miércoles, 7 de febrero de 2018

¿Iremos a Marte en un futuro con una misión tripulada?

¿Iremos a Marte en un futuro con una misión tripulada?
(Por Jorge Pla-García)

Capítulo 24 “CIENCIA, y además lo entiendo!!!”

El ser humano es, por definición, un ser vivo que necesita explorar su entorno. Nuestra especie, en su afán por aventurarse en lo desconocido, ha conseguido en los últimos 250 años alcanzar cada medio siglo aproximadamente límites insospechados: entre 1768 y 1779 James Cook exploró el océano Pacifico, entre 1799 y 1803 Alexander Von Humboldt viajó por América Central, entre 1849 y 1855 David Livingston llegó al África austral, en 1911 Roald Admunsen alcanzó el Polo sur, en 1969 Neil Armstrong se convirtió en el primer ser humano en caminar por la Luna y, en la década de 2020 si atendemos a las estimaciones de las empresas espaciales privadas o década de 2030 si se consulta a NASA, el siguiente gran hito de la exploración de nuestra especie será pisar por primera vez el planeta Marte. La misión tripulada al planeta rojo será la mayor aventura del siglo XXI y sueños con siglos de antigüedad se verán por fin cumplidos.

“Se buscan hombres para viaje peligroso. Sueldo escaso. Frío extremo. Largos meses de completa oscuridad. Peligro constante. No se asegura el regreso. Honor y reconocimiento en caso de éxito.” Este anuncio podría aplicarse perfectamente a la búsqueda de astronautas para la primera misión tripulada a Marte. Sin embargo fue el anuncio publicado en la prensa a principios del siglo XX por Ernest Shackleton para completar su expedición a la Antártida. Se recibieron más de 5.000 solicitudes.

Se suele decir que la primera persona en pisar el planeta rojo ha nacido ya y vive entre nosotros. Me pregunto ¿qué estará haciendo ahora mismo? Probablemente, estudiar. La respuesta a la pregunta de este capítulo, ¿iremos a Marte en un futuro con una misión tripulada?, es rotundamente sí. Lo que realmente deberíamos preguntarnos es ¿cuándo? Hoy en día disponemos de la tecnología y los recursos económicos necesarios para realizar una misión tripulada a Marte, una empresa sin precedentes. Sin embargo, se requiere de la voluntad política necesaria para conseguirlo. En este sentido parece que empresas privadas como SpaceX, Boing o Blue Origin, están tomando decisiones mucho más rápido de lo que lo hacen las agencias espaciales públicas. Estas empresas están recuperando el espíritu de la joven NASA de los años 60, ágil y osada, y no la conservadora y burócrata de la actualidad.

En el entorno científico marciano se apuesta por una misión privada para poner un ser humano en Marte con una financiación importante de agencias espaciales públicas y el impulso definitivo de una Alianza Internacional. NASA ha liderado la carrera durante gran parte de la historia espacial, pero sus limitaciones actuales en cuanto a presupuesto y sobre todo a capacidad de maniobra en cuanto a toma de decisiones independientes al congreso americano es bastante limitada. Y es aquí precisamente donde entran en juego las empresas privadas, las cuales están utilizando los conocimientos adquiridos por las agencias espaciales durante los últimos 50 años, a la vez que invierten y toman decisiones de una forma mucho más rápida que NASA, maniatada por el congreso americano. Se da la paradoja de que parte de la financiación de SpaceX proviene precisamente de NASA, por lo que todo apunta a que la agencia espacial norteamericana está utilizando la empresa de Elon Musk como plataforma para acelerar los plazos. Tenemos la tecnología, sí. Tenemos los conocimientos, sí. Tenemos la financiación, sí. Solo necesitamos la manera de acelerar los plazos y que no dependa directamente de la aprobación del congreso de EEUU. Por otro lado, y a lo que a financiación se refiere, NASA solo puede recibir inversiones públicas, problema del que adolece SpaceX, por lo que no sería de extrañar que la futura misión tripulada a Marte estuviera en parte financiada por empresas comerciales como Coca-Cola, Apple o Google por poner un ejemplo. Algunas estimaciones preliminares sitúan en cuatrocientos mil millones de dólares el precio total de una misión tripulada a Marte. Nos encontramos ahora mismo en el momento de la historia espacial donde se está produciendo un cambio de paradigma y de negocio. El objetivo fundamental de SpaceX es que la eterna afirmación “iremos a Marte en 30 años” que se lleva enunciando desde la década de los 60 no se dilate de forma indefinida en el tiempo. Si bien la apuesta de EEUU de poner un ser humano en la Luna fue demoledora, con una inversión para alcanzar el objetivo casi diez veces mayor que la inversión actual (con un máximo de 4.41% del presupuesto federal frente al 0.5% que se invierte actualmente), para el viaje a Marte será necesaria la cooperación internacional. Potencias emergentes en el sector espacial como Europa, China, Japón o India serán imprescindibles para conseguir el objetivo. Me gusta soñar con una Alianza Internacional para la llegada del hombre a Marte.

Para preparar el camino y debido a lo complejo de la empresa, hemos comenzado la exploración enviando sondas robóticas a Marte, que nos proporcionan datos sobre el entorno marciano y sirven como demostradores tecnológicos para la futura exploración humana de Marte.

Características principales de Marte

Marte, aun teniendo la mitad del tamaño de la Tierra, tiene la misma superficie que esta si tenemos en cuanta de ella solo la superficie firme, sin los océanos. La distancia entre la Tierra y Marte depende de las posiciones relativas de los dos planetas, siendo la distancia media de 225 millones de kilómetros (mínima de 56 millones y máxima de 400 millones de kilómetros). Marte tiene un tercio de la gravedad terrestre, lo cual facilitó la creación de accidentes geográficos enormes, como el Monte Olimpo (tres veces más alto que el Monte Everest) o el cañón Vallis Marineris (10 veces más largo y 6 veces más profundo que el Gran Cañón del Colorado), los más grandes de todo el Sistema Solar, lugares de extraordinaria belleza que podrán ser disfrutados por los astronautas que se desplacen hasta allí. Compuesto por roca y metales, Marte es el planeta del Sistema Solar que presenta una mayor similitud con las condiciones ambientales terrestres, además de rotar aproximadamente al mismo ritmo y en el mismo sentido que la Tierra. Un día marciano, denominado “sol”, dura 24 horas y 20 minutos, y su año se prolonga durante 668,59 soles (dos años terrestres), motivo por el cual las estaciones en Marte tienen aproximadamente el doble de duración que las terrestres.

El clima de Marte: hostil, pero no letal

Marte, que se sepa el único planeta habitado exclusivamente por robots, es un planeta donde corrió agua líquida hace mucho tiempo, pero ahora existe solo en forma de hielo en la superficie y subsuelo y en forma gaseosa en la atmósfera, si bien las efímeras torrenteras, observadas con gran cantidad de sales que podrían hacer descender el punto de congelación del agua, generadas en zonas ecuatoriales durante cortos periodos de tiempo del verano marciano sembraron la confusión, aunque recientemente se ha demostrado que su contenido en agua es bajísimo, apenas del 3%. Desde hace décadas se siguen descubriendo en Marte reservas de agua en forma de hielo, tanto en el subsuelo marciano como en los casquetes polares. Se estima que solo en los casquetes polares de Marte hay tanto hielo de agua acumulado como para generar un océano global de 30 metros de profundidad si se encontrara en fase líquida.

La mayoría de los días en Marte, el tiempo es despejado, soleado y muy frío. En Marte no ha llovido una gota de agua en miles de millones de años. El eje de rotación de Marte es además muy parecido al de la Tierra, con una inclinación de 25º (el de la Tierra es de 23,5º), pero con una excentricidad de su órbita alrededor del Sol mucho más grande (0,093, mientras que en la Tierra es de 0,017) lo cual produce una gran diferencia en la irradiación solar máxima recibida en el hemisferio norte comparada con el sur. Como consecuencia de este diferente aporte energético, las estaciones resultan más extremas en el hemisferio sur. Una muestra de ello es que las temperaturas veraniegas en el hemisferio sur, que raramente superan los 0ºC, pueden ser hasta 30ºC más calientes que las del verano del hemisferio norte.

En cada casquete polar existe una capa de hielo de agua con una capa superficial de hielo de CO2. Esta última capa se sublima totalmente (pasa de estado sólido a gaseoso) del casquete polar norte en el verano boreal haciendo subir la presión. El proceso inverso se produce en ese momento en el casquete polar sur (invierno austral). El ciclo solar da lugar por tanto a un intercambio de CO2 entre casquetes. Es como si la atmósfera del planeta respirara con las estaciones.

Existen evidencias que muestran un pasado de Marte con un fuerte campo magnético global, gracias a las observaciones de campos magnéticos residuales locales en el Marte actual llevadas a cabo por orbitadores. El campo magnético de un planeta es su escudo protector frente al virulento viento solar. Cuando Marte perdió su campo magnético se quedó desnudo y a merced del potente viento solar, que barrió su atmósfera, como ha demostrado recientemente la misión Maven, que ha observado como en la actualidad se pierden al espacio más de 8 toneladas de atmósfera al día. Por eso, aunque la atmósfera está compuesta casi en su totalidad de CO2, la presión media global en superficie es de tan solo ~6 mb (apenas un 1% de la presión terrestre) por lo que la superficie de Marte se asemeja poco a una atmósfera tal y como la conocemos de nuestra experiencia cotidiana. Esta ligerísima atmósfera provoca un debilitamiento del calentamiento por efecto invernadero. Queda patente por tanto que quitarse el casco en Marte sería una autentica temeridad, no solo porque su ligera atmósfera no es respirable para el ser humano, sino porque en esas bajas condiciones de presión el agua comienza a hervir a temperatura ambiente, y las consecuencias para nuestro cuerpo que tiene 65% de agua, serían desastrosas. Para encontrar las condiciones similares de baja presión y baja temperatura de Marte tendríamos que trasladarnos a una altura unas tres veces superior a la de un avión comercial, es decir, hasta la frontera misma del espacio.

Aún así, Marte presenta muchos de los fenómenos meteorológicos que se producen en la Tierra como estaciones asociadas a la oblicuidad planetaria, frentes en superficie, nubes de condensación de vapor de agua y dióxido de carbono, tormentas y remolinos de polvo conocidos como dust devils y dunas formadas por actividad eólica, pero sus ritmos de acción son tan lentos que si estuviéramos allí apenas nos percataríamos. Esta tenue atmósfera junto a la ausencia de masas oceánicas, produce una gran amplitud térmica diaria haciendo que la diferencia de temperatura del aire entre el día y la noche sea de hasta 70ºC, por lo que tanto los hábitats como nuestros astronautas tendrán que estar preparados para estos cambios extremos de temperatura. Además, Marte está situado 1,52 veces más lejos del Sol que la Tierra, recibiendo solo un 43% de la luz solar que recibe nuestro planeta.

Existe una incorrecta interpretación de las temperaturas máximas del aire en la superficie de Marte en la literatura y webs de divulgación, en las que la temperatura del suelo a menudo se confunde con la del aire. Si bien el sensor de temperatura de ingeniería (no del aire) en el interior de la cámara frontal Hazcam (con recubrimiento metálico) del rover Spirit registró una temperatura de +35ºC después de ser estar sometida a una intensa radiación solar, no es riguroso utilizarla como temperatura del aire. Del mismo modo, a menudo se utiliza la temperatura del suelo medida por la estación meteorológica española en Marte REMS a bordo del rover Curiosity de NASA (que en algunas ocasiones puede alcanzar los +15,9ºC) como temperatura del aire. Nada más lejos de la realidad: la temperatura media del aire en Marte cerca de la superficie es alrededor de -55ºC, con valores máximos sobrepasando tímidamente los valores negativos en regiones cercanas al ecuador en los días más calurosos, hasta temperaturas inferiores a -130ºC en los casquetes polares. La temperatura del aire más alta registrada en Marte, en toda la historia de la exploración del planeta rojo, fue la medida por el instrumento REMS, que se encuentra el cráter Gale próximo al ecuador en el hemisferio sur marciano, al final de la primavera, momento en el que el cráter recibe mayor irradiación solar. Otras temperaturas máximas del aire cerca del ecuador marciano medidas a la misma altura sobre el suelo son las del aterrizador Viking 1, con -17,4ºC y el aterrizador Pathfinder, con -11,6ºC. Los rover Spirit y Opportunity, aunque carecían de instrumentación meteorológica, podían estimar indirectamente la temperatura del aire, obteniendo los registros máximos de -13.15ºC en el caso de Spirit y de -8.15ºC en el caso de Opportunity. Por lo tanto, aunque la escasez de medidas meteorológicas en Marte hace que estas no sean globalmente representativas, se podría concluir que registrar temperaturas del aire en Marte positivas es algo excepcional.

Marte es un planeta muy polvoriento. El polvo atmosférico tiene un papel protagonista en el clima marciano. Generalmente tiene un efecto anti-invernadero interfiriendo la entrada de energía solar haciendo que disminuyan las temperaturas máximas, pero actúa con un efecto contrario en el infrarrojo actuando como una manta que impide la disipación del calor, haciendo aumentar las temperaturas mínimas. En consecuencia la oscilación térmica diurna disminuye drásticamente. Como curiosidad, las partículas de polvo dispersan la luz solar y producen que los colores en el cielo se inviertan comparados con los de la Tierra: el cielo en Marte es rojizo durante el día y azulado al atardecer. Tormentas locales y regionales de polvo se producen todos los años, generalmente al aproximarse el verano austral. Cada tres años marcianos de media se produce una tormenta global de polvo, que es capaz de cubrir todo el planeta oscureciendo los accidentes más característicos del planeta.

Figura 1: Autoretrato del rover Curiosity. Crédito: NASA 

Los peligros para una misión tripulada, lejos de ser los que hemos visto en las películas o en la literatura donde los astronautas son desplazados decenas de metros cuando se encuentran con una de estas tormentas (recordemos que, aunque los vientos pueden alcanzar velocidades de 150km/h, al ser la atmósfera marciana 100 veces más liviana que la terrestre, el astronauta experimentaría una ligera brisa de 15km/h y eso a pesar de que la gravedad marciana es un tercio de la terrestre), está más relacionado con lo finas que son las partículas de polvo, tanto que se podrían comparar con el humo de un cigarrillo. Este polvo, tal y como les sucedió a los astronautas de las misiones Apolo, se introduce por todos los rincones y su peligro no solo está relacionado con las vías respiratorias y oculares, sino también con la amenaza a los trajes y herramientas que podrían dejar de funcionar, por lo que habrá que prepararse a conciencia para evitarlo.

Breve historia de la exploración humana de Marte

Durante la historia de la carrera espacial ha habido decenas de planes para la exploración humana de Marte. Como en la carrera espacial a la Luna, rusos y americanos han competido desde los años 60 para alcanzar este objetivo. Problemas con los lanzadores, presupuestos desorbitados, errores de diseño, y el objetivo político cumplido de poner un hombre en la Luna dieron al traste con todos los planes marcianos. Recientemente NASA ha vuelto a impulsar la exploración humana de Marte. En Noviembre de 2015 Charles Bolden, administrador de NASA, reafirmó el compromiso de la agencia estadounidense para poner un hombre en Marte en la década de 2030 y el esfuerzo para que las siguientes misiones robóticas allanen el camino.

Entre todos los planes destaca uno en concreto en el que se basan la mayoría de los diseños. Además fue el elegido como la arquitectura empleada en la novela, de película homónima, The Martian. Esta arquitectura, propuesta por Robert Zubrin y bautizada como Mars Direct, pretende abaratar lo que realmente encarece los viajes tripulados a Marte, concretamente la inversión que hay que realizar para hacer el viaje de vuelta, ya que necesitamos combustible para llevar el combustible que nos traerá de vuelta desde Marte. Sin embargo este problema se resuelve en la arquitectura de Mars Direct ya que se acometería la misión en diferentes fases: primero se lanzaría a Marte una nave sin tripulación denominada MAV (Mars Ascent Vehicle), que aterrizaría en Marte y esperaría allí durante un periodo prolongado a los astronautas. El objetivo principal del MAV es realizar el viaje de vuelta con los astronautas desde Marte a la Tierra. Durante este lapso de tiempo, el MAV se encargaría de forma autómata de fabricar el combustible necesario para el viaje de regreso. Por otro lado se enviarían los módulos de habitabilidad donde vivirían los astronautas. Por último se lanzaría la nave de crucero que transportaría a los astronautas desde la Tierra a la superficie de Marte (viaje de ida). El peso de esta nave sería aproximadamente de 400 toneladas pero como no tenemos ningún lanzador hoy en día capaz de poner esa carga en órbita terrestre (recordemos que el máximo actual son 130 toneladas), se deben realizar varios lanzamientos para ensamblar la nave de crucero en órbita terrestre.

En cuanto a la duración de un viaje tripulado a Marte existen básicamente dos alternativas en función del momento que se elija para el lanzamiento. Si el lanzamiento se produce con Marte en conjunción, es decir, cuando desde la Tierra vemos a Marte en el mismo sentido que el Sol, el viaje es más eficiente porque se consume menos combustible, sin embargo la misión se alarga hasta casi 900 días, con dos viajes de 6 meses de duración y obligando a los astronautas a permanecer en Marte durante 500 días. Si por el contrario el viaje se produce con Marte en oposición, esto es, cuando desde la Tierra lo vemos en sentido opuesto al que vemos al Sol, la misión se acorta hasta los 450 días, con los astronautas viviendo solo unos días o semanas en Marte, a costa de utilizar más cantidad de combustible en el viaje.

SpaceX y la obsesión por colonizar a Marte

Elon Musk, director ejecutivo y fundador de SpaceX, quiere viajar personalmente al planeta rojo (aunque en sus últimas declaraciones ha sembrado la duda afirmando que quiere ver crecer a sus hijos). Para conseguir su obsesivo objetivo necesita abaratar los viajes espaciales. Para ello ha estado estudiando de cerca los diseños de cohetes rusos, ya que son los más sencillos y económicos del mercado. Por este motivo SpaceX imprime un carácter de sencillez a todos los diseños, por ejemplo a diferencia de la competencia, solo utiliza queroseno y oxigeno líquido como combustibles. Además, construyen sus propios cohetes, motores y piezas para abaratar costes y tener control absoluto sobre su propia tecnología. Han introducido una novedad que es un hito histórico en la exploración espacial: la reutilización supersónica de la primera etapa del cohete la cual, como si de un tebeo de Tintín se tratara, regresa a su plataforma de lanzamiento después de haber colocado la carga en el espacio. Funcionando a pleno rendimiento y con varios lanzamientos -y aterrizajes- a sus espaldas, ver el regreso de la primera etapa de un Falcon IX (capaz de poner 25 toneladas en órbita terrestre) es como estar viendo la grabación del lanzamiento rebobinada. Con esta reutilización los precios descienden considerablemente. Según Musk, el objetivo es abaratar los costes de lanzamiento hasta una centésima parte del precio final. Esta tecnología de etapas reutilizables sirve también como aterrizaje en Marte.

Figura 2: Imagen del aterrizaje de la primera etapa 
de un cohete Falcon IX de SpaceX. Créditos: SpaceX 

Elon es un soñador. Ha prometido darle a la humanidad la tecnología para abandonar nuestro hogar y construir uno nuevo. Según él, la colonización de Marte involucrará a cientos de naves reutilizables, cada una llevando entre 100 y 250 colonos, con un precio aproximado de 200.000 dólares por billete. Musk no solo quiere realizar una misión tripulada a Marte, sino colonizar el planeta y convertir a la especie humana en una especie multiplanetaria, para poder tener un hogar alternativo en caso de que una catástrofe amenace nuestro planeta.

El plan consiste en construir el cohete más grande jamás diseñado, con 122 metros de altura y una capacidad para poner en órbita baja 550 toneladas aproximadamente. Utilizará metano y oxígeno líquido como combustible. Tendrá solo 2 etapas: la primera con 42 motores, será reutilizable y pondrá la carga en órbita terrestre y la segunda será la que realice el viaje a Marte, simplificando el diseño. Una vez que la segunda etapa se encuentre en órbita terrestre, la primera etapa realizará entre 3 y 5 lanzamientos (aterrizajes y despegues) para ir cargándola de combustible. La segunda etapa aterrizará en Marte de forma vertical como ya se ha mencionado. La idea es que, a diferencia de la arquitectura Mars Direct, sea esta misma nave la que regrese a la Tierra utilizando los recursos locales como combustible.

SpaceX ha desarrollado además, unas cápsulas bautizadas como Dragon que, aunque fueron diseñadas desde el comienzo para transportar astronautas, son capaces de enviar mercancías a la Estación Espacial Internacional (de hecho es la primera vez en la historia que una empresa privada lo consigue).

Figura 3: Arquitectura de SpaceX para la misión tripulada a Marte. Créditos: SpaceX

En 2018 se utilizará una cápsula Dragon modificada y bautizada como Red Dragon, para aterrizar en Marte como demostrador tecnológico y sentar las bases de los aterrizajes con cargas pesadas en el planeta rojo, sirviendo como primera fase para la exploración humana de Marte.

Figura 4: Test de retropropulsores de sonda Dragon de SpaceX. Créditos: SpaceX 

Esta mejora de poder aterrizar en Marte con cargas unas 20 veces más pesadas que las actuales será un salto cualitativo también para las misiones de NASA y otras agencias que podrán verse beneficiadas de esta capacidad para incluir más experimentos e instrumentación en las misiones. Esta cápsula Red Dragon será lanzada en el futuro cohete Falcon Heavy (un Falcon IX modificado).

En los planes de SpaceX no se mencionan de momento las características de los trajes espaciales que se usarán en Marte, pero estos deberán ser lo suficientemente cómodos como para poder recoger muestras, por lo que no pueden ser muy voluminosos y además deberán estar presurizados debido a la baja presión atmosférica marciana y refrigerados para poder soportar las bajísimas temperaturas. El sistema de soporte vital debe tener un tamaño suficiente para llevar a cabo salidas extravehiculares de larga duración, por lo que deben incorporar generadores de oxígeno. Estos trajes podrían compartir la mayor parte de los elementos de un traje utilizado hoy en día para realizar las actividades extravehiculares en la Estación Espacial Internacional, pero tendrán que tener más movilidad e incluir un sistema de soporte vital compatible con la atmósfera marciana.

Figura 5: Recreación artística del cohete Falcon Heavy. Créditos: SpaceX 

Utilización de recursos in situ

La utilización de recursos in situ (ISRU en sus siglas en ingles) será fundamental y obligatoria en una misión tripulada a Marte. Debido a que los lanzamientos espaciales se encarecen de forma exponencial cuanto más peso llevan, en todos los planes se asume que las naves tripuladas deben ser lo más ligeras posible y que los astronautas deberán hacer uso de los recursos locales en Marte para autoabastecerse. Los cultivos serán necesarios en el planeta rojo, pero los astronautas se encontrarán con muchos problemas. Al clima hostil y la menor energía solar disponible se le une la mencionada gran escasez de agua en la superficie de las zonas ecuatoriales. Varias son las soluciones propuestas para solventar este problema como por ejemplo purificar la orina de los astronautas para que sea reutilizable, generar agua a partir del oxígeno atmosférico u obtener agua de las reservas de hielo del subsuelo y los casquetes polares.

A estos problemas se suma el poco fértil suelo (regolito) marciano, rico en sales llamadas percloratos que en teoría dificultarían el cultivo de cualquier vegetal terrestre. Sin embargo, algunos estudios previos sugieren que se pueden minimizar los efectos de los percloratos fácilmente empapando previamente el suelo en agua. Los habitantes que viviesen en Marte tendrían que producir metano y oxígeno con el agua y los depósitos de carbón que se han encontrado bajo la superficie del planeta. El oxígeno será utilizado no solo para respirar, sino también como combustible para el viaje de vuelta.

NASA está invirtiendo muchos esfuerzos en proyectos ISRU y como muestra de ello es la elección de los instrumentos del nuevo rover marciano Mars2020 (en el momento de la publicación de este libro todavía no ha recibido nombre) que se lanzará en el año 2020 y que servirá como demostrador tecnológico para soporte vital y combustible de vuelta para abrir el camino de la exploración humana de Marte. Esa es una de las tareas del instrumento MOXIE, cuya misión es fabricar oxígeno no solo para el consumo humano, sino también para hacer volar en un futuro a la nave que llevará a los astronautas de vuelta a la Tierra. El oxigenador es muy importante porque la atmósfera marciana está compuesta casi exclusivamente por dióxido de carbono, y los motores no funcionarían sin la combustión que el oxígeno hace posible. Otro ejemplo ISRU es la ambiciosa estación meteorológica española MEDA, que irá también a bordo del rover Mars2020, cuyo objetivo será la caracterización de las condiciones medioambientales para que los planificadores de misiones puedan proteger a los futuros exploradores humanos.

Peligros para la salud del astronauta

Ya hemos hablado de lo hostil que puede llegar a ser el planeta Marte. Frío, desolado y escaso en recursos vitales. Muchos argumentan que nuestra especie no esta preparada para sobrevivir fuera de la Tierra. Es importante recordar que no hace mucho tiempo las mejores mentes del mundo pensaban que un viaje a la Luna era totalmente imposible.

La gravedad en la superficie de Marte es tan solo la tercera parte de la Tierra. Se desconocen los efectos que puede tener esta baja gravedad en el cuerpo humano, pero sabemos gracias a los estudios realizados en la Estación Espacial Internacional, que en ausencia de gravedad los fluidos se desplazan hacia la cabeza presionando el nervio óptico y el globo ocular pudiendo dificultar la visión, además al no tener que luchar contra la gravedad, se debilitan los músculos, entre ellos los del corazón, cuádriceps, espalda y cuello. La piel pierde elasticidad y se vuelve más sensible y las heridas tardan más en curarse, por lo que las infecciones pueden ser más comunes. Los huesos se debilitan considerablemente al perder minerales y calcio, los cuales podrían acumularse y formar piedras en el riñón. Además, la ingravidez confunde al oído, causando mareos y desorientación. Para despejar las incógnitas se están realizando experimentos en la Estación Espacial Internacional, estudiando si nuestro organismo es capaz de sobrevivir a periodos prolongados en el espacio. Recientemente se ha desarrollado un experimento, con la mente puesta en Marte, comparando la evolución durante un año de dos astronautas gemelos, uno de ellos residiendo en la Estación Espacial Internacional y otro de ellos en Tierra para que, pasado el año, pudieran ser comparados y determinar cual son las consecuencias en nuestro organismo de una estancia prolongada en el espacio. Pasado el año se ha evidenciado que las estancias prolongadas en ingravidez redundan en atrofia muscular y pérdida de masa ósea (aproximadamente un uno por ciento al mes) pero podría paliarse con ejercicio físico o un generador de gravedad artificial en la nave a Marte.

Todos los científicos parecen estar de acuerdo que la mayor amenaza para una misión tripulada es la radiación solar, las tormentas solares y los rayos cósmicos. Esta gran aventura está plagada de peligros, entre ellos los que supone estar sometido a las altísimas dosis de radiación de partículas provenientes del espacio durante el trayecto. Recientes estudios demuestran que la exposición acumulada, para un astronauta con billete de ida y vuelta, sin contar la estancia -más o menos prolongada- en el planeta rojo, equivale a hacerse 33.000 radiografías. Se han propuesto diferentes alternativas para proteger a los astronautas de estas letales radiaciones, por ejemplo construir los hábitats en el interior de cuevas o en el subsuelo marciano que apantallaría de la radiación, utilizar las zonas con campos magnéticos residuales, esconderse de las tormentas solares en las partes blindadas de la nave espacial o módulo de aterrizaje o incluso modificar el ADN, ya que en un reciente estudio se sugiere el empleo de proteínas denominadas “Dsup” que en organismos tardígrados parecen ser las responsables de la gran resiliencia frente a la radiación evitando que el ADN se rompa a medida que la radiación le impacta.

Otra investigación está centrándose en los efectos de la radiación concretamente en el cerebro humano y sus conclusiones elevan aún más la alarma, ya que causan importantes daños cerebrales a largo plazo en roedores, lo que resulta en alteraciones cognitivas y demencia. Los astronautas que viajen a Marte podrían sufrir demencia crónica. Quizás, a su regreso, ni se acordarían del viaje. Investigar cómo afecta la radiación espacial a los astronautas y las maneras de mitigar esos efectos es crítico para los planes de futuras misiones a Marte. Se está trabajando en estrategias farmacológicas que implican compuestos que eliminan los radicales libres y protegen la neurotransmisión de las letales radiaciones.

Otro tipo de inconvenientes, no por ello menos importantes, son los relacionados con problemas psicológicos como pueden ser delirios, demencia senil, depresión, ansiedad o claustrofobia. Para ello se están desarrollando proyectos de simulación de hábitats marcianos en Tierra.

Me gusta soñar con una llegada del hombre a Marte en la década de 2020, en una nave de SpaceX financiada por empresas comerciales privadas y agencias espaciales de una Alianza Internacional utilizando la arquitectura de Mars Direct.


Jorge Pla-García
Doctorando en Astrofísica (UCM).
Master en Meteorología (UCM).
Master en Astrofísica (VIU).
Master en Ciencia Espacial (UAH).
Investigador del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Madrid.
Investigador del Southwest Research Institute (SwRI),
Investigador del Scientist, Space Science Institute (SSI),
Boulder (Colorado, EEUU).

Capítulo 24 “CIENCIA, y además lo entiendo!!!”