* Humanos en Marte: ¿Cómo vamos a llegar hasta allá?

HUMANOS EN MARTE: ¿CÓMO VAMOS A LLEGAR HASTA ALLÁ?

* Humans on Mars: how will we get there?

LOS ACTUALES ESTUDIOS DE LA NASA

¿Por qué es tan difícil ir a Marte? Básicamente, por causa de la resistencia del organismo humano, por causa de la confiabilidad de los equipos y por causa de los costos increíblemente elevados. Estas dificultades tienen que ver con la distancia, la fuerza de gravedad de Marte y la cantidad de material que se debe llevar.

Considerando una tripulación de entre 3 a 8 personas, los mismos módulos habitacionales para la superficie de Marte podrían ser usados para el transporte de los astronautas, saliendo desde una órbita alrededor de la Tierra. La experiencia actual con las estaciones espaciales muestra que el tiempo máximo que el cuerpo humano aguanta la falta de peso es de 6 meses. Pasando eso ya hay que tener un periodo largo de rehabilitación al volver a sentir el peso, algo muy complicado de hacer en Marte.

Otro problema es el de las radiaciones. Sin la protección de un campo magnético y de una atmósfera, en el viaje entre nuestro planeta y Marte los astronautas podrían recibir altas dosis. Hay dos tipos de radiaciones: los rayos cósmicos, proveniente de lo profundo de la Galaxia, y las tormentas solares. En un periodo de 6 meses (más 6 meses para volver) la dosis de rayos cósmicos sería tolerable, en cuanto que en caso de tormentas solares se podrían reservar cubículos especiales dentro del módulo para proteger a la tripulación. Por otro lado, las reservas de agua, combustible y las propias paredes del módulo, de materiales plásticos, funcionarían como escudo. Sin embargo, la adaptación a las condiciones del ambiente marciano es una incógnita.

LA ESTRATEGIA

Al estudiar una misión de humanos a Marte hay que pensar en primer lugar en el final, en el regreso. Marte tiene una gravedad considerable, casi la mitad de la fuerza de gravedad de la Tierra. Lo que significa que para salir de Marte hay que tener un cohete de dimensiones considerables, que hay que llevar hasta allá y colocarlo en la superficie. La tarea se hace más fácil si la nave que tiene que despegar desde la superficie es lo más pequeña posible, sin capacidad para viajar por 6 meses hasta la Tierra sino que apenas para saltar a una órbita alrededor del planeta Marte, donde los tripulantes podrían ser recogidos por otra nave mayor capaz de traerlos hasta la Tierra. Esto significa que para que una tripulación regrese, habría que llevar dos módulos a Marte: un cohete que los saque de la superficie, y una nave que los recoja en el espacio y los traiga hasta la Tierra. Como la mayor parte del combustible necesario corresponde al cohete, y como un cohete puede tener 90% de su masa como combustibles, la tarea de transportar el cohete hasta allá se facilita si los combustibles se fabrican en Marte. Mediante un proceso bien conocido llamado reacción Sabatier se puede producir gas natural y oxígeno a partir de CO₂ del aire marciano y una pequeña cantidad de hidrógeno llevada desde aquí. Lo ideal es que estos equipos vayan antes de la tripulación, y que el cohete esté listo, con sus combustibles ya almacenados, y la nave de regreso ya estacionada en órbita, antes de que un tercer módulo parta de la Tierra llevando a los astronautas.

Debido a que la distancia entre los planetas varía, solamente es posible el tránsito entre la Tierra y Marte a cada 26 meses. Esto significa que el drama va a tener que desarrollarse en tres actos: en el primer año el envío de los equipos para regresar, en el tercer año el envío de los astronautas, y el final en el quinto año, con el regreso a casa.

O sea, una misión con una duración sin precedentes.

LOS MOTORES

Se piensa partir de una órbita alrededor de la Tierra impulsando por separado cada uno de los tres módulos necesarios para una sola misión tripulada. Cada módulo será acelerado en dirección hacia Marte por un impulsor nuclear acoplado: los cálculos actuales muestran que el cohete para salir de la superficie marciana más su fábrica de combustibles tendría una masa total de 68,6 ton; su impulsor nuclear acoplado para salir de la Tierra tendría 66 ton. La nave orbital para el regreso tendría 74,1 ton y, para su ida, estaría acoplada a un impulsor nuclear de 73,4 ton. Y el módulo habitacional con los astronautas dentro tendría 60,8 ton y su impulsor nuclear inicial 76,6 ton.

Estos impulsores, nunca probados en el espacio pero sí en tierra ya desde la década de 60, usan reactores nucleares para calentar hidrógeno y expulsarlo a alta velocidad hacia atrás por una tobera. El rendimiento es dos veces superior a los cohetes químicos convencionales y es la única manera de llegar a Marte en 6 meses, el límite de la tolerancia del cuerpo humano sin peso.

LOS COMPONENTES

Debido a que cada impulsor nuclear con su carga es más masivo de lo que pueden levantar de la superficie terrestre las tecnologías actuales, el impulsor nuclear y el módulo al cual debe acelerar serían unidos en pleno espacio, en órbita alrededor de la Tierra. Como son tres impulsores y tres módulos, tenemos seis componentes a ser lanzados desde la superficie terrestre para una única misión tripulada, con una masa total superior a 400 toneladas, equivalente a la Estación Espacial Internacional completa. Pero cada componente tendría menos de 80 ton, lo que posibilitaría utilizar un cohete derivado del transbordador espacial (básicamente el tanque externo acoplado a sus motores) para elevarlos desde tierra.

Así, 10 años después de autorizado el proyecto, dos grandes cohetes serían lanzados desde Cabo Cañaveral, Florida, en medio de estruendos y gigantescas llamaradas. Ambas cargas, un impulsor nuclear y un módulo cohete / fábrica de combustibles, se acoplarían en órbita alrededor de la Tierra. Días después otros dos lanzamientos elevarían otro impulsor nuclear y una nave de regreso, vacía, que también se acoplarían en el espacio. Una vez listos ambos impulsores con sus cargas acopladas, se activaría los motores nucleares. Cerca de diez meses después las cargas estarían llegando a Marte, y con sus escudos térmicos chocarían contra la atmósfera marciana, frenando. La nave de regreso vacía quedaría capturada en órbita alrededor de Marte, en cuanto que el cohete vacío / fábrica de combustibles caería hasta la superficie, con el descenso final amortiguado por paracaídas y motores. Una vez en el suelo, un pequeño reactor nuclear con ruedas se separaría y se alejaría a una distancia segura. Su conexión por cables proveerá la electricidad para convertir pacientemente el aire marciano en combustibles.

Dos años después, cuando los planetas nuevamente se acerquen, un tercer impulsor nuclear aceleraría una nave tripulada desde la Tierra hacia Marte. A los 6 meses estaría llegando, y una vez más un escudo de cerámica haría su trabajo, incendiándose como un meteorito artificial pero protegiendo a los seres humanos dentro. Paracaídas, y motores cuando estos ya no son suficientes, colocarían suavemente en la superficie a los primeros aventureros humanos en Marte. Después de un corto periodo de adaptación a la gravedad marciana, saldrían al exterior, para montar más módulos inflables y comenzar los experimentos y las exploraciones.

Prepararían el local para la llegada de más equipos meses después, a ser usados por la segunda tripulación dentro de dos años, o por ellos mismos en caso de emergencia.

Un año y ocho meses después, con la primera misión concluida y los planetas nuevamente cerca, los astronautas y sus muestras se elevarían de la superficie marciana con el pequeño cohete cuyos combustibles habrían sido elaborados en el lugar desde antes de que ellos hayan partido de la Tierra. Harían un transbordo a la nave de regreso vacía que los habría estado esperando en órbita marciana desde hace cuatro años. Una vez en ella, unos motores químicos serían suficientes para mandarlos de vuelta a la Tierra. Seis meses después, un gran paracaídas rectangular se abriría sobre la Florida, y los astronautas maniobrarían su pequeña cápsula hasta un aterrizaje seguro, de vuelta en el Centro Espacial Kennedy. Seguiría un periodo de cuarentena para ellos y sus muestras. Mientras tanto, otra tripulación ya estaría en camino nuevamente hacia el planeta Marte, donde ya les estarían esperando sus respectivos equipos necesarios para su estadía y regreso. Y dos años después partiría una tercera tripulación.

LOS ESTUDIOS CONTINUAN

Esta hipotética “Mars Reference Mission” podría tener alternativas. Por ejemplo: más módulos inflables; empleo mayor de los motores nucleares; reducción de 50 % de la masa lanzada (con tecnologías nuevas y una estrategia diferente); una plataforma orbital que orbita cada vez más rápido para actuar de catapulta; motores electromagnéticos; etc.

¿QUÉ HACE QUE UN COHETE DESPEGUE?

No es el combustible, no. ¡Es el dinero! La parte más cara sería elevar desde la superficie terrestre las 400 toneladas de equipos por tripulación (26% del costo total); de ahí la importancia de reducir las masas a un mínimo. El dinero total se estima hoy en día en unos 100 mil millones de dólares. Esto es suficiente para alimentar a 20 millones de niños pobres durante la duración del programa, o visto de otra manera, apenas 1 mes del presupuesto militar mundial. El dinero existe; la cuestión es definir las prioridades.

Hasta este momento, todos los grandes programas espaciales de los EUA, como el programa Mercury, que colocó a sus primeros astronautas en órbita, Apollo, que colocó a los primeros seres humanos en la Luna, o la Estación Espacial Internacional, cuyos principales socios son los EUA y Rusia, fueron autorizados por el Congreso de EUA dentro del contexto de la geopolítica del momento. Con un presupuesto tan alto, es muy probable que la única manera de que una misión tripulada a Marte despegue sea con dinero de los impuestos estadounidenses. Por tanto vamos a tener que esperar a los motivos geopolíticos correctos. ¿Cuáles serían? Lo único que se puede decir es que si la misión tripulada a Marte no existe es porque los motivos finales tampoco. Todavía.

A. L.

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Basado en una charla dada en la USP, el 30 de junio de 2001. Publicado originalmente en ABC Color, el 29 de octubre de 2006. Ilustración: Al comienzo de la misión a Marte, dos impulsores nucleares llevarían los equipos necesarios para regresar a la Tierra. Dos años después, cuando los planetas estén nuevamente cerca, un tercer impulsor nuclear llevaría a los astronautas. Crédito: John Frassanito and Associates, cortesía NASA.