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31 marzo 2022

Cómo construir bases en la Luna y en Marte

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Cuando pensamos en una futura presencia permanente del ser humano en la Luna o en Marte, nos vienen a la cabeza los grandes desaf√≠os t√©cnicos que deber√°n superarse y que el cine se ha encargado de mostrarnos: ¬Ņqu√© comer√°n? ¬ŅC√≥mo conseguir√°n agua? ¬ŅOx√≠geno? ¬ŅEnerg√≠a? ¬ŅC√≥mo dispondr√°n de suficientes medicamentos para que una enfermedad curable en la Tierra no sea letal all√≠? Y aunque todos estos son inmensos retos, quiz√° no seamos del todo conscientes del primero y m√°s fundamental: basta detenernos a mirar el enorme y complejo tinglado que supone cualquier obra de construcci√≥n para caer en ello. ¬ŅC√≥mo construiremos esas bases? ¬ŅCon qu√© materiales? ¬ŅCon qu√© m√°quinas?

BBVA-OpenMind-Yanes-construir bases en la Luna y en Marte 1 La Luna podría convertirse en un lugar bastante concurrido en las próximas décadas, mientras que algunos plantean establecerse en Marte para 2050. Imagen: NASA
La Luna podría convertirse en un lugar bastante concurrido en las próximas décadas, mientras que algunos plantean establecerse en Marte para 2050. Imagen: NASA

Construir bases en la Luna o en Marte ya no es solo un sue√Īo de ficci√≥n. De hecho, en los √ļltimos a√Īos han surgido tantos proyectos, sobre todo relativos a la Luna, que se dir√≠a que en las pr√≥ximas d√©cadas el sat√©lite terrestre podr√≠a convertirse en un lugar muy concurrido. El nuevo programa Artemisa de la NASA, que pretende regresar a la Luna a lo largo de esta d√©cada ‚ÄĒla agencia reconoci√≥ que el objetivo original de 2024 es inalcanzable‚ÄĒ, contempla situar en el Polo Sur lunar el Artemis Base Camp, que incluir√° un h√°bitat fundacional y una plataforma m√≥vil habitable, un veh√≠culo cerrado y presurizado para expediciones de varios d√≠as fuera del campamento. El anterior director general de la Agencia Espacial Europea (ESA), Johann-Dietrich W√∂rner, ha impulsado durante a√Īos la idea de construir una Moon Village. Aunque no ha fructificado en un programa formal, el guante fue recogido por otros para crear la Moon Village Association.¬†

El reto de construir con limitación de materiales

En la estela de sus exitosas misiones lunares Chang‚Äôe, China quiere tambi√©n una base lunar; en junio de 2021 present√≥ conjuntamente con Rusia un plan de creaci√≥n de una International Lunar Research Station (ILRS) para 2036, invitando a otros pa√≠ses a unirse, aunque es incierto c√≥mo la reciente inestabilidad mundial afectar√° a estos proyectos. A las propuestas se han sumado tambi√©n numerosas entidades privadas. Los magnates de la tecnolog√≠a Jeff Bezos y Elon Musk, a trav√©s de sus compa√Ī√≠as respectivas Blue Origin y SpaceX, han mostrado repetidamente su inter√©s en apuntarse a la colonizaci√≥n lunar, como tambi√©n lo han hecho otras organizaciones como Open Lunar Foundation o la International MoonBase Alliance. Y sobre todo ello gravita el empe√Īo de Musk de crear una ciudad en Marte para 2050.

Los espele√≥logos investigan los t√ļneles de lava terrestres, ya que podr√≠an ser similares a los que encontr√°semos en la Luna o Marte. Imagen: ESA/Luca Ricci

Grandes ambiciones, pero circula el dato de que transportar un solo ladrillo a Marte costar√≠a 2 millones de d√≥lares. Aunque no parece claro de d√≥nde surge este c√°lculo, otras estimaciones basadas en las misiones espaciales reales apuntan que el coste de llevar un solo kilo de carga √ļtil, simplemente a la √≥rbita baja terrestre, puede superar los 20.000 d√≥lares. Parece evidente que enviar a otro mundo volquetes cargados con cemento, grandes estructuras prefabricadas, gr√ļas y buld√≥ceres est√° del todo descartado, a pesar de que el cine de ciencia ficci√≥n nos muestre grandes estaciones extraterrestres en las que ni siquiera faltan tiendas o restaurantes. Por este motivo, todas las investigaciones y propuestas sobre construcci√≥n extraterrestre tienen un mismo principio inspirador como mantra: In Situ Resource Utilization (ISRU), utilizaci√≥n de recursos in situ. Es decir, limitarse en la medida de lo posible a lo que ya hay all√≠.

‚ÄúNo podemos establecer una cadena de suministro entre la Tierra y Marte similar a las que tenemos aqu√≠, por lo que necesitamos encontrar maneras de generar materiales en un entorno de recursos extremadamente limitados‚ÄĚ, comenta a OpenMind Javier Fern√°ndez, cient√≠fico de materiales bioinspirados de la Universidad de Tecnolog√≠a y Dise√Īo de Singapur. Esta carencia de recursos solo puede solventarla el ingenio humano. Es por ello que este es un campo f√©rtil para la investigaci√≥n multidisciplinar que re√ļna el conocimiento de qu√≠micos de materiales, ge√≥logos, geof√≠sicos, ingenieros, arquitectos, dise√Īadores, cient√≠ficos planetarios, bi√≥logos, tecn√≥logos y otros expertos en distintas ramas. Y aunque a√ļn estamos lejos de las soluciones definitivas que superen este primer gran escollo para la colonizaci√≥n de otros mundos, ese ingenio humano ha aportado ideas sorprendentes.

De cuevas marcianas a edificios hinchables

La propuesta m√°s inmediata es la m√°s obvia: aprovechar habit√°culos que la naturaleza ya ha construido por nosotros. El pasado volc√°nico de Marte y el impacto de meteoritos en la Luna y en el planeta rojo han creado tubos de lava similares a los terrestres, cuevas naturales que podr√≠an ofrecer refugios pr√™t-√†-porter. Estas cavernas cuentan adem√°s con grandes ventajas adicionales: su ubicaci√≥n subterr√°nea proteger√≠a a los ocupantes de la radiaci√≥n c√≥smica y solar ‚ÄĒuna de las mayores amenazas a la vida fuera de la Tierra‚ÄĒ y de posibles meteoritos, adem√°s de mantener temperaturas estables en torno a -20 ¬įC y de proporcionar un f√°cil acceso a los recursos minerales del subsuelo y posiblemente a agua congelada. En Marte, adem√°s, si existe o existi√≥ vida, podr√≠a hallarse all√≠.

Las observaciones de las sondas lunares y marcianas han permitido detectar la presencia de estos tubos de lava, que debido a la menor gravedad en la Luna y Marte alcanzan tama√Īos gigantescos. Un estudio de 2020 calculaba que las dimensiones de estos tubos podr√≠an albergar peque√Īas ciudades, con alturas de techo mayores que los rascacielos m√°s elevados de la Tierra. La ESA ha entrenado a sus astronautas en este tipo de terrenos en la isla canaria de Lanzarote mediante sus programas CAVES y PANGAEA, y promueve proyectos destinados a la futura exploraci√≥n de cuevas lunares. Sin embargo, no se trata de un objetivo sencillo: adem√°s de la dificultad de su acceso y exploraci√≥n, y seg√ļn contaba a Live Science el coautor del estudio Riccardo Pozzobon, ge√≥logo de la Universidad de Padua (Italia), el terreno ser√≠a muy escabroso e irregular, peligroso para el uso de habit√°culos hinchables.

BBVA-OpenMind-Yanes-construir bases en la Luna y en Marte 3 La NASA está desarrollando módulos inflables capaces de proteger de la radiación para futuras misiones en la Luna. Imagen: NASA/Jeff Caplan
La NASA está desarrollando módulos inflables capaces de proteger de la radiación para futuras misiones en la Luna. Imagen: NASA/Jeff Caplan

Los m√≥dulos hinchables, de aplicaci√≥n inicial en estaciones espaciales, son una de las opciones a menudo barajadas para crear futuras bases lunares o marcianas. En esta l√≠nea ha destacado la compa√Ī√≠a Bigelow Aerospace, del hotelero Robert Bigelow, que en 2016 acopl√≥ uno de sus m√≥dulos a la Estaci√≥n Espacial Internacional. La empresa desarroll√≥ un proyecto para una base lunar hinchable, pero despidi√≥ a toda su plantilla con la pandemia de COVID-19 y a√ļn no hay noticias sobre cu√°l ser√° su futuro. Sin embargo, cualquier soluci√≥n de este u otro tipo de h√°bitat en la superficie necesitar√≠a un grueso apantallamiento extra para proteger a los astronautas de las radiaciones peligrosas.

Pero sin duda la opci√≥n que mayor inter√©s ha despertado es el uso del regolito (suelo suelto) de la Luna o Marte como material de construcci√≥n, seg√ļn la filosof√≠a del ISRU. Desde 1985, cuando comenz√≥ a estudiarse el uso del sustrato lunar para fabricar un lunarcrete o mooncrete, un hormig√≥n lunar, han sido innumerables las propuestas ensayadas utilizando regolitos artificiales que simulan el lunar o el marciano, como los llamados JSC (del Johnson Space Center de la NASA). El problema con el regolito lunar es que es pobre en √≥xido de calcio (CaO), componente esencial del cemento, subraya a OpenMind Ignasi Casanova, geoqu√≠mico de la Universitat Polit√®cnica de Catalunya y director del Instituto de T√©cnicas Energ√©ticas (INTE). Adem√°s, por razones obvias debe evitarse el uso de agua. ‚ÄúLa fabricaci√≥n de cemento a partir de materiales lunares, aunque no imposible, ya que algunos de ellos contienen todos los elementos qu√≠micos necesarios en bastante abundancia, requerir√≠a una gran cantidad de energ√≠a‚ÄĚ, comenta Casanova. Por ello los investigadores exploran opciones como reemplazar el agua por azufre fundido o compactar el material mediante sinterizaci√≥n (compactaci√≥n por presi√≥n o calor) por l√°ser o luz solar concentrada a trav√©s de grandes lentes; un proceso que, seg√ļn Casanova, ‚Äúa√ļn est√° lejos de ser eficiente‚ÄĚ.

Imprimir bases lunares con tecnología 3D

Del ingenio de los investigadores surgen ideas para crear materiales compuestos que complementen el regolito con un aglutinante o plastificante de origen biol√≥gico al alcance de los colonos, evitando la necesidad de procesos complicados e ingredientes importados. Se propone el uso de urea, un componente abundante en la orina, el sudor y las l√°grimas, o de alb√ļmina, una prote√≠na de la sangre. Desde la Universidad de Tecnolog√≠a y Dise√Īo de Singapur, Javier Fern√°ndez ensaya un biolito marciano que utiliza quitina, el segundo biopol√≠mero m√°s abundante en la Tierra despu√©s de la celulosa, presente en infinidad de organismos incluyendo los insectos, que podr√≠an criarse en un h√°bitat en Marte.

Seg√ļn explica Fern√°ndez, la quitina ser√≠a un subproducto de la basura org√°nica generada por los humanos, ya que no tiene valor nutricional para nosotros, por lo que quedar√≠a integrada dentro del ciclo ecol√≥gico del h√°bitat marciano en un sistema sostenible, circular y con m√≠nimos residuos. ‚ÄúPara construir objetos s√≥lidos reprodujimos la manera en que las conchas de los crust√°ceos incorporan minerales en estructuras de quitina‚ÄĚ, se√Īala, precisando que el biolito podr√≠a utilizarse no solo para construir las infraestructuras, sino tambi√©n para fabricar piezas, repuestos y herramientas mediante impresi√≥n 3D.

BBVA-OpenMind-Yanes-construir bases en la Luna y en Marte 4 La impresión 3D es una de las tecnologías complementarias que se están estudiando para aplicar a la construcción de edificios fuera de la Tierra, como el módulo desarrollado por Foster and Partners. Imagen: Foster and Partners
La impresión 3D es una de las tecnologías complementarias que se están estudiando para aplicar a la construcción de edificios fuera de la Tierra, como el módulo desarrollado por Foster and Partners. Imagen: Foster and Partners

La impresi√≥n 3D, o fabricaci√≥n aditiva, es la tecnolog√≠a clave a la que mira el grueso de las propuestas como m√©todo de construcci√≥n de las futuras bases extraterrestres. El escalado de las m√°quinas ya ha permitido aplicar este sistema para construir en la Tierra. ‚ÄúLa ESA ha sido pionera en el uso de tecnolog√≠as de impresi√≥n en 3D para construir una base lunar‚ÄĚ, se√Īala a OpenMind Laurent Pambaguian, ingeniero de materiales de la agencia europea. El primer proyecto de la ESA en esta l√≠nea, en colaboraci√≥n con la firma de arquitectos Foster+Partners, ha consistido en un m√≥dulo al que se une un domo hinchable sobre el cual se imprime en 3D una gruesa capa de regolito. La ESA participa adem√°s en otros proyectos en colaboraci√≥n con distintas instituciones. Por su parte, la NASA tambi√©n ha explorado el concepto a trav√©s de su competici√≥n 3D-Printed Habitat Challenge.

‚ÄúPara todo esto, los retos son muchos, incluyendo los medios para recolectar y procesar el regolito, el reparto entre lo que hay disponible y lo que debe llevarse desde la Tierra o c√≥mo eliminar los residuos‚ÄĚ, apunta Pambaguian, a lo que a√Īade la arquitectura, ampliaci√≥n, mantenimiento, energ√≠a, recursos, etc√©tera. Las ideas no se agotan aqu√≠: se han propuesto tambi√©n edificios hechos de hielo o incluso de hongos. El ingenio humano no tiene l√≠mites, pero a√ļn queda un camino tan largo como de aqu√≠ a la Luna, o a Marte. ‚ÄúEn mi opini√≥n, est√° bastante claro que tendremos que aprender sobre la marcha‚ÄĚ, concluye Casanova.

Javier Yanes
@yanes68‬

 

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