UNAM
15 de diciembre de 2017
II
II
¿Cómo ves?
Inicio » Número » Índice 227 » La humanidad rumbo a Marte
imprimirpdfmenosmas

La humanidad rumbo a Marte
NASA/JPL-Caltech

La humanidad rumbo a Marte

Daniel Martín Reina

Tras siglos de observarlo con el telescopio y décadas de mandar sondas espaciales, se acerca el momento en que el ser humano pisará la superficie de Marte.

“La Tierra es la cuna de la humanidad, pero uno no vive siempre en la cuna”. Estas proféticas palabras fueron pronunciadas en 1911 por el físico ruso Konstatin Tsiolkovsky, considerado el padre de la cosmonáutica. Por aquel entonces la simple mención de Marte inspiraba visiones de vegetación azulada bordeando extensos canales construidos por una civilización marciana. Gracias a la exploración espacial hoy sabemos que la superficie de Marte es un desierto de arena, piedras y lava sin rastro de vida, al menos en la actualidad.

A pesar de todo, por proximidad y por semejanza con nuestro planeta, Marte es el primer destino si algún día abandonamos la cuna terrestre. Siguiendo el consejo de Tsiolkovsky, la NASA tiene entre sus prioridades llevar al ser humano al planeta rojo en la década de 2030. Incluso algunas empresas privadas como SpaceX cuentan con ambiciosos planes de colonización. Tras siglos de observarlo con el telescopio y décadas de mandar sondas espaciales, se acerca el momento en que el ser humano pisará la superficie de Marte.

Fascinación por Marte

Marte es el segundo planeta más cercano a la Tierra después de Venus. Se encuentra a unos 56 millones de kilómetros de nosotros en su punto de máximo acercamiento. A partir de la invención del telescopio en el siglo XVII, los astrónomos fueron descubriendo algunas de sus características, como que tiene casquetes polares y que sus días duran poco más de 24 horas. En la segunda mitad del siglo XX los científicos descartaron la presencia de civilizaciones avanzadas en Marte (véase ¿Cómo Ves? No. 57), aunque algunos todavía confiaban en que pudiera albergar formas de vida simples. Para salir de dudas ya no bastaba con los modernos telescopios y espectroscopios. Había que ir a Marte.

En plena carrera espacial para conquistar la Luna, durante la década de 1960 la NASA mandó varias sondas (las Mariner) que sobrevolaron el planeta rojo y nos ofrecieron unas primeras imágenes borrosas. Una década después, el programa Viking de la NASA consiguió transmitir por fin fotografías desde la superficie de Marte. Fue entonces cuando tuvimos que admitir que Marte era un mundo árido y hostil. En 1997 llegó al planeta el primer vehículo todoterreno, Sojourner, al que se le unirían en 2004 dos más, el Spirit y el Opportunity. Y en 2012 aterrizó el vehículo Curiosity, la máquina más avanzada que jamás haya hollado el planeta rojo.

Marte es un mundo fascinante. Su peculiar color rojizo se debe a la presencia de óxido de hierro en la superficie. Cuenta con la montaña más alta del Sistema Solar, el monte Olimpo, con 22 km de altura, así como un gigantesco sistema de cañones de más de 4 500 km de largo llamado Valles Marineris (Valle del Mariner). La temperatura promedio es de unos –55 ºC. En los polos puede bajar a –150 ºC, pero al mediodía en el ecuador puede subir hasta 20 ºC. El año dura unos 687 días terrestres (alrededor de 669 días marcianos), casi el doble que el de la Tierra. La atmósfera de Marte está formada por dióxido de carbono en un 95 % y es tan tenue que la presión atmosférica no llega al 1 % de la terrestre.

Las dificultades de viajar al planeta rojo

En 1948 Wernher von Braun, el responsable del cohete que llevó humanos a la Luna, planeó un viaje tripulado a Marte. Una década después, Sergei Koroliov, su homólogo soviético, afirmaba que el objetivo máximo del programa espacial soviético no debía ser la Luna, sino Marte.

Así pues, ¿por qué nunca hemos mandado una nave tripulada al planeta rojo? El principal obstáculo no es la distancia, sino la energía necesaria para realizar las diferentes maniobras orbitales. En un viaje a la Luna, que se encuentra a 380 000 km de distancia, tres cuartas partes de la energía se consumen en escapar de la superficie terrestre y alcanzar una órbita baja, a unos 300 km de altitud. Si además hay que llegar a Marte, frenar, posarse en su superficie y luego volver a la Tierra, la cantidad de combustible que se necesita es enorme.

Esto nos lleva a un regla fundamental de la exploración espacial: el costo de una misión se calcula en función de los cambios de velocidad que se necesitan para alcanzar el objetivo. Esta diferencia de velocidades se conoce como Delta-V y es la magnitud que gobierna la navegación por el Sistema Solar. Los marineros de antaño disponían de cartas náuticas con las rutas para seguir los buenos vientos y esquivar los arrecifes; los ingenieros de las agencias espaciales de hoy cuentan con mapas de Delta-V.

La trayectoria de Delta-V mínima entre dos órbitas elípticas como las de la Tierra y Marte se conoce como órbita de transferencia de Hohmann. Propuesta en 1925 por el ingeniero y matemático alemán Walter Hohmann, consiste en una órbita elíptica que intercepta el origen y el destino. La órbita se calcula de tal manera que su punto más cercano al Sol (perihelio) coincida con el punto de partida —por ejemplo, la Tierra— y el más lejano (afelio) coincida con el destino — por ejemplo, Marte—. Este tipo de órbita no sólo se usa para los viajes interplanetarios. Las naves tripuladas Soyuz, por ejemplo, siguen órbitas de Hohmann para llegar a la Estación Espacial Internacional (EEI), que orbita la Tierra a unos 400 km de altitud. La órbita de transferencia de Hohmann no es la trayectoria más corta ni tampoco la más rápida, pero sí la más económica.

Terraformación de Marte

Los expertos creen que en el pasado el planeta rojo tuvo un clima bastante parecido al de la Tierra, con una atmósfera densa y ríos y lagos. Si el planeta rojo fue una vez azul, ¿se puede revertir este proceso? Carl Sagan fue el primer científico en plantear esta posibilidad. En 1961 Sagan propuso plantar algas en la atmósfera de Venus con el fin de absorber el dióxido de carbono (CO2 ) y reducir el terrible efecto invernadero (en Venus la temperatura no baja de 400 ºC). En 1982, a raíz de un artículo del científico Christopher McKay, se popularizó el término “terraformación” para referirse a los procesos necesarios para hacer habitable un cuerpo celeste.

A grandes rasgos, terraformar Marte requeriría espesar su delgada atmósfera y calentarla. Las primeras propuestas iban desde bombardear el planeta con armamento nuclear hasta desviar un asteroide hacia su superficie. El intenso calor derretiría grandes cantidades de agua y CO2 congelados en los polos. Los gases producidos harían más densa la atmósfera y contribuirían al efecto invernadero, aumentando la temperatura del planeta.

La última propuesta de la NASA consiste en generar un escudo magnético alrededor de Marte para protegerlo del viento solar. Con esta magnetosfera artificial, la temperatura media podría aumentar unos 4 ºC, lo suficiente para liberar el CO2 helado de los polos. Esto crearía un efecto invernadero que aumentaría aún más la temperatura del planeta, hasta permitir la presencia de agua líquida. La NASA cree que Marte podría recuperar así parte de los océanos que una vez lo cubrieron, aunque sería un proceso largo.

Primera parada: la Luna

Aún así, mandar una misión tripulada a Marte requerirá un cohete muy potente. Por eso en 2011 la NASA empezó a diseñar el llamado Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS, por sus siglas en inglés), el cohete con el que la agencia espera hacer realidad el sueño de conquistar el planeta rojo.

Con unos imponentes 98 metros de altura, el SLS será algo más bajo, pero más potente que el Saturno V, el mítico cohete del programa Apolo, y podrá transportar el triple de carga que el transbordador espacial. La primera versión contará con una etapa inferior impulsada por cuatro motores que usan oxígeno e hidrógeno líquidos como combustible. Una segunda etapa situada sobre la primera se activará a una altitud de unos 50 kilómetros y servirá para poner el vehículo en órbita. La cápsula tripulada Orión se emplazará en la cúspide y podrá albergar un máximo de cuatro tripulantes. El escudo térmico, capaz de soportar un reingreso a la atmósfera a casi 11 kilómetros por segundo y 2 760 ºC, es el más grande que se haya construido jamás para una nave tripulada

La dupla SLS/Orión era la base del plan de la NASA hasta que, con la llegada a la presidencia de Donald Trump, resurgió un proyecto enterrado por Obama: la construcción de una estación espacial en la Luna. Según la nueva hoja de ruta, entre 2020 y 2023 el SLS pondrá en órbita alrededor de la Luna varios módulos que, una vez ensamblados, darán lugar a la estación Deep Space Gateway (DSG, “Portal al espacio profundo”), una especie de Estación Espacial Internacional en miniatura. Desde esta estación no sólo se podrían realizar expediciones a la superficie lunar, sino también preparar el asalto a Marte. Eso sería a partir de 2027, y el vehículo protagonista sería el Deep Space Transport (DST, “Transporte para el espacio profundo”), una nave interplanetaria impulsada por energía solar eléctrica y química. Aunque todavía está en la fase de diseño, el DST debe contar en su interior con todo lo imprescindible para que la tripulación pueda vivir durante el largo viaje a Marte. Una vez allí sería capaz de orbitar alrededor del planeta rojo y desplegar un módulo de aterrizaje con el fin de explorar la superficie. Con optimismo, esto sucederá para finales de la década de 2030, cuando muy pronto. Antes, a finales de la década de 2020, la NASA enviará astronautas para que pasen un año en el DST y validen todos los sistemas con miras a un viaje de larga duración.

Spacex a la conquista de Marte

SpaceX es una empresa de transporte aeroespacial fundada en 2002 por el emprendedor sudafricano Elon Musk. Desde entonces ha desarrollado dos cohetes reutilizables, el Falcon 1 y el Falcon 9, y una nave espacial también reutilizable, la SpaceX Dragon, capaz de llevar carga a órbitas bajas alrededor de la Tierra. En 2012 la Dragon se convirtió en la primera nave privada en abastecer a la EEI.

El objetivo final de SpaceX es más ambicioso: llevar humanos a Marte. Después de años de rumores, en septiembre de 2016 Musk reveló sus planes. El lanzador será un cohete de 122 metros de alto y 12 metros de diámetro, el más grande jamás construido. Tendrá la friolera de 42 motores de metano y oxígeno líquido, lo que le permitirá triplicar la capacidad de carga del mítico Saturn V de las misiones Apolo. En cuanto a la nave marciana, tendrá una longitud de 49.5 metros y un diámetro de 17 metros, y podrá llevar hasta 100 personas. Usará el mismo tipo de motor que el cohete, aunque se conformará con sólo nueve. La nave tendrá paneles solares para generar electricidad. SpaceX calcula que la duración del viaje será de 115 días. El vehículo frenará en la atmósfera de Marte con sus propios motores y aterrizará en posición vertical. Una vez allí, los astronautas podrían generar in situ el combustible necesario para volver. El metano se obtendría mezclando dióxido de carbono de la atmósfera con gas hidrógeno, que es muy ligero y se podría traer desde la Tierra. En la reacción también se produce agua, de la que se puede separar el oxígeno si se aplica una corriente eléctrica.

Todavía hay muchos cabos sueltos. Por muy bien que le hayan salido las cosas hasta ahora a Musk, no es lo mismo mandar un carguero a la EEI que llevar humanos a Marte. Recordemos además que SpaceX es una empresa privada, y parece difícil que sea capaz de afrontar en solitario este faraónico plan. Aunque si algo nos ha demostrado Elon Musk, cofundador de PayPal y Tesla Motors, es que suele lograr lo que se propone. En una década saldremos de dudas.

Dieta marciana

Hay otros muchos detalles que ultimar en una misión tan compleja. Por ejemplo, la alimentación. Los astronautas podrán aguantar un tiempo con las provisiones que lleven a bordo, pero parece complicado transportar todo lo necesario si la misión se prolonga. Ante cualquier imprevisto, cultivar alimentos en suelo marciano podría ser la única forma de sobrevivir.

A principios de 2016 investigadores de Perú y Estados Unidos iniciaron un proyecto para estudiar si la papa podría crecer en Marte, como en la película Mision Rescate. ¿Por qué la papa? Es uno de los cultivos más extendidos, sólo superado por el trigo, el arroz y el maíz. Se adapta fácilmente a los entornos más hostiles y es una buena fuente de hidratos de carbono, además de contener proteínas, vitamina C, hierro y potasio. A todo esto hay que sumarle la facilidad de preparación: para comer una papa basta con calentarla.

Los científicos recogieron tierra procedente del desierto peruano de la Joya y la metieron en un contenedor hermético. Allí se recrearon las extremas condiciones del planeta rojo: temperatura, presión atmosférica y niveles de oxígeno y dióxido de carbono. Un sistema de luces se encargó de simular la radiación solar, que en Marte es menos de la mitad de la que llega a la Tierra. De las 65 variedades de papa estudiadas, sólo cinco lograron echar raíces.

Estos resultados son prometedores, pero nadie sabe cómo responderán las papas a la alta radiación ultravioleta presente en Marte. El suelo del planeta es rico en percloratos, unas sales que son tóxicas para los vegetales y que habría que eliminar. Otro factor que preocupa a los científicos es el de la gravedad marciana (un tercio de la terrestre), aunque los astronautas de la EEI ya consiguieron cultivar lechugas en microgravedad.

Adiós a la cuna

Otro tema de interés es el hábitat donde vivirán los astronautas. Los primeros diseños apuntan a una estructura inflable, con la ventaja de que desinflada apenas ocupa espacio. Si la estancia se prolonga años en lugar de meses, habría que pensar en la forma de protegerse de la peligrosa radiación ionizante del Sol. Una forma sencilla sería construir casas bajo tierra. El interior estaría preparado para que sus ocupantes pudieran estar sin sus incómodos trajes espaciales, unos trajes que habrá que diseñar de nuevo; los actuales están pensados para trabajar en el espacio exterior, sin gravedad, y pesan demasiado para Marte.

Un peligro adicional es el polvo. Los astronautas de las misiones Apolo tuvieron problemas con el fino polvo lunar que se adhería a sus trajes espaciales. En Marte esto se agrava por el viento, aunque éste es poco más que una suave brisa terrestre por ser la atmósfera tan tenue.

La NASA también tendrá que lidiar con los políticos para conseguir financiamiento. Por ahora carece del presupuesto necesario, y eso que cuenta con el apoyo de Trump. En este sentido, será clave la colaboración entre las agencias espaciales de otros países y las empresas privadas para que no recaiga todo el peso de la misión sobre la NASA. Pero Marte podría dejar de ser prioritario para un futuro presidente, lo que pondría en peligro todo el proyecto.

Esperemos que no y que esta misión sea la primera de muchas. Los viajes interplanetarios tripulados supondrán un nuevo paso en la evolución del ser humano. Una humanidad atrapada en la Tierra corre el riesgo de destruirse a sí misma o extinguirse por alguna catástrofe, como el impacto de un asteroide. Antes o después, necesitaremos emigrar a otros mundos para asegurar la supervivencia de nuestra especie. A largo plazo sabemos que el Sistema Solar tiene fecha de caducidad dentro de unos 5 000 millones de años, cuando el ciclo de vida del Sol llegue a su fin. Marte no es más que la primera escala del verdadero viaje: el que nos lleve a las estrellas.

Más información

  • Raeburn, Paul, Descubriendo los secretos del planeta rojo, National Geographic Society, España, 1999.

 

Daniel Martín Reina es físico y colaborador habitual de ¿Cómo ves? Es miembro del grupo de Investigación de Instrumentación Electrónica y Aplicaciones de la Universidad de Sevilla, España. Escribe el blog de divulgación La aventura de la ciencia: http://laaventuradelaciencia.blogspot.mx
En ediciones anteriores
Slide 1

Las tentaciones de editar nuestro genoma

Slide 2

Para verte mejor: el cuerpo por dentro

Slide 3

¿Solos en el Universo? En busca de nuestros hermanos cósmicos

Facebook Twitter Google+ YouTube

suscripción Antología Nuestro canal en Youtube
promociones2 promociones1 promociones3
Evita el ciberbullying Nutilus
Subir