordenadores, en este caso, incluso si el material de la sonda es resistente a la radiación, debería haber ordenadores de repuesto por si alguno falla. Se necesitan de una red de comunicación espacial, el seguimiento y la retransmisión de datos solo funcionarán si hay una red espacial que les permita comunicarse con objetos cercanos a la Tierra. Combustible para la sonda espacial una de las alternativas que ya se ha utilizado es los paneles solares, de la misma forma se debe la generación de energía de radioisótopo. Aterrizaje en una atmósfera distinta, para que una sonda espacial pueda aterrizar sin problemas sobre una superficie, debe reducir la velocidad de órbita, en estos casos, se va a utilizar: airbags que saltan cuando la sonda alcanza la superficie para suavizar el aterrizaje; cohetes, cuando la sonda espacial se acerca a la superficie, se dispara un cohete para ralentizarla; aero-shell, una carcasa a prueba de calor que alberga la frágil sonda espacial en su interior; paracaídas, se lanzan cuando la nave ha superado temperaturas muy altas; desacelerador supersónico inflable y aerodinámico, se utiliza para aterrizar un cargamento en la superficie. Viabilidad de funcionamiento. La sonda necesita un gran impulso inicial para salir de la tracción gravitacional de nuestro planeta. Entonces, la sonda sale como un cohete y cuando está fuera de nuestra atmósfera ya no hay una fuerza que la frene. Tiene más libertad, pero no se desplazará en línea recta, sino que sigue ciertas trayectorias cercanas. Los especialistas planifican una ruta para aprovechar la asistencia gravitacional de otros planetas hasta que la sonda se acerque más a su objetivo y se inserte en su órbita, en este caso el satélite Europa. La sonda permanecería primero un mes en órbita de Europa fotografiando la superficie mediante la cámara de alta resolución para identificar posibles lugares de aterrizaje. Posteriormente utilizaría un motor de combustible sólido para frenar la velocidad orbital de 1,4 km/s y descender hasta la superficie. La sonda caería libremente hasta los 4 kilómetros de altura hasta alcanzar una velocidad de unos 300 km/h, momento en el cual se encenderían nueve propulsores de hidrazina. En la fase final de aterrizaje se emplearía un radar láser LIDAR para identificar posibles obstáculos y permitir un aterrizaje de precisión en una zona de 10 x 10 metros. La velocidad final de descenso sería de unos 2 km/h como máximo. Kabod sería capaz de estudiar la superficie de Europa durante uno o dos meses usando un brazo robot y un taladro para analizar muestras de hasta 30 centímetros de profundidad, el cual podrá ser manejado de forma automática como de forma manual. Para garantizar un suministro eléctrico estable estaría equipada con dos generadores de radioisótopos. Visión Futurista. Aunque el coste de las misiones espaciales es altamente elevado, sus implicaciones sobre la humanidad pueden llegar a ser positivas. La Tierra y las formas de vida que han pasado por esta han estado constantemente expuestas a diferentes eventos climáticos de extinción. Y, la consecuencia directa de la mala gestión que el ser humano de los países más desarrollados está haciendo de los escasos recursos de la Tierra. Para ello, el punto clave pasa por evitar las migraciones climáticas y, para ello, habrá que mejorar los sistemas de filtración de agua en lugares tensionados por la escasez de esta. Así, la tecnología espacial de filtrado de agua será menos costosa y podría ser la solución. El principal objetivo que persigue la sonda espacial Kabod es que sea tripulada por tres especialistas para poder llegar a la luna Europa, para determinar la composición del satélite, buscar signos de actividad geológica, medir el grosor de su capa de hielo y determinar la profundidad y salinidad de su océano. Hasta ahora no se cuanta con datos que certifique que esto se ha logrado, siendo Kabod la primera sonda tripulada que sea desarrollado, aunque tiene un desafío técnico muy grande debido al mayor peso que adquiere y la seguridad que debe poseer para resguardar la vida de los tres especialistas de la misión. Desafío técnico. Júpiter es un planeta muy especial. Es el más grande en el Sistema Solar y es muy importante por su la atracción gravitatoria, su rápida velocidad de rotación y su gran campo magnético. Cualquier cuerpo que se acerca a este planeta, como rocas o cometas, saldrá disparado. Además, es muy peligroso acercarse a Júpiter por sus grandes tormentas y huracanes. Por seguridad, esta se debe desplazar en una órbita elíptica, no circular. Por otro lado, normalmente, una sonda es del tamaño de un auto y no es lo suficientemente grande para ser tripulada. Los especialistas tratan de preparar sondas livianas y pequeñas, porque a mayor tamaño y peso, necesitarán más energía. Gracias a esto se deben considera la estructura de la sonda, el equipamiento y la energía del mismo. 2. Factibilidad Económica. Inversión. La inversión para el logro del proyecto Kabod, se estima que se debe constar con un presupuesto de 600 millones de dólar incluyendo las operaciones y análisis de datos, es un contraste muy grande en comparación con el programa actual de la SpaceX que permite reducir el coste de lanzamiento y transporte de la Europa Clipper a 178 millones de dólares. Cabe destacar que la magnitud de costo de la sonda Kabod, es que es tripulada y debido a esto sus dimensiones deben ser más grandes, además, esta debe de constar con los elementos necesario para resguardar y albergar personas en su interior. Por otro lado, se evalúa el proyecto a nivel económico y se determina que la distancia para llegar a los puntos más cercanos de interés es extremadamente grande. Esto implica viajes muy largos que demandarán combustible, alimentos, etc. Esto lleva a pensar en métodos de ahorro de energía, como la hibernación para los tripulantes es el método más óptimo para la realización de esta misión. Costos Directos. Paneles solares. Combustible. Cohetes. Instrumental de observación, tales como cámaras fotográficas, o analizadores de espectro. Equipos de comunicación, consistente en diversos tipos de antenas para transmitir la información recolectada de vuelta a la Tierra. Equipo de expertos. Costos Indirectos. Alquiler de edificio. Pago de gerentes, administradores y personal de vigilancia. Inversión de publicidad. Compra de artículos de limpieza o consumo. Gastos de oficina. Gasto de organización, administración y dirección. Rentabilidad. Se estima se observará la rentabilidad de este en un plazo de, entre 4 a 8 años de su lanzamiento, debido a que los datos tecnológicos como información del espacio de exploración, permitirá continuar la innovación tecnológica espacial moderna, como una posibilidad de progreso y fortuna, enriquecida por la sinergia de avances en la inteligencia artificial, miniaturización en satélites, actualización en la regulación internacional, apoyo gubernamental, e interés público. Incluso permite la ampliación telecomunicaciones, computación en la nube, el “internet de las cosas”, manufacturas espaciales, transporte automatizado y viaje espacial de punto a punto. Siendo esta una base que nos demuestra que la sonda Kabod es rentable a largo plazo gracias a la información que se obtendrá del satélite Europa. Además, será la primera sonda espacial tripulada. Recuperación de inversión. Invertir recursos financieros y técnicos para estimular los esfuerzos dentro del sector privado para desarrollar y demostrar capacidades de transporte espacial seguro, confiable y rentable, es parte de los ingredientes de las políticas y directivas espaciales. La receta política busca hornear un ambiente económico y un marco legal que incentiven a un panorama más diverso de inversiones e inversores espaciales, moviéndose de una demanda de productos espaciales compuesta casi en su totalidad por entidades gubernamentales y las telecomunicaciones. La industria espacial moderna cuenta con 862 compañías de todo el mundo recibiendo un financiamiento cumulativo privado de $135.2 billones de dólares desde 2004. Se estima que la recuperación de la inversión en un promedio de 3 a 4 años de su lanzamiento, siendo la base de su recuperación los avances tecnológicos cuando se obtengan imágenes y muestras del satélite Europa, siendo este un precedente para humanidad y la historia.
