10 avances tecnológicos clave que necesitamos para colonizar Marte

La tecnología avanza a pasos agigantados, y será mejor que sigamos haciendo eso si vamos a enviar personas a vivir en Marte en las próximas décadas. De hecho, la NASA planea enviar su primera misión tripulada a Marte a principios de la década de 2030. Pero hay algunas piezas clave de la tecnología que la humanidad tendrá que mejorar antes de que podamos llegar al planeta rojo de manera segura.

10 extractores de agua

A pesar del reciente descubrimiento de un poco de agua líquida en Marte, los futuros colonizadores dependerán del agua congelada atrapada en el suelo marciano. Extraer el agua puede implicar excavarla físicamente, o puede significar usar microondas para vaporizar el agua y llevarla a la superficie como un gas. Desafortunadamente, mientras que las máquinas para hacer ambas cosas se han probado en la Tierra, aún no se han probado extractores de agua a gran escala en Marte.

Y es definitivamente importante asegurarse de que la maquinaria funcione antes de que consideremos establecer una base permanente en Marte. Eso no es solo para que los colonizadores no mueran de deshidratación. Algunos expertos han sugerido usar el agua para suministrar oxígeno separando los átomos de hidrógeno y oxígeno que forman las moléculas de agua. Si se usa ese plan y la maquinaria de recolección de agua se rompe, los colonizadores estarían en peligro de morir por falta de oxígeno. Pero incluso si se usa un sistema alternativo de suministro de oxígeno (como la descomposición del dióxido de carbono de la atmósfera marciana), se necesitaría agua para producir combustible y también para beber. Dichos equipos vitales deben probarse en el entorno de Marte, permitiendo que se identifiquen fallas antes de que la vida de las personas confíe en ellas.

9 juegos de trajes

El entorno de Marte presenta algunos desafíos interesantes, con muchos peligros que podrían no matar a los colonizadores de inmediato, pero podrían causar graves problemas de salud en el futuro. Como tal, explorar Marte requeriría trajes especiales aún más avanzados que los trajes espaciales actuales.

Para empezar, Marte es frecuentemente bañado por la radiación espacial mortal. En la Tierra, estamos protegidos de estos rayos cósmicos por la atmósfera y un campo magnético conocido como la magnetosfera. Las naves espaciales en órbita como la Estación Espacial Internacional (ISS) están dentro de la magnetosfera, por lo que solo unos pocos astronautas se han arriesgado a exponerse a la radiación espacial en misiones cortas más allá de la órbita terrestre baja. Un viaje a Marte tomaría mucho más tiempo, haciendo que el blindaje contra la radiación sea vital.

Eso es particularmente difícil para los trajes de Marte, que tienen que ser lo suficientemente ligeros para usar y al mismo tiempo brindar una protección adecuada. Un candidato podría ser los nanotubos de nitruro de boro hidrogenado (BNNT). Originalmente desarrollado para proteger a las naves espaciales, los investigadores realmente han hecho BNNTs en hilo, que podrían mezclarse con la tela de los trajes espaciales para brindar protección contra la radiación.

Otro problema es que el cuerpo humano tiende a descomponerse sin la presión de la gravedad de la Tierra. Los astronautas en la EEI sufren de atrofia muscular y pueden perder hasta el 2 por ciento de su masa ósea por mes. En la EEI esto es manejable a través del ejercicio, pero para las misiones a largo plazo a Marte, los investigadores del MIT han desarrollado el Traje de Contrapesos de Gravedad que simula los efectos de la gravedad de la Tierra al exprimir suavemente el cuerpo. El traje es ceñido, lo que permite su uso en trajes espaciales más grandes mientras se encuentra fuera de una nave espacial o en la superficie de Marte.

8 Naves espaciales

No hace falta decir que poner a una persona en Marte será significativamente más difícil que aterrizar en un rover no tripulado como Curiosity. Hasta ahora, solo hemos logrado un puñado de breves misiones tripuladas a la Luna, que son unas 200 veces más cercanas a la Tierra que Marte.

Pero la NASA está soñando en grande con la cápsula espacial Orion. Diseñado con una misión a Marte en mente, se espera que Orion sea capaz de realizar viajes espaciales a largo plazo, transportando hasta cuatro astronautas en un viaje de seis a nueve meses a Marte.

Sin embargo, la misión de Orión a Marte no se producirá hasta al menos la década de 2030. Primero, la NASA planea probarlo con misiones a la Luna y al menos un asteroide. La agencia también está desarrollando un enorme y nuevo cohete llamado Space Launch System para impulsar a Orion. Las primeras pruebas tripuladas están programadas tentativamente para 2021, aunque ahora parece probable que se retrasen al menos hasta 2023.

Mientras tanto, Orion realizó su primer vuelo no tripulado en diciembre de 2014. La misión fue diseñada para probar la cápsula y recopilar información sobre los efectos de la radiación. En este momento, la radiación de los rayos cósmicos galácticos evitaría que los humanos pasen más de 150 días fuera de la órbita terrestre baja. Una misión a Marte y regreso tomaría mucho más tiempo, por lo que el desarrollo de escudos de radiación efectivos para Orion será clave.

7Fuel

En este momento, Orion es una nave espacial relativamente pequeña, pero mantener a los astronautas vivos y sanos en el viaje de un mes a Marte requerirá la adición de un "módulo de hábitat" mucho más grande. Impulsar una nave espacial tan grande hasta Marte requeriría una enorme cantidad de combustible. Ese combustible en sí aumentaría el peso de la lanzadera, lo que limitaría el espacio para los instrumentos y requeriría aún más esfuerzo para salir de la atmósfera terrestre.

Una solución sería encontrar un tipo de combustible más eficiente. En este momento, la mayoría de las naves espaciales funcionan con un sistema de propulsión química. Sin embargo, la NASA está trabajando en un tipo de sistema de propulsión conocido como propulsión solar eléctrica (SEP). Esto aprovecha la energía del Sol y la utiliza para acelerar los átomos de xenón en una columna de escape que impulsa la nave hacia adelante. Este sistema sería mucho más liviano que cualquier motor de propulsión química.

Sin embargo, hay un problema. En este momento, los paneles solares simplemente no pueden cosechar suficiente energía para que los motores SEP ofrezcan el mismo empuje que los motores químicos, lo que significa que una nave con motor SEP tardaría más en llegar a Marte.Este es un gran problema para una misión tripulada, ya que estamos luchando para mantener a los astronautas vivos y sanos durante los seis meses mínimos que tomaría alcanzar Marte.

Como resultado, algunos expertos han sugerido que los motores SEP de bajo consumo de combustible deberían utilizarse para transportar suministros y equipos a Marte. Una vez que los suministros pesados ​​han aterrizado de manera segura, los astronautas podrían hacer un viaje más rápido en una nave espacial propulsada químicamente y despojada, diseñada para simplemente llevarlos de manera segura y rápida.

6 equipo de aterrizaje

Incluso si tuviéramos una nave que pudiera transportar humanos y suministros a Marte, todavía hay un problema intratable: simplemente no tenemos la tecnología para aterrizar de manera segura. Podemos aterrizar naves espaciales en la Luna, donde esencialmente no hay atmósfera. Y podemos aterrizar fácilmente en la Tierra, que tiene una atmósfera mucho más gruesa que Marte. Pero la delgada atmósfera del planeta rojo presenta desafíos únicos que hacen que aterrizar incluso las sondas robóticas ligeras sea una lucha enorme. Actualmente no hay un método para aterrizar con seguridad un barco lo suficientemente grande como para transportar humanos.

La NASA está trabajando duro en el problema y actualmente está probando una combinación de un enorme paracaídas supersónico y un freno de aire en forma de rosquilla. Una prueba en 2015 no fue un éxito, ya que el paracaídas se destrozó después de no inflarse. Sin embargo, la prueba proporcionó datos valiosos, que la NASA planea usar para mejorar el diseño. Dado que la misión de la NASA a Marte está planeada tentativamente para la década de 2030, tienen mucho tiempo para trabajar en el problema.

Mientras tanto, el polémico proyecto Mars One, que espera establecer una colonia privada en Marte, planea usar una nave espacial que se ralentiza con cohetes y sin paracaídas. Esto nunca se ha hecho antes, y los expertos han descrito el proyecto Mars One en general como "insano".

5 pulgares verdes

En la reciente adaptación cinematográfica de El marcianoEl personaje de Matt Damon, Mark Watney, es representado como un genio botánico, capaz de cultivar papas en la tierra roja de Marte. En la vida real, el equivalente más cercano de Watney es Bruce Bugbee, el científico de la Universidad Estatal de Utah que está detrás de la lechuga que la NASA ha cultivado recientemente en la EEI. Según Bugbee, El marcianoLos conceptos básicos eran correctos, pero la película subestimó la dificultad de cultivar plantas en Marte.

Para empezar, Marte solo recibe el 60 por ciento de la luz solar de la Tierra. Y el hábitat blindado contra la radiación de Watney habría bloqueado aún más la luz. En la vida real, dice Bugbee, una granja en Marte necesitaría una fuente de luz artificial o un sistema de espejos y fibra óptica para concentrar la luz solar que recibe Marte.

Bugbee también dice que sería extremadamente difícil cultivar plantas en el suelo marciano. Apropiadamente, el planeta rojo en realidad está bastante oxidado, en la medida en que el suelo está lleno de óxidos de hierro. Este suelo oxidado no es ideal para la vida vegetal, por lo que los colonizadores marcianos necesitarían cultivar sus cultivos en un sistema hidropónico, o tratar el suelo para eliminar los óxidos de hierro y aumentar la fertilidad.

Pero gracias al trabajo de Bugbee y otros, los futuros marcianos deberían estar equipados con todo lo que necesitan para cultivar plantas comestibles en el viaje a Marte y en el planeta mismo. Hace solo unos meses, el astronauta Scott Kelly se convirtió en la primera persona en probar la lechuga cultivada en el espacio. Al parecer, estaba delicioso.

4Builder-Bots

No podemos simplemente dejar a las personas en Marte sin infraestructura y esperar que construyan todo lo que necesitan. Todos los planes de colonización realistas prevén el envío de barcos no tripulados cargados con suministros, junto con robots para hacer el trabajo de preparación antes de que los humanos puedan llegar. Por ejemplo, los robots podrían construir hábitats habitables y comenzar a extraer agua del suelo mucho antes de que el primer ser humano ponga un pie en el suelo marciano rojo. El problema es que aún no hemos construido estos robots de construcción, y los robots que podemos construir actualmente son bastante limitados en lo que pueden lograr en Marte.

En la actualidad, la NASA está trabajando en conjunto con dos universidades en un robot humanoide llamado R5. Sin embargo, algunos se han preguntado si un robot bípedo es la mejor opción, argumentando que cuatro patas o, preferiblemente, huellas de llantas serían más resistentes. Los escépticos de robots también han argumentado en contra de poner demasiada presión sobre nuestros trabajadores mecánicos. En su lugar, argumentan que simplemente deberíamos hacer la mayor cantidad de trabajo posible en la Tierra. Por ejemplo, se podrían instalar refugios inflables precompilados, lo que nos ahorraría la molestia de crear un robot para construir el refugio a partir de materias primas. Eso dejaría a los bots libres para enfocarse en tareas simples que no necesitarían habilidades de resolución de problemas o control de motricidad fina.

3Homes

Claramente, un paso clave para colonizar Marte será diseñar hábitats especializados para los colonos. Estos hábitats deberán ser presurizados a niveles cercanos a la Tierra. También necesitarán protegerse contra las tormentas de polvo, la radiación y las condiciones climáticas frías. Y tendrán que ser hogareños, ya que los futuros colonos marcianos probablemente pasarán mucho tiempo adentro.

Y la vida en Marte plantearía aún más desafíos inesperados. Por ejemplo, parece intuitivo que los colonos marcianos cultivarían plantas comestibles en sus hábitats. El problema es que las plantas producen oxígeno, que se acumularía en un ambiente sellado hasta que el aire se vuelva tóxico para los humanos o todo se incendie. Y es difícil ventilar el exceso de oxígeno sin perder también un valioso nitrógeno, un componente vital de la atmósfera. Por lo tanto, antes de que sean posibles las granjas espaciales, los ingenieros deberán desarrollar un sistema robusto para eliminar el exceso de oxígeno en condiciones marcianas.

En última instancia, es demasiado pronto para decir cómo sería una casa en Marte. Pero algunas de las posibilidades son impresionantes. En 2015, la NASA realizó una competencia para diseñar un hábitat marciano. La entrada ganadora fue una de las pocas en ignorar la tierra roja del planeta.En cambio, los diseñadores utilizaron un recurso igualmente abundante, proponiendo una estructura triangular elevada construida completamente de hielo marciano.

2 salas de maternidad

En general, los astronautas tienen prohibido tener relaciones sexuales mientras están en una misión. Pero si envías a grupos de personas a Marte por el resto de sus vidas, es difícil imaginar que todos permanezcan permanentemente célibes. Y con el sexo en Marte viene la posibilidad de embarazo en Marte. Es un territorio completamente inexplorado y es probable que se deban tomar precauciones especiales para garantizar la seguridad de la madre y el niño.

El gran problema, como es habitual, es la radiación. El ADN que controla el desarrollo del embrión es extremadamente susceptible al daño por radiación. Como resultado, un niño concebido en el viaje a Marte sería casi seguramente estéril y tendría un alto riesgo de retraso mental o defectos de nacimiento. En Marte, la situación sería más manejable, pero sin duda se deberían tomar precauciones adicionales para proteger a las futuras madres de la radiación. Incluso se ha sugerido que los colonos deberían establecer un hábitat en un cráter en la luna marciana, Fobos, donde algunas paredes de cráteres bloquean el 90 por ciento de la radiación cósmica.

También está claro que un niño criado en Marte podría desarrollarse de diferentes maneras que uno criado en la Tierra. En uno de los pocos experimentos sobre el tema, las ratas embarazadas fueron enviadas al espacio y luego regresaron a la Tierra para dar a luz. Las nuevas ratas bebés no tenían un sentido adecuado de subir y bajar debido a su desarrollo en gravedad cero. Pero el efecto desapareció después de unos días, mostrando que los bebés espaciales pueden adaptarse a la gravedad normal.

Con todo lo dicho, el embarazo espacial podría no ser un problema tan urgente, después de todo. El investigador Joe Tash ha sugerido que los largos periodos de baja gravedad podrían dañar gravemente los sistemas reproductivos masculinos y femeninos. Si este es el caso, un largo viaje a Marte haría a los primeros marcianos "comprometidos reproductivamente".

1A Camino a casa

El proyecto Mars One propone enviar colonos en un viaje de ida a Marte, sin planes de regresar a la Tierra. Lo que probablemente sea lo mejor, ya que un informe del MIT predice que los colonos de Mars One morirán casi de inmediato. Y mientras que comprar un boleto de ida a Marte puede sonar romántico, atrapar a las personas en el espacio probablemente no sea la mejor manera de colonizar el sistema solar.

Afortunadamente, la NASA planea que su misión a Marte incluya un viaje de regreso. Por supuesto, esto presenta un gran desafío técnico. Inesperadamente, el viaje de regreso a la Tierra es la parte relativamente fácil: una nave espacial llamada Vehículo de retorno a la Tierra permanecerá en órbita alrededor de Marte hasta que sea hora de transportar a los astronautas a casa. La dificultad es llevar a los astronautas al vehículo de retorno de la Tierra. Empujar a través de la atmósfera marciana y en órbita requiere una gran cantidad de propelente, lo que llevaría años producirlo.

La solución de la NASA es una nave espacial conocida como el Vehículo de ascenso de Marte (MAV), que se enviará a Marte años antes que los astronautas. Una vez que aterrice, el MAV comenzará a extraer automáticamente el dióxido de carbono de la atmósfera y lo convertirá en combustible. Es probable que el MAV tarde unos dos años en llenar sus tanques de combustible, y los astronautas no abandonarán la Tierra hasta que la NASA reciba la confirmación de que se ha producido suficiente combustible para que vuelvan a casa. Como resultado, el MAV debe ser lo suficientemente resistente para sobrevivir el inhóspito paisaje marciano por hasta cuatro años. La NASA espera que sea el objeto más pesado que necesitarán para aterrizar en Marte para que la misión sea un éxito. Pero valdrá la pena asegurarse de que los primeros marcianos tengan un camino a casa.