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10 problemas oscuros que dificultan las misiones tripuladas a Marte
Después de que fue abandonado en Marte, el personaje de Matt Damon en el thriller espacial El marciano Luchó por vivir en el planeta rojo, enfrentando problema tras problema. Pero en la vida real, habría encontrado llegar a Marte y adaptarse a la vida allí para ser un desafío antes de quedarse atrás.
Además de la radiación, el tiempo pasado en el espacio y los problemas de salud mental, existen otros desafíos importantes que enfrentan los astronautas en las misiones de la vida real a Marte.
10 El día marciano un poco más largo
Un día marciano es 40 minutos más largo que un día terrestre. Aunque podría parecer una bendición tener 40 minutos adicionales cada día, el ritmo circadiano humano se establece en 24 horas. Los 40 minutos adicionales al día en Marte pronto darían como resultado un jet lag perpetuo para los astronautas, dejándolos constantemente agotados.
La NASA tuvo una idea de esto cuando los controladores de la misión tuvieron que trabajar en la "hora de Marte" porque los primeros rovers de Marte tuvieron que operar durante los días marcianos. Todo el control de la misión para el Sojourner se mantuvo al mismo tiempo que el rover. Después de un mes, los controladores se hartaron.
Para los rovers posteriores de Marte, los controladores de la misión permanecieron con éxito en el tiempo de Marte durante tres meses, pero al final quedaron completamente agotados. Parece que los humanos solo pueden soportar el tiempo de Marte por períodos cortos. Para los astronautas que permanecen en Marte durante meses, no habría manera de alejarse del tiempo de Marte.
Los estudios anteriores sobre el sueño aparentemente habían demostrado que el cuerpo humano tenía un ritmo circadiano natural de 25 horas, pero esos estudios estaban equivocados. Cuando se realizaron estudios más nuevos, ninguno de los ritmos circadianos de los participantes cambió para adaptarse al tiempo de Marte.
9 Baja gravedad superficial en Marte
Aunque los científicos pueden simular fácilmente el viaje a Marte colocando astronautas en la Estación Espacial Internacional durante largos períodos de tiempo, el efecto en el cuerpo humano de la exposición prolongada a la gravedad de Marte, que es solo el 38 por ciento de la gravedad de la superficie en la Tierra, es desconocido.
¿Permitirá la gravedad parcial a los humanos retener la densidad ósea y muscular crítica? Si no, ¿el ejercicio ayudará? Dado que cualquier posible misión a Marte podría hacer que los astronautas pasen meses en gravedad marciana, esta es una pregunta crítica.
Usando simuladores imperfectos, dos estudios en ratones encontraron que la pérdida ósea y muscular en la gravedad marciana puede ser tan grave como la encontrada en gravedad cero. El primer estudio encontró que incluso un entorno con el 70 por ciento de la gravedad de la Tierra no pudo evitar la pérdida de músculos y huesos.
En el segundo estudio, los investigadores detectaron al menos un 20 por ciento de pérdida ósea en ratones de menor gravedad. Pero recuerda, estos estudios son solo simulaciones. Hasta que los astronautas realmente aterricen en Marte, no habrá manera de que sepamos exactamente cómo sus cuerpos se adaptarán a la gravedad más baja.
8 Terreno rocoso marciano
Como descubrió Neil Armstrong durante su descenso a la superficie de la Luna, su sitio de aterrizaje estaba lleno de gigantescas rocas que suponían un peligro para su aterrizaje. Un problema similar podría ocurrirle a los astronautas que aterrizan en la superficie de Marte. Solo tendrían poco tiempo sobre cualquier lugar de aterrizaje para detectar y evitar peligros tales como rocas grandes o dunas de arena.
Los cantos rodados o pendientes podrían causar que un módulo de aterrizaje marciano con patas de aterrizaje se caiga cuando golpea la superficie. Incluso las grandes características en el terreno pueden ser difíciles de ver desde la órbita, por lo que los planificadores de la misión podrían pasarlas por alto.
Pequeñas zanjas o colinas podrían engañar a los sensores para que liberen el módulo de aterrizaje de sus paracaídas antes de lo planeado o confundir los sistemas automatizados en cuanto a la velocidad de aterrizaje. Las posibilidades de que un aterrizaje falle debido a problemas de terreno son sorprendentemente altas. Un estudio determinó la posibilidad tan alto como el 20 por ciento.
7 Diámetro del carenado de la carga útil
Al diseñar un módulo de aterrizaje de Marte tripulado, surge un problema técnico: el diámetro del carenado de carga útil para el cohete en el que se lanzará el módulo de aterrizaje de Marte. A pesar de que el carenado más grande en consideración es la friolera de 8.4 metros (27.6 pies) de diámetro, ha sido extremadamente difícil para la NASA ajustar un carenado de carga útil para el diseño de un vehículo de aterrizaje de Marte tripulado.
El protector de calor rígido necesario para proteger una carga útil pesada es demasiado grande para que quepa en el carenado de la carga útil. Así que la NASA necesita usar una tecnología de escudo de calor inflable que es experimental en este punto.
Usando los diseños existentes para una misión a Marte, el aterrizaje más pequeño de la NASA sería extremadamente estrecho en el carenado de 8.4 metros. Cualquiera de los módulos de aterrizaje más grandes de la NASA no cabrían en el carenado.
Incluso si la NASA utiliza el módulo de aterrizaje más pequeño, necesitarían realizar rediseños incómodos, que incluyen dar vuelta a un vehículo de Marte para los astronautas y rediseñar los tanques de combustible. El tamaño del carenado no se puede aumentar porque desestabilizaría el cohete.
6 Retropropulsión supersónica
La retropropulsión supersónica puede ser una forma de frenar un módulo de aterrizaje de Marte durante su descenso final a la superficie del planeta. Esto implica disparar cohetes en la dirección de desplazamiento mientras la nave espacial sigue yendo más rápido que la velocidad del sonido.
En la delgada atmósfera marciana, la retropropulsión supersónica es una necesidad. Pero disparar cohetes a una velocidad supersónica podría crear ondas de choque que dañen un módulo de aterrizaje de Marte. La NASA casi no tiene experiencia con este procedimiento, lo que complica aún más sus posibilidades de éxito.
Hay tres problemas principales con esta técnica. Primero, las interacciones entre la corriente de aire y el penacho de escape del cohete pueden sacudir el módulo de aterrizaje. En segundo lugar, el calor generado por el escape del cohete puede calentar el módulo de aterrizaje de Marte. Tercero, puede ser difícil mantener estable el módulo de aterrizaje mientras se disparan los cohetes retroactivos.
Aunque se han realizado pruebas a pequeña escala en túneles de viento, se necesita una serie extensa de pruebas más grandes que utilicen hardware real.Esta es una propuesta costosa, a largo plazo.
Pero la NASA puede tener otra forma de investigar la retropropulsión supersónica. Recientemente observó una prueba realizada por SpaceX para devolver su primera etapa al suelo, que arrojó datos valiosos.
5 electricidad estática
¿Conoces esos choques que recibes cuando tocas un picaporte u otro objeto metálico? Es un mero irritante para nosotros en la Tierra. Pero en Marte, la electricidad estática podría causar serios problemas para nuestros astronautas.
En la Tierra, la mayoría de las descargas estáticas son causadas por las propiedades aislantes de los zapatos de goma. En Marte, esa sustancia aislante sería el suelo de Marte mismo. Con solo caminar por Marte, un astronauta podría acumular una carga estática lo suficientemente fuerte como para freír los delicados dispositivos electrónicos si intentaba abrir cerraduras de aire o tocar el exterior de la nave espacial.
El suelo marciano es fino y seco, lo que lo convierte en un material aislante ideal. El suelo es hasta 50 veces más fino que el polvo en la Tierra. Cuando el astronauta caminaba alrededor, el suelo se acumulaba en su traje. Cuando el viento marciano lo soplaba, el astronauta acumulaba una carga eléctrica en aumento.
Los rovers Mars utilizan agujas ultrafinas para purgar esta carga eléctrica. Pero una misión tripulada a Marte requeriría trajes espaciales aislantes para proteger a los astronautas y al equipo.
4 Disponibilidad de vehículos de lanzamiento
El Space Launch System (SLS) es el cohete de lanzamiento más grande en desarrollo en el futuro inmediato. Será el cohete que lleva a cabo una misión tripulada a Marte, pieza por pieza.
Según los planes actuales de la NASA, se requerirá una docena de cohetes SLS para una misión tripulada a Marte. Pero la infraestructura terrestre actual que soporta el SLS se ha reducido a sus requisitos mínimos: una instalación para el montaje de cohetes, un rastreador masivo para transportar el cohete a la plataforma de lanzamiento y una plataforma de lanzamiento.
Si incluso uno de esos componentes se descompone, podría plantear problemas importantes para la disponibilidad del vehículo de lanzamiento. Este cuello de botella de disponibilidad podría representar varios peligros para una misión tripulada de Marte.
Por ejemplo, cualquier retraso en el montaje y comprobación del SLS masivo tendría un impacto significativo en el calendario de lanzamiento. Así podrían surgir problemas tan mundanos como el clima o problemas técnicos menores.
Además, el acoplamiento orbital para el ensamblaje de una nave espacial Marte requiere que el cohete se lance dentro de un período de tiempo específico (la "ventana de lanzamiento"). Las oportunidades favorables para que los buques con destino a Marte abandonen la órbita de la Tierra también son limitadas.
Los científicos han desarrollado modelos de lanzamiento utilizando datos históricos sobre la disponibilidad del lanzamiento del transbordador espacial. Muestran que la NASA no puede estar segura de que el cohete SLS podrá lanzarse dentro de las ventanas de lanzamiento especificadas, lo que potencialmente pone en peligro cualquier plan de misión de Marte.
3 suelos marcianos tóxicos
En 2008, la sonda Phoenix automatizada de la NASA hizo un descubrimiento desagradable: encontró sales de perclorato en la superficie marciana. Aunque estas sustancias tóxicas tienen usos industriales, pueden causar problemas con la glándula tiroides en dosis extremadamente pequeñas.
En Marte, los percloratos constituyen al menos el 0.5 por ciento del suelo, una cantidad venenosa para los humanos. Con los astronautas caminando y rastreando el suelo en sus hábitats, no podrán evitar contaminarse con percloratos.
Usando tecnología derivada de operaciones mineras peligrosas en la Tierra, los procedimientos de descontaminación pueden mitigar el problema hasta cierto punto. Pero todavía pueden ocurrir cambios drásticos en la salud a medida que se altera la glándula tiroides.
Los percloratos también se han relacionado con diversos trastornos de la sangre. Sin embargo, los científicos no han investigado mucho sobre los efectos de los percloratos en el cuerpo humano, lo que hace que las consecuencias a largo plazo sean difíciles de predecir.
Es posible que los astronautas tengan que tomar hormonas artificiales para mantener sus metabolismos en funcionamiento mientras lidian con los efectos a largo plazo de la exposición al perclorato.
2 Almacenamiento a largo plazo de combustible para cohetes
Se requiere combustible de cohete para llevarnos a Marte y volver. Los combustibles para cohetes más eficientes actualmente en uso son el hidrógeno líquido y el oxígeno líquido, que son propulsores criogénicos.
Estos combustibles necesitan ser congelados para su almacenamiento. Sin embargo, incluso con una preparación extensa, el hidrógeno aún se escapa de los tanques de combustible a una tasa de 3-4 por ciento del total cada mes. Sería un desastre si los astronautas en Marte descubrieran que no tenían suficiente combustible para llegar a casa.
Es posible que los astronautas deban evitar que los propulsores criogénicos se evaporen durante varios años a medida que completan su misión en el planeta rojo. Se podría fabricar combustible adicional en Marte, pero mantener el combustible frío requeriría aislamiento y enfriadores eléctricos. Se requerirán vuelos para probar las tecnologías de almacenamiento a largo plazo antes de que los astronautas se embarquen en misiones a Marte.
1 romances y rupturas
En un largo viaje en un espacio confinado, los romances entre los astronautas son bastante posibles. Al final del día, los humanos necesitan contacto físico e intimidad. Pero si bien eso suena dulce y romántico, también puede terminar mal.
En 2008, un grupo de personas se encerró en un entorno estrecho durante un largo período de tiempo para simular una misión a Marte. Los eventos se salieron de control cuando uno de los supuestos astronautas se molestó porque su novia astronauta se negaba a tener relaciones sexuales con él y pasaba más tiempo con un tercer astronauta.
Estresado y cansado, el primer astronauta se quebró y le dio al tercer astronauta una mandíbula rota. Si esta hubiera sido una misión real, este comportamiento hubiera sido extremadamente perjudicial para la misión.
Desafortunadamente, la NASA ni siquiera está tratando de lidiar con estas posibilidades.Según un informe reciente de la Academia Nacional de Ciencias, la NASA no ha investigado el tema de las relaciones sexuales en las misiones a Marte y los tipos de personalidad que podrían convivir mejor en espacios reducidos durante mucho tiempo.