Exploración espacial

Se dice que el primer telescopio fue inventado en 1608 en los Países Bajos por un fabricante de lentes llamado Hans Lippershey , pero su primer uso registrado en astronomía fue por Galileo Galilei en 1609. ^{[ 7 ]} 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 . ^{[ 8 ]}

A continuación, y durante los siglos siguientes , se sucedieron una serie de descubrimientos en el Sistema Solar (y más allá) : las montañas de la Luna , las fases de Venus , los satélites principales de Júpiter y Saturno , los anillos de Saturno , muchos cometas , los asteroides , los nuevos planetas Urano y Neptuno , y muchos satélites más .

El Observatorio Astronómico Orbital 2 fue el primer telescopio espacial lanzado en 1968, ^{[ 9 ]} pero el lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble en 1990 ^{[ 10 ]} marcó un hito. Al 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 ^{[ 11 ]} y más de 100 mil millones de planetas . ^{[ 12 ]} Hay al menos 2 billones de galaxias en el universo observable . ^{[ 13 ] [ 14 ]} HD1 es el objeto conocido más distante de la Tierra, reportado a 33.4 mil millones de años luz de distancia. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

MW 18014 fue un lanzamiento de prueba del 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 fabricado por el hombre en llegar al espacio exterior , alcanzando un apogeo de 176 kilómetros, ^{[ 21 ]} muy por encima de la línea de Kármán . ^{[ 22 ]} 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 . ^{[ 23 ]} En 1949, el Bumper-WAC alcanzó una altitud de 393 kilómetros (244 millas) , convirtiéndose en el primer objeto fabricado por el hombre en entrar al espacio, según la NASA . ^{[ 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 aproximadamente 83 kg (183 lb) y se cree que orbitó la Tierra a una altura de unos 250 km (160 mi) . Contaba con dos transmisores de radio (de 20 y 40 MHz) que emitían señales que podían ser escuchadas por radios de todo el mundo. El análisis de estas señales 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 las señales. Los resultados indicaron que el satélite no fue perforado por un meteorito . El Sputnik 1 fue lanzado por un cohete R-7 y se desintegró al reingresar a la atmósfera el 3 de enero de 1958.     

El primer vuelo espacial tripulado exitoso fue el Vostok 1 ("Este 1"), que transportó al cosmonauta ruso Yuri Gagarin , de 27 años , el 12 de abril de 1961. La nave completó una órbita alrededor del globo, con una duración aproximada de 1 hora y 48 minutos. El vuelo de Gagarin tuvo gran repercusión mundial; 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 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, entrando en una órbita lunar el 3 de abril de 1966. ^{[ 27 ]}

El primer alunizaje tripulado en otro cuerpo celeste lo realizó el Apolo 11 el 20 de julio de 1969, aterrizando en la Luna. En total, seis naves espaciales tripuladas han aterrizado en la Luna desde 1969 hasta el último alunizaje tripulado en 1972.

El primer sobrevuelo interplanetario fue el de Venus por la sonda Venera 1 en 1961 , aunque el sobrevuelo de Venus por la Mariner 2 en 1962 fue el primero en enviar datos (aproximación más cercana a 34.773 kilómetros). La Pioneer 6 fue el primer satélite en orbitar el Sol , lanzado el 16 de diciembre de 1965. Los demás planetas fueron sobrevolados por primera vez en 1965 por la Mariner 4 ( Marte) , en 1973 por la Pioneer 10 ( Júpiter) , en 1974 por la Mariner 10 ( Mercurio) , en 1979 por la Pioneer 11 ( Saturno) , en 1986 por la Voyager 2 (Urano) y en 1989 por la Voyager 2 (Neptuno ). En 2015, los planetas enanos Ceres y Plutón fueron orbitados por la Dawn y sobrevolados por la 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 limitados de la superficie de otro planeta fue el aterrizaje de Venera 7 en 1970 , que envió datos a la Tierra durante 23 minutos desde Venus . En 1975, Venera 9 fue la primera en enviar imágenes desde la superficie de otro planeta, enviando imágenes desde Venus. En 1971, la misión Mars 3 logró el primer aterrizaje suave en Marte, enviando datos durante casi 20 segundos. Posteriormente, 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 realizado misiones de 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 (EEI) es actualmente la más grande y antigua de las dos estaciones espaciales plenamente operativas, habitada de forma continua desde el año 2000. La otra, la estación espacial Tiangong, construida por China, está ahora completamente tripulada y operativa.

La Voyager 1 se convirtió en el primer objeto creado por el hombre en abandonar el Sistema Solar y adentrarse en el espacio interestelar el 25 de agosto de 2012. La sonda cruzó la heliopausa a 121 UA para entrar en el espacio interestelar . ^{[ 28 ]}

En 1970, el vuelo del 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, estableciendo el récord de la mayor distancia que los humanos habían recorrido desde la Tierra hasta el sobrevuelo lunar de Artemis II en abril de 2026, que se situó a 406.773 km (252.757 millas) de la Tierra en su punto más lejano.  

A fecha de 9 de febrero de 2025  La Voyager 1 se encontraba a una distancia de 166,4 UA (24.890 millones de km; 15.470 millones de millas) de la Tierra. ^{[ 29 ]} Es el objeto hecho por el hombre más distante de la Tierra. ^{[ 30 ]}     

El Sol es un objetivo principal de la exploración espacial. Al estar por encima de la atmósfera y del campo magnético terrestre, tiene acceso al viento solar y a las radiaciones infrarrojas y ultravioletas que no pueden llegar a la superficie terrestre. 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 con, e incluso dañar, satélites y sondas espaciales. Se han lanzado numerosas naves espaciales dedicadas a la observación del Sol, comenzando con el Telescopio Apolo , y otras han tenido la observación solar como objetivo secundario. La sonda solar Parker , lanzada en 2018, se acercará al Sol hasta situarse a una novena parte de la órbita de Mercurio.

Mercurio sigue siendo el planeta terrestre menos explorado . Hasta mayo de 2013, las misiones Mariner 10 y MESSENGER eran las únicas que habían 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, con llegada prevista para 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 a un costo energético, que se describe mediante el cambio neto de velocidad de la nave espacial, o delta-v . Debido al delta-v relativamente alto necesario para alcanzar Mercurio y su proximidad al Sol, su exploración resulta difícil y las órbitas a su alrededor son bastante inestables.

Venus fue el primer objetivo de las misiones interplanetarias de sobrevuelo y aterrizaje y, a pesar de tener uno de los entornos superficiales más hostiles del Sistema Solar, ha recibido más módulos de aterrizaje (casi todos de la Unión Soviética) que cualquier otro planeta del Sistema Solar. El primer sobrevuelo fue el de la Venera 1 en 1961 , aunque la Mariner 2 de 1962 fue la primera en enviar datos con éxito. A la Mariner 2 le siguieron varios sobrevuelos más realizados por diversas agencias espaciales, a menudo como parte de misiones que utilizaban un sobrevuelo de Venus para proporcionar asistencia gravitatoria en ruta hacia otros cuerpos celestes. En 1967, la Venera 4 se convirtió en la primera sonda en entrar y examinar directamente la atmósfera de Venus. En 1970, la Venera 7 se convirtió en el primer módulo de aterrizaje que llegó con éxito a la superficie de Venus y, para 1985, le habían seguido ocho módulos de aterrizaje soviéticos más que proporcionaron imágenes y otros datos directos de la superficie. A partir de 1975, con el orbitador soviético Venera 9 , se han enviado unas diez misiones orbitales exitosas a Venus, incluidas misiones posteriores que pudieron cartografiar la superficie de Venus utilizando radar para penetrar la atmósfera que la oscurecía.   

La exploración espacial se ha utilizado como herramienta para comprender la Tierra como objeto celeste. Las misiones orbitales pueden proporcionar datos sobre la Tierra que serían 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 Estados Unidos, el Explorer 1. Estos cinturones contienen radiación atrapada por los campos magnéticos de la Tierra, lo que actualmente hace  inviable la construcción de estaciones espaciales habitables a más de 1000 km de altitud. Tras este inesperado descubrimiento inicial, se han desplegado numerosos satélites de observación terrestre específicamente para explorar la Tierra desde el espacio. Estos satélites han contribuido significativamente a la comprensión de diversos fenómenos terrestres. Por ejemplo, el agujero en la capa de ozono fue descubierto por un satélite artificial que exploraba la atmósfera terrestre, y los satélites han permitido el descubrimiento de yacimientos arqueológicos o formaciones geológicas que de otro modo habrían sido difíciles o imposibles de identificar.

Luna

La Luna fue el primer cuerpo celeste en ser objeto de exploración espacial. Ostenta la distinción de ser el primer objeto celeste remoto sobre el que volaron, orbitaron y aterrizaron naves espaciales, y el único objeto celeste remoto que ha sido visitado por seres humanos.

En 1959, los soviéticos obtuvieron las primeras imágenes de la cara oculta 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 varios módulos de aterrizaje en la Luna que pudieron obtener datos directamente de la superficie lunar; 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) retorno automatizado de muestras de suelo extraterrestre a la Tierra. La exploración no tripulada de la Luna continúa con varias naciones que despliegan periódicamente orbitadores lunares. Chang'e 4 de China en 2019 y Chang'e 6 en 2024 lograron el primer aterrizaje y retorno de muestras en la cara oculta de la Luna . En 2023, la misión india Chandrayaan-3 logró el primer alunizaje del mundo en la región del polo sur lunar .

La exploración tripulada de la Luna comenzó en 1968 con la misión Apolo 8 , que logró orbitar la Luna, siendo la primera vez que un objeto extraterrestre era orbitado por humanos. En 1969, la misión Apolo 11 marcó la primera vez que los humanos pisaron otro mundo. La exploración tripulada de la Luna no se prolongó mucho. La misión Apolo 17 en 1972 marcó el sexto alunizaje y la visita humana más reciente. Artemis II completó un sobrevuelo tripulado de la Luna en 2026, y Artemis IV , prevista para 2028, será el primer alunizaje desde Apolo 17. Las misiones robóticas aún se desarrollan con gran dinamismo.

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. Decenas de naves espaciales robóticas , incluyendo orbitadores , módulos de aterrizaje y vehículos exploradores , han sido lanzadas hacia Marte desde la década de 1960. 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 permitan una mejor comprensión del Planeta Rojo, sino que también aporten una mayor comprensión del pasado y el posible futuro de la Tierra.

La exploración de Marte ha tenido un costo 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. Esta alta tasa de fallas puede atribuirse 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 con una dieta de sondas a Marte. Este fenómeno también se conoce informalmente como la " Maldición de Marte ". ^{[ 32 ]} En contraste con las altas tasas de fallas generales en la exploración de Marte, India se ha convertido en el primer país en lograr el éxito en su intento inaugural. La Misión Orbital a Marte (MOM) de 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 realizada por un país árabe fue emprendida por los Emiratos Árabes Unidos. Denominada Misión Emirates 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 se llamó "Sonda Hope" y fue enviada a Marte para estudiar su atmósfera en detalle. ^{[ 38 ]}

Hasta la llegada de los viajes espaciales , los objetos del cinturón de asteroides eran apenas puntos de luz visibles incluso con los telescopios más grandes, y sus formas y terrenos seguían siendo un misterio. Varias sondas han visitado asteroides, la primera de las cuales fue Galileo , que sobrevoló dos: 951 Gaspra en 1991, seguido de 243 Ida en 1993. Ambos se encontraban lo suficientemente cerca de la trayectoria prevista de Galileo hacia Júpiter como para que su visita tuviera un coste aceptable. El primer aterrizaje en un asteroide lo realizó la sonda NEAR Shoemaker en el año 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 fue una nave espacial robótica desarrollada por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) paraa la Tierra una muestra del pequeño asteroide cercano a la Tierra 25143 Itokawa para su posterior análisis. Hayabusa fue lanzada el 9 de mayo de 2003 y se acopló a Itokawa a mediados de septiembre de 2005. Tras su llegada a Itokawa, Hayabusa estudió la forma, la rotación, 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.

La exploración de Júpiter se ha limitado a las visitas de varias naves espaciales automatizadas de la NASA desde 1973. La gran mayoría de estas misiones han sido sobrevuelos, en los que se realizan observaciones detalladas sin que la sonda aterrice ni entre en órbita, como en los programas Pioneer y Voyager . Las naves Galileo y Juno son las únicas que han entrado en la órbita del planeta. Dado que se cree que Júpiter tiene un núcleo rocoso relativamente pequeño y carece de una superficie sólida, una misión de aterrizaje está descartada.

Para llegar a Júpiter desde la Tierra se requiere un delta-v de 9,2  km/s, ^{[ 41 ]} comparable a los 9,7  km/s necesarios para alcanzar la órbita terrestre baja. ^{[ 42 ]} Afortunadamente, se pueden utilizar asistencias gravitatorias mediante sobrevuelos planetarios para reducir la energía necesaria en el lanzamiento para llegar a Júpiter, aunque a costa de una duración de vuelo significativamente mayor. ^{[ 41 ]}

Júpiter tiene 95 lunas conocidas , muchas de las cuales tienen relativamente poca información disponible.

Saturno solo ha sido explorado mediante naves espaciales no tripuladas lanzadas por la NASA, incluyendo una misión ( Cassini-Huygens ) planificada y ejecutada en cooperación con otras agencias espaciales. Estas misiones consisten en sobrevuelos realizados 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 sus anillos están formados por una gran cantidad de objetos de diversos tamaños que orbitan independientemente. La mayor de ellas es Titán , la única luna del Sistema Solar con una atmósfera más densa y espesa que la de la Tierra. Además, Titán es el único objeto del Sistema Solar exterior que ha sido explorado con un módulo de aterrizaje, la sonda Huygens , desplegada por la nave Cassini .

La exploración de Urano se ha realizado completamente a través de la sonda Voyager 2. Sin embargo, existen planes para que la misión china Tianwen 4 lo visite o a Calisto. ^{[ 43 ]} 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 acercamiento más cercano a Urano ocurrió el 24 de enero de 1986. Voyager 2 estudió la atmósfera y magnetosfera únicas del planeta . Voyager 2 también examinó su sistema de anillos y las lunas de Urano , incluidas las cinco lunas previamente conocidas, mientras que descubrió diez lunas adicionales previamente desconocidas.

Las imágenes de Urano mostraron una apariencia uniforme, sin evidencia de las dramáticas tormentas ni las bandas atmosféricas que se observan en Júpiter y Saturno. Incluso identificar algunas nubes en las imágenes del planeta requirió un gran esfuerzo. Sin embargo, la magnetosfera de Urano resultó ser única, profundamente afectada por la inusual inclinación axial del planeta. En contraste con la apariencia anodina del propio Urano, se obtuvieron imágenes impactantes de sus lunas, incluyendo evidencia de que Miranda había tenido una actividad geológica inusual.

La exploración de Neptuno comenzó con el sobrevuelo de la Voyager 2 el 25 de agosto de 1989 , la única visita al sistema. Se ha hablado de la posibilidad de una sonda orbital a Neptuno , pero no se han considerado seriamente otras misiones.

Aunque la apariencia extremadamente uniforme de Urano durante la visita de la Voyager 2 en 1986 había generado expectativas de que Neptuno también tendría pocos fenómenos atmosféricos visibles, la nave espacial encontró que Neptuno tenía bandas evidentes, nubes visibles, auroras e incluso un sistema de tormenta anticiclónica conspicuo cuyo tamaño solo era comparable al de la Gran Mancha Roja de Júpiter . Neptuno también demostró tener los vientos más rápidos de cualquier planeta del Sistema Solar, medidos hasta 2100  km/h. ^{[ 44 ]} 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, Proteo , resultó ser la última luna más grande del sistema. Los datos de Voyager 2 respaldaron la idea de que la luna más grande de Neptuno, Tritón , es un objeto capturado del cinturón de Kuiper . ^{[ 45 ]}

El planeta enano Plutón presenta desafíos significativos para las naves espaciales debido a su gran distancia de la Tierra (lo que requiere alta velocidad para tiempos de viaje razonables) y su pequeña masa (lo que dificulta su captura en órbita en la actualidad). La Voyager 1 podría haber visitado Plutón, pero los controladores optaron en cambio por un sobrevuelo cercano de 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 alcanzar Plutón. ^{[ 46 ]}

Tras una intensa batalla política, la misión a Plutón denominada New Horizons recibió financiación del gobierno de Estados Unidos en 2003. ^{[ 47 ]} New Horizons se lanzó con éxito el 19 de enero de 2006. A principios de 2007, la nave aprovechó la asistencia gravitatoria de Júpiter . Su máximo acercamiento a Plutón tuvo lugar 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 realizó un sobrevuelo del pequeño planetesimal Arrokoth , en el cinturón de Kuiper , en 2019. Esta fue su primera misión extendida. ^{[ 48 ]}

Aunque muchos cometas han sido estudiados desde la Tierra, a veces con siglos de observaciones, solo unos pocos 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 impactó contra 9P/Tempel para obtener más información 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 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. ^{[ 49 ]} La exploración física del espacio se lleva a cabo tanto mediante vuelos espaciales tripulados (astronáutica del espacio profundo) como mediante naves espaciales robóticas .

Algunos de los mejores candidatos para futuras tecnologías de motores para el espacio profundo incluyen la antimateria , la energía nuclear y la propulsión por haz . ^{[ 50 ]} La propulsión por haz parece ser el mejor candidato para la exploración del espacio profundo disponible actualmente, ya que utiliza física conocida y tecnología conocida que se está desarrollando para otros fines. ^{[ 51 ]}

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 de luz llamada StarChip , ^{[ 52 ]} capaz de realizar el viaje al sistema estelar Alfa Centauri a 4,37 años luz de distancia. Fue fundado en 2016 por Yuri Milner , Stephen Hawking y Mark Zuckerberg . ^{[ 53 ] [ 54 ]}

Un artículo de la revista científica Nature sugirió el uso de asteroides como puerta de entrada para la exploración espacial, con Marte como destino final. Para que este enfoque sea viable, se deben cumplir tres requisitos: primero, «un estudio exhaustivo de asteroides para encontrar miles de cuerpos cercanos aptos para la visita de astronautas»; segundo, «aumentar la duración y la distancia de vuelo hasta alcanzar rangos cada vez mayores, llegando incluso hasta Marte»; y finalmente, «desarrollar mejores vehículos y herramientas robóticas que permitan a los astronautas explorar un asteroide independientemente de su tamaño, forma o rotación». Además, el uso de asteroides proporcionaría a los astronautas protección contra los rayos cósmicos galácticos, y las tripulaciones de las misiones 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 comerciales estadounidenses de vuelos espaciales y socios internacionales como la ESA , ^{[ 55 ]} con el objetivo de llevar a la Luna a "la primera mujer y al próximo hombre", específicamente a 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, eventualmente, 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 el uso de vehículos de lanzamiento comerciales para lanzar otros elementos de la campaña. ^{[ 56 ]} La NASA solicitó $ 1.6 mil millones en financiamiento adicional para Artemis para el año fiscal 2020, ^{[ 57 ]} mientras que el Comité de Asignaciones del Senado de los Estados Unidos solicitó a la NASA un perfil de presupuesto de cinco años ^{[ 58 ]} que es necesario para la evaluación y aprobación por el Congreso de los Estados Unidos . ^{[ 59 ] [ 60 ]} A partir de 2026, la primera misión Artemis se lanzó en 2022 y la segunda misión, un sobrevuelo lunar tripulado, se lanzó en abril de 2026. ^{[ 61 ]} La construcción del Lunar Gateway está en marcha y las capacidades iniciales están previstas para el período 2025-2027. ^{[ 62 ]} El primer módulo de aterrizaje CLPS aterrizó en 2024, lo que marcó la primera nave espacial estadounidense en aterrizar desde el Apolo 17. ^{[ 63 ]}

La defensa del espacio y la política espacial ^{[ 73 ]} invocan regularmente la exploración como una naturaleza humana . ^{[ 74 ]}

Los vuelos espaciales consisten en el uso de la tecnología espacial para lograr el vuelo de naves espaciales hacia el espacio exterior y a través de él.

Los vuelos espaciales se utilizan en la exploración espacial, así como 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 generalmente comienza con el lanzamiento de un cohete , que proporciona el impulso inicial para vencer 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 en reposo como con propulsión, se estudia en el campo de la astrodinámica . Algunas naves espaciales permanecen en el espacio indefinidamente, otras se desintegran durante la reentrada atmosférica y otras alcanzan la superficie de un planeta o la Luna para aterrizar o impactar.

Los satélites se utilizan para una gran variedad de propósitos. Entre los tipos más comunes se incluyen los satélites militares (de espionaje) y civiles de observación de la Tierra, los satélites de comunicaciones, los satélites de navegación, los satélites meteorológicos y los 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. 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 en la comercialización del espacio se consideró el vuelo espacial tripulado. Transportar humanos de forma segura hacia y desde el espacio se había convertido en una rutina para la NASA y Rusia. ^{[ 75 ]} Las naves espaciales reutilizables representaban un desafío de ingeniería completamente nuevo, algo que solo se veía en novelas y películas como Star Trek y La guerra de los mundos. El astronauta Buzz Aldrin apoyó el uso de un vehículo reutilizable como el transbordador espacial. Aldrin sostenía 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". ^{[ 76 ]} 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 empresas privadas de vuelos espaciales, como SpaceX y Blue Origin , y las estaciones espaciales comerciales, como Axiom Space y la Estación Espacial Comercial Bigelow, han cambiado el coste y el panorama general de la exploración espacial, y se espera que sigan haciéndolo en un futuro próximo.

La astrobiología es el estudio interdisciplinario de la vida en el universo, que combina aspectos de la astronomía , la biología y la geología. ^{[ 77 ]} Se centra principalmente en el estudio del origen , la distribución y la evolución de la vida. También se la conoce como exobiología (del griego: έξω, exo , "fuera"). ^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]} También se ha utilizado el término "xenobiología", pero técnicamente es incorrecto porque su terminología significa "biología de los extranjeros". ^{[ 81 ]} Los astrobiólogos también deben considerar la posibilidad de vida químicamente completamente distinta de cualquier vida encontrada en la Tierra. ^{[ 82 ]} En el Sistema Solar, algunos de los lugares principales para la astrobiología actual o pasada son Encélado, Europa, Marte y Titán. ^{[ 83 ]}

Hasta la fecha, la ocupación humana más larga del espacio es la Estación Espacial Internacional que ha estado en uso continuo durante 25 años, 262 días . El récord de vuelo espacial individual de Valeri Polyakov 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 . Entornos análogos similares a los experimentados en los viajes espaciales (como los submarinos de aguas profundas), se han utilizado en esta investigación para explorar más la relación entre el aislamiento y los entornos extremos. ^{[ 84 ]} Es imperativo que se mantenga la salud de la tripulación, ya que cualquier desviación de la línea base puede comprometer la integridad de la misión, así como la seguridad de la tripulación, por lo que los astronautas deben someterse a rigurosos exámenes y pruebas médicas antes de embarcarse en cualquier misión. Sin embargo, no pasa mucho tiempo para que la dinámica ambiental del vuelo espacial comience a pasar factura al cuerpo humano; Por ejemplo, el mareo espacial (SMS) , una condición que afecta el sistema neurovestibular y culmina en signos y síntomas de leves a graves como vértigo, mareo, fatiga, náuseas y desorientación, afecta a casi todos los viajeros espaciales durante sus primeros días en órbita. ^{[ 84 ]} Los viajes espaciales también pueden tener un 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 el reloj biológico natural del cuerpo ( ritmo circadiano ); los patrones de sueño causando privación del sueño y fatiga; y la interacción social; en consecuencia, residir en un entorno de órbita terrestre baja (LEO) durante un período prolongado puede resultar en agotamiento tanto mental como físico. ^{[ 84 ]} Las estancias prolongadas en el espacio revelan problemas con la pérdida de hueso y músculo en baja gravedad, supresión del sistema inmunológico, problemas con la vista y exposición a la radiación. La falta de gravedad hace que el líquido suba, 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. ^{[ 85 ]}  

La radiación representa un peligro insidioso para la salud de los viajeros espaciales, ya que es invisible y puede causar cáncer. Al estar por encima del campo magnético terrestre, las naves espaciales ya no están protegidas de la radiación solar; el peligro de la radiación es aún mayor en el espacio profundo. Los riesgos de la radiación pueden mitigarse mediante el blindaje protector de las naves espaciales, sistemas de alerta y dosimetría . ^{[ 86 ]}

Afortunadamente, con los nuevos y rápidos avances tecnológicos, quienes están en el Control de Misión pueden monitorear la salud de sus astronautas más de cerca usando la telemedicina . Puede que no se puedan evitar por completo los efectos fisiológicos del vuelo espacial, pero esos efectos pueden mitigarse. 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 . ^{[ 84 ] [ 86 ]} 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. ^{[ 86 ]} 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 ^{[ 86 ]} , a medida que su distancia entre sí aumenta cuando la nave espacial se aleja más de la órbita terrestre baja; Por este motivo, la tripulación está capacitada y debe estar preparada para responder a cualquier emergencia médica que pueda surgir a bordo, ya que el personal de tierra se encuentra a cientos de kilómetros de distancia.

Muchos conceptos, tanto del pasado como del presente, 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. ^{[ 87 ]}

Más allá de los factores técnicos que podrían hacer más común la vida en el espacio, 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 en el espacio ha sido ambigua, con fuertes argumentos a favor y en contra. En particular, la formulación de reclamos territoriales nacionales en el espacio ultraterrestre y sobre cuerpos celestes ha sido específicamente prohibida por el Tratado del Espacio Ultraterrestre , que había sido, a partir de 2012, ratificado por todas las naciones con capacidad espacial . ^{[ 88 ]} La colonización espacial, también llamada asentamiento espacial y humanización espacial, sería la ocupación 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 .

El arte en el espacio y desde el espacio abarca desde señales, captura y organización de material como la selfie de Yuri Gagarin en el espacio o la imagen The Blue Marble , hasta dibujos como el primero en el espacio del cosmonauta y artista Alexei Leonov , videos musicales como la versión de Space Oddity de Chris Hadfield a bordo de la ISS, e instalaciones permanentes en cuerpos celestes como la Luna .

Las representaciones mediáticas de la exploración espacial tienden a ser mayoritariamente positivas, ya sean de ciencia ficción o no, como en el caso de Star Trek o a través de noticias sobre el espacio. ^{[ 94 ]}

• Contaminación interplanetaria