La hipotética colonización de Marte ha recibido el interés de agencias espaciales públicas y corporaciones privadas, y ha recibido un tratamiento extenso en la escritura, el cine y el arte de ciencia ficción.
Las organizaciones han propuesto planes para una misión humana a Marte , el primer paso hacia cualquier esfuerzo de colonización , pero ninguna persona ha puesto un pie en el planeta. Sin embargo, los módulos de aterrizaje y los rovers han explorado con éxito la superficie planetaria y han proporcionado información sobre las condiciones en el suelo. Se han propuesto visitas virtuales a Marte, utilizando tecnologías hápticas , y pueden preceder a los humanos que visitan el planeta. [2]
Las razones para colonizar Marte incluyen la curiosidad, el potencial de los humanos para proporcionar una investigación observacional más profunda que los rovers no tripulados, el interés económico en sus recursos y la posibilidad de que el asentamiento de otros planetas pueda disminuir la probabilidad de extinción humana . Las dificultades y los peligros incluyen la exposición a la radiación durante un viaje a Marte y en su superficie, suelo tóxico , baja gravedad , el aislamiento que acompaña a la distancia entre Marte y la Tierra, la falta de agua y las bajas temperaturas.
Los compromisos más recientes para investigar asentamientos permanentes incluyen los de agencias espaciales públicas — NASA , ESA , Roscosmos , ISRO y CNSA — y organizaciones privadas — SpaceX , Lockheed Martin y Boeing .
Conceptos y cronogramas de la misión
Desde el siglo XX, se han propuesto varias misiones humanas a Marte tanto por agencias gubernamentales como por empresas privadas. [ vago ]
Todos los conceptos de misión humana tal como los conciben actualmente los programas espaciales gubernamentales nacionales no serían precursores directos de la colonización. Los programas como los que están planeando tentativamente la NASA , Roscosmos y la ESA están pensados únicamente como misiones de exploración, con el establecimiento de una base permanente posible, pero aún no es el objetivo principal. [ cita requerida ]
La colonización requiere el establecimiento de hábitats permanentes que tengan el potencial de autoexpansión y autosuficiencia. Dos de las primeras propuestas para construir hábitats en Marte son los conceptos Mars Direct y Semi-Direct , defendidos por Robert Zubrin , un defensor de la colonización de Marte. [3]
SpaceX ha propuesto el desarrollo de la infraestructura de transporte de Marte para facilitar la eventual colonización de Marte. La arquitectura de la misión incluye vehículos de lanzamiento totalmente reutilizables , naves espaciales calificadas para humanos , petroleros propulsores en órbita , montajes de lanzamiento / aterrizaje de respuesta rápida y producción local de combustible para cohetes en Marte a través de la utilización de recursos in situ (ISRU). El objetivo al que aspira SpaceX es aterrizar sus naves estelares de carga en Marte para 2024 y las dos primeras naves estelares tripuladas para 2026. [4] [5]
Similitud relativa con la Tierra
La Tierra es similar a Venus en cuanto a composición, tamaño y gravedad superficial, pero las similitudes de Marte con la Tierra son más convincentes cuando se considera la colonización. Éstas incluyen:
- El día (o sol ) marciano tiene una duración muy cercana a la de la Tierra. Un día solar en Marte es de 24 horas, 39 minutos y 35,244 segundos. [6]
- Marte tiene una superficie que es el 28,4% de la de la Tierra, que es solo un poco menos que la cantidad de tierra seca en la Tierra (que es el 29,2% de la superficie de la Tierra). Marte tiene la mitad del radio de la Tierra y solo una décima parte de la masa. Esto significa que tiene un volumen más pequeño (~ 15%) y una densidad media más baja que la Tierra.
- Marte tiene una inclinación axial de 25,19 °, similar a los 23,44 ° de la Tierra. Como resultado, Marte tiene estaciones muy parecidas a la Tierra, aunque en promedio duran casi el doble porque el año marciano es de aproximadamente 1,88 años terrestres.
- Observaciones de la NASA 's de Reconocimiento de Marte Orbiter , la ESA ' s Mars Express y de la NASA Phoenix Lander confirman la presencia de hielo de agua en Marte .
Diferencias entre la Tierra y Marte
Localización | Presión |
---|---|
Cumbre de Olympus Mons | 0,03 kPa (0,0044 psi) |
Promedio de Marte | 0,6 kPa (0,087 psi) |
Fondo Hellas Planitia | 1,16 kPa (0,168 psi) |
Límite Armstrong | 6,25 kPa (0,906 psi) |
Cumbre del monte Everest [7] | 33,7 kPa (4,89 psi) |
Nivel del mar de la tierra | 101,3 kPa (14,69 psi) |
Gravedad y magnetosfera
La gravedad de la superficie de Marte es solo el 38% de la de la Tierra. Aunque se sabe que la microgravedad causa problemas de salud como la pérdida de masa muscular y la desmineralización ósea , [8] [9] no se sabe si la gravedad marciana tendría un efecto similar. El biosatélite Mars Gravity fue un proyecto propuesto diseñado para aprender más sobre el efecto que tendría la gravedad de la superficie inferior de Marte en los humanos, pero fue cancelado debido a la falta de fondos. [10]
Debido a la falta de magnetosfera , los eventos de partículas solares y los rayos cósmicos pueden alcanzar fácilmente la superficie marciana. [11] [12] [13]
La atmósfera
La presión atmosférica en Marte está muy por debajo del límite de Armstrong al que las personas pueden sobrevivir sin trajes de presión . Dado que no se puede esperar que la terraformación sea una solución a corto plazo, las estructuras habitables en Marte deberían construirse con recipientes a presión similares a las naves espaciales, capaces de contener una presión entre 30 y 100 kPa. La atmósfera también es tóxica, ya que la mayor parte se compone de dióxido de carbono (95% de dióxido de carbono , 3% de nitrógeno, 1,6% de argón y trazas que suman menos del 0,4% de otros gases, incluido el oxígeno).
Esta fina atmósfera no filtra la luz solar ultravioleta , lo que provoca inestabilidad en los enlaces moleculares entre los átomos. Por ejemplo, el amoníaco (NH 3 ) no es estable en la atmósfera marciana y se descompone después de algunas horas. [14] También debido a la delgadez de la atmósfera, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es mucho mayor que en la Tierra, típicamente alrededor de 70 ° C (125 ° F). [15] Sin embargo, la variación de temperatura día / noche es mucho menor durante las tormentas de polvo cuando muy poca luz llega a la superficie incluso durante el día y, en cambio, calienta la atmósfera media. [dieciséis]
Agua y clima
El agua en Marte es escasa, y los rovers Spirit y Opportunity encuentran menos que en el desierto más seco de la Tierra. [17] [18] [19]
El clima es mucho más frío que el de la Tierra, con temperaturas superficiales medias entre 186 y 268 K (-87 y -5 ° C; -125 y 23 ° F) (según la estación y la latitud). [20] [21] La temperatura más baja jamás registrada en la Tierra fue de 184 K (-89,2 ° C, -128,6 ° F) en la Antártida .
Debido a que Marte está aproximadamente un 52% más lejos del Sol , la cantidad de energía solar que ingresa a su atmósfera superior por unidad de área (la constante solar ) es solo alrededor del 43.3% de lo que llega a la atmósfera superior de la Tierra. [22] Sin embargo, debido a la atmósfera mucho más delgada, una fracción más alta de la energía solar llega a la superficie. [23] [24] La irradiancia solar máxima en Marte es de aproximadamente 590 W / m 2 en comparación con aproximadamente 1000 W / m 2 en la superficie de la Tierra; Las condiciones óptimas en el ecuador marciano se pueden comparar con las de la isla Devon en el Ártico canadiense en junio. [25]
Las tormentas de polvo globales son comunes durante todo el año y pueden cubrir todo el planeta durante semanas, impidiendo que la luz solar llegue a la superficie. [26] [27] Se ha observado que esto provoca caídas de temperatura de 4 ° C (7 ° F) durante varios meses después de la tormenta. [28] En contraste, los únicos eventos comparables en la Tierra son grandes erupciones volcánicas poco frecuentes como Krakatoa que arrojaron grandes cantidades de ceniza a la atmósfera en 1883, causando una caída de la temperatura global de alrededor de 1 ° C (2 ° F). Quizás lo más importante es que estas tormentas afectan la producción de electricidad de los paneles solares durante largos períodos, además de interferir con las comunicaciones con la Tierra. [dieciséis]
Marte no tiene lluvia y prácticamente no tiene nubes, [ cita requerida ] por lo que, aunque está frío, está permanentemente soleado (excepto durante las tormentas de polvo ). Esto significa que los paneles solares siempre pueden funcionar con la máxima eficiencia en días sin polvo. Y la órbita de Marte es más excéntrica que la de la Tierra, aumentando la temperatura y las variaciones constantes solares a lo largo del año marciano. [ cita requerida ]
Tierra
El suelo marciano es tóxico debido a concentraciones relativamente altas de cloro y compuestos asociados que son peligrosos para todas las formas de vida conocidas. [29] [30]
Supervivencia
Aunque hay algunos organismos extremófilos que sobreviven en condiciones hostiles en la Tierra, incluidas las simulaciones que se aproximan a Marte, las plantas y los animales generalmente no pueden sobrevivir a las condiciones ambientales presentes en la superficie de Marte. [31]
Condiciones para la habitación humana
Las condiciones en la superficie de Marte son más cercanas a las condiciones en la Tierra en términos de temperatura y luz solar que en cualquier otro planeta o luna, a excepción de las nubes de Venus . [32] Sin embargo, la superficie no es hospitalaria para los humanos ni para la mayoría de las formas de vida conocidas debido a la radiación, la presión del aire muy reducida y una atmósfera con solo 0,16% de oxígeno.
En 2012, se informó que algunos líquenes y cianobacterias sobrevivieron y mostraron una notable capacidad de adaptación para la fotosíntesis después de 34 días en condiciones marcianas simuladas en el Laboratorio de Simulación de Marte (MSL) mantenido por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). [33] [34] [35] Algunos científicos piensan que las cianobacterias podrían desempeñar un papel en el desarrollo de puestos avanzados con tripulación autosostenibles en Marte. [36] Proponen que las cianobacterias podrían usarse directamente para diversas aplicaciones, incluida la producción de alimentos, combustible y oxígeno, pero también indirectamente: los productos de su cultivo podrían apoyar el crecimiento de otros organismos, abriendo el camino a una amplia gama de vida. -Apoyo a procesos biológicos basados en recursos marcianos. [36]
Los seres humanos han explorado partes de la Tierra que coinciden con algunas condiciones en Marte. Según los datos del rover de la NASA, las temperaturas en Marte (en latitudes bajas) son similares a las de la Antártida . [37] La presión atmosférica en las altitudes más altas alcanzadas por ascensos en globo pilotado (35 km (114.000 pies) en 1961, [38] 38 km en 2012) es similar a la de la superficie de Marte. Sin embargo, los pilotos no estuvieron expuestos a la presión extremadamente baja, ya que los habría matado, sino sentados en una cápsula presurizada. [39]
La supervivencia humana en Marte requeriría vivir en hábitats artificiales de Marte con complejos sistemas de soporte vital. Un aspecto clave de esto serían los sistemas de procesamiento de agua. Al estar hecho principalmente de agua, un ser humano moriría en cuestión de días sin ella. Incluso una disminución del 5 al 8% en el agua corporal total causa fatiga y mareos y una disminución del 10% del deterioro físico y mental (ver Deshidratación ). Una persona en el Reino Unido usa una media de 70 a 140 litros de agua al día. [40] A través de la experiencia y el entrenamiento, los astronautas de la ISS han demostrado que es posible usar mucho menos y que alrededor del 70% de lo que se usa se puede reciclar utilizando los sistemas de recuperación de agua de la ISS . La mitad de toda el agua se usa durante las duchas. [41] Se necesitarían sistemas similares en Marte, pero tendrían que ser mucho más eficientes, ya que las entregas robóticas regulares de agua a Marte serían prohibitivamente caras (la ISS recibe agua cuatro veces al año). La NASA ha investigado el acceso potencial al agua in situ (congelada o no) a través de la perforación. [42]
Efectos sobre la salud humana
Marte presenta un entorno hostil para la habitación humana. Se han desarrollado diferentes tecnologías para ayudar a la exploración espacial a largo plazo y pueden adaptarse para habitar en Marte. El récord existente para el vuelo espacial consecutivo más largo es de 438 días por el cosmonauta Valeri Polyakov , [43] y el tiempo más acumulado en el espacio es de 878 días por Gennady Padalka . [44] El tiempo más largo pasado fuera de la protección del cinturón de radiación de Van Allen de la Tierra es de aproximadamente 12 días para el aterrizaje lunar del Apolo 17 . Esto es menor en comparación con el viaje de 1100 días [45] planeado por la NASA para el año 2028. Los científicos también han planteado la hipótesis de que muchas funciones biológicas diferentes pueden verse afectadas negativamente por el medio ambiente de las colonias de Marte. Debido a los niveles más altos de radiación, hay una multitud de efectos secundarios físicos que deben mitigarse. [46] Además, el suelo marciano contiene altos niveles de toxinas que son peligrosas para la salud humana.
Efectos físicos
La diferencia de gravedad afectaría negativamente a la salud humana al debilitar huesos y músculos . También existe riesgo de osteoporosis y problemas cardiovasculares . Las rotaciones actuales en la Estación Espacial Internacional ponen a los astronautas en gravedad cero durante seis meses, un período de tiempo comparable a un viaje de ida a Marte. Esto les da a los investigadores la capacidad de comprender mejor el estado físico en el que llegarían los astronautas que viajan a Marte. Una vez en Marte, la gravedad de la superficie es solo el 38% de la de la Tierra. La microgravedad afecta los sistemas cardiovascular, musculoesquelético y neurovestibular (sistema nervioso central). Los efectos cardiovasculares son complejos. En la tierra, la sangre dentro del cuerpo permanece un 70% por debajo del corazón, y en la microgravedad este no es el caso debido a que nada tira la sangre hacia abajo. Esto puede tener varios efectos negativos. Una vez que entra en microgravedad, la presión arterial en la parte inferior del cuerpo y las piernas se reduce significativamente. [47] Esto hace que las piernas se debiliten debido a la pérdida de masa muscular y ósea. Los astronautas muestran signos de síndrome de cara hinchada y patas de pollo. Después del primer día de reentrada a la tierra, las muestras de sangre mostraron una pérdida del 17% de plasma sanguíneo, lo que contribuyó a una disminución de la secreción de eritropoyetina. [48] [49] En el sistema esquelético, que es importante para apoyar la postura de nuestro cuerpo, los vuelos espaciales prolongados y la exposición a la microgravedad provocan la desmineralización y atrofia de los músculos. Durante la re-aclimatación, se observó que los astronautas tenían una miríada de síntomas que incluían sudores fríos, náuseas, vómitos y mareos. [50] Los astronautas que regresaban también se sentían desorientados. Los viajes desde y hacia Marte que duran seis meses es el tiempo promedio que se pasa en la ISS. Una vez en Marte, con su menor gravedad superficial (38% por ciento de la de la Tierra), estos efectos sobre la salud serían una seria preocupación. [51] Al regresar a la Tierra, la recuperación de la pérdida y atrofia ósea es un proceso largo y es posible que los efectos de la microgravedad nunca se reviertan por completo. [ cita requerida ]
Radiación
Marte tiene una magnetosfera global más débil que la Tierra, ya que ha perdido su dínamo interior, lo que debilitó significativamente la magnetosfera , la causa de que tanta radiación llegue a la superficie, a pesar de su gran distancia del Sol en comparación con la Tierra. Combinado con una atmósfera delgada, esto permite que una cantidad significativa de radiación ionizante llegue a la superficie marciana. Hay dos tipos principales de riesgos de radiación al viajar fuera de la protección de la atmósfera y la magnetosfera de la Tierra: los rayos cósmicos galácticos (GCR) y las partículas energéticas solares (SEP). La magnetosfera de la Tierra protege de las partículas cargadas del Sol y la atmósfera protege contra los GCR sin carga y altamente energéticos. Hay formas de mitigar la radiación solar, pero sin mucha atmósfera, la única solución para el flujo de GCR es un blindaje pesado que asciende a aproximadamente 15 centímetros de acero, 1 metro de roca o 3 metros de agua, lo que limita a los colonos humanos a vivir. subterráneo la mayor parte del tiempo. [52]
La nave espacial Mars Odyssey lleva un instrumento, el Experimento Ambiental de Radiación de Marte (MARIE), para medir la radiación. MARIE descubrió que los niveles de radiación en órbita por encima de Marte son 2,5 veces más altos que en la Estación Espacial Internacional . La dosis diaria promedio fue de aproximadamente 220 μGy (22 mrad), equivalente a 0.08 Gy por año. [53] Una exposición de tres años a tales niveles excedería los límites de seguridad adoptados actualmente por la NASA, [54] y el riesgo de desarrollar cáncer debido a la exposición a la radiación después de una misión a Marte podría ser dos veces mayor de lo que los científicos pensaban anteriormente. [55] [56] Los eventos ocasionales de protones solares (SPEs) producen dosis mucho más altas, como se observó en septiembre de 2017, cuando la NASA informó que los niveles de radiación en la superficie de Marte se duplicaron temporalmente y se asociaron con una aurora 25 veces más brillante que cualquier otra. observado anteriormente, debido a una tormenta solar masiva e inesperada . [57] La construcción de viviendas bajo tierra (posiblemente en tubos de lava marcianos ) reduciría significativamente la exposición de los colonos a la radiación.
Queda mucho por aprender sobre la radiación espacial. En 2003, el Centro Espacial Lyndon B. Johnson de la NASA abrió una instalación, el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA , en el Laboratorio Nacional Brookhaven , que emplea aceleradores de partículas para simular la radiación espacial. La instalación estudia sus efectos sobre los organismos vivos, además de experimentar con técnicas de blindaje. [61] Inicialmente, hubo alguna evidencia de que este tipo de radiación crónica de bajo nivel no es tan peligrosa como se pensaba; y que ocurre la hormesis por radiación . [62] Sin embargo, los resultados de un estudio de 2006 indicaron que los protones de la radiación cósmica pueden causar el doble de daño grave al ADN de lo que se había estimado anteriormente, exponiendo a los astronautas a un mayor riesgo de cáncer y otras enfermedades. [63] Como resultado de la mayor radiación en el entorno marciano, el informe resumido del Comité de Revisión de Planes de Vuelos Espaciales Humanos de EE. UU. Publicado en 2009 informó que "Marte no es un lugar fácil de visitar con la tecnología existente y sin una inversión sustancial de recursos ". [63] La NASA está explorando una variedad de técnicas y tecnologías alternativas, como escudos deflectores de plasma para proteger a los astronautas y las naves espaciales de la radiación. [63]
Efectos psicologicos
Debido a los retrasos en las comunicaciones, es necesario desarrollar nuevos protocolos para evaluar la salud psicológica de los miembros de la tripulación. Los investigadores han desarrollado una simulación marciana llamada HI-SEAS (simulación y análogo de exploración espacial de Hawái) que coloca a los científicos en un laboratorio marciano simulado para estudiar los efectos psicológicos del aislamiento, las tareas repetitivas y la convivencia de cerca con otros científicos durante hasta un año a la vez. Se están desarrollando programas informáticos para ayudar a las tripulaciones con problemas personales e interpersonales en ausencia de comunicación directa con profesionales en la Tierra. [64] Las sugerencias actuales para la exploración y colonización de Marte son seleccionar individuos que hayan pasado exámenes psicológicos . También se sugieren sesiones psicosociales para el regreso a casa con el fin de reorientar a las personas hacia la sociedad.
Terraformación
Varias obras de ficción plantean la idea de terraformar Marte para permitir que una amplia variedad de formas de vida, incluidos los humanos, sobrevivan sin ayuda en la superficie de Marte. Se han conjeturado algunas ideas de posibles tecnologías que pueden contribuir a la terraformación de Marte , pero ninguna podría llevar a todo el planeta al hábitat similar a la Tierra que se muestra en la ciencia ficción. [sesenta y cinco]
Transporte
Vuelo espacial interplanetario
Marte requiere menos energía por unidad de masa ( delta V ) para llegar desde la Tierra que cualquier planeta excepto Venus . Usando una órbita de transferencia Hohmann , un viaje a Marte requiere aproximadamente nueve meses en el espacio. [66] Las trayectorias de transferencia modificadas que reducen el tiempo de viaje a cuatro o siete meses en el espacio son posibles con cantidades incrementalmente mayores de energía y combustible en comparación con una órbita de transferencia Hohmann, y son de uso estándar para misiones robóticas a Marte. Acortar el tiempo de viaje por debajo de unos seis meses requiere un delta-v más alto y una mayor cantidad de combustible, y es difícil con los cohetes químicos . Podría ser factible con avanzados nave espacial de propulsión tecnologías, algunas de las cuales ya han sido probados a diferentes niveles, tales como específicos variables Impulse Magnetoplasma Rocket , [67] y cohetes nucleares . En el primer caso, podría alcanzarse un tiempo de viaje de cuarenta días, [68] y en el segundo, un tiempo de viaje de aproximadamente dos semanas. [3] En 2016, un científico de la Universidad de California en Santa Bárbara dijo que podrían reducir aún más el tiempo de viaje de una pequeña sonda robótica a Marte a "tan solo 72 horas" con el uso de una vela propulsada por láser (propulsión fotónica dirigida) sistema en lugar del sistema de propulsión de cohetes a base de combustible. [69] [70]
Durante el viaje, los astronautas estarían sujetos a radiación , lo que requeriría un medio para protegerlos. La radiación cósmica y el viento solar provocan daños en el ADN, lo que aumenta significativamente el riesgo de cáncer. Se desconoce el efecto de los viajes a largo plazo en el espacio interplanetario, pero los científicos estiman un riesgo adicional de entre el 1% y el 19% (una estimación es del 3,4%) de que los hombres mueran de cáncer debido a la radiación durante el viaje a Marte y viceversa. a la tierra. Para las mujeres, la probabilidad es mayor debido a los tejidos glandulares generalmente más grandes. [71]
Aterrizando en Marte
Marte tiene una gravedad superficial de 0,38 veces la de la Tierra, y la densidad de su atmósfera es aproximadamente el 0,6% de la de la Tierra. [72] La gravedad relativamente fuerte y la presencia de efectos aerodinámicos dificultan el aterrizaje de naves espaciales tripuladas y pesadas con solo propulsores, como se hizo con los aterrizajes del Apolo en la Luna , pero la atmósfera es demasiado delgada para que los efectos aerodinámicos sean de mucha ayuda. aerofrenado y aterrizaje de un vehículo grande. El aterrizaje de misiones pilotadas en Marte requeriría sistemas de frenado y aterrizaje diferentes a los utilizados para aterrizar naves espaciales tripuladas en la Luna o misiones robóticas en Marte. [73]
Si se supone que el material de construcción de nanotubos de carbono estará disponible con una fuerza de 130 GPa (19.000.000 psi), entonces se podría construir un ascensor espacial para llevar personas y material a Marte. [74] También se ha propuesto un ascensor espacial en Fobos (una luna marciana). [75]
Equipo necesario para la colonización
La colonización de Marte requeriría una amplia variedad de equipos, tanto para brindar servicios directamente a los seres humanos como equipos de producción utilizados para producir alimentos, propulsores, agua, energía y oxígeno respirable, para apoyar los esfuerzos de colonización humana. El equipo requerido incluirá: [3]
- Servicios básicos ( oxígeno , energía , comunicaciones locales , eliminación de desechos , saneamiento y reciclaje de agua )
- Hábitats
- Instalaciones de almacenamiento
- Espacios de trabajo de la tienda
- Esclusa de aire, para presurización y manejo del polvo.
- Equipo de extracción de recursos: inicialmente para agua y oxígeno, luego para una sección transversal más amplia de minerales, materiales de construcción, etc.
- Equipo para la producción de energía y de almacenamiento de energía , algunas solar y quizás nucleares , así
- Espacios y equipos de producción de alimentos .
- Equipo de producción de propulsantes , generalmente se piensa que son hidrógeno y metano a través de la reacción de Sabatier [76] como combustible (con oxidante de oxígeno) para motores de cohetes químicos.
- Combustibles u otra fuente de energía para uso con transporte terrestre. Se han sugerido motores de monóxido de carbono / oxígeno (CO / O 2 ) para el transporte de superficie temprano, ya que tanto el monóxido de carbono como el oxígeno pueden producirse directamente mediante la electrólisis de dióxido de circonio de la atmósfera marciana sin requerir el uso de ninguno de los recursos hídricos marcianos para obtener hidrógeno. . [77]
- Equipo de comunicación fuera del planeta
- Equipo para moverse sobre la superficie: traje de Marte , vehículos exploradores tripulados y posiblemente incluso aviones de Marte .
Utilidades básicas
Para funcionar en absoluto, la colonia necesitaría los servicios básicos para sustentar la civilización humana. Estos tendrían que estar diseñados para manejar el duro entorno marciano y tendrían que ser útiles con un traje de EVA o estar alojados dentro de un entorno habitable para humanos. Por ejemplo, si los sistemas de generación de electricidad dependen de la energía solar, también se necesitarán grandes instalaciones de almacenamiento de energía para cubrir los períodos en que las tormentas de polvo bloquean el sol, y es posible que se necesiten sistemas automáticos de eliminación de polvo para evitar la exposición humana a las condiciones de la superficie. [28] Si la colonia va a escalar más allá de unas pocas personas, los sistemas también deberán maximizar el uso de los recursos locales para reducir la necesidad de reabastecimiento de la Tierra, por ejemplo, reciclando agua y oxígeno y adaptándose para poder usar cualquier agua. encontrado en Marte, sea cual sea su forma.
Comunicación con la Tierra
Las comunicaciones con la Tierra son relativamente sencillas durante el medio sol cuando la Tierra está por encima del horizonte marciano. La NASA y la ESA incluyeron equipos de retransmisión de comunicaciones en varios de los orbitadores de Marte, por lo que Marte ya tiene satélites de comunicaciones . Si bien estos eventualmente se desgastarán, es probable que se lancen orbitadores adicionales con capacidad de retransmisión de comunicaciones antes de que se monten las expediciones de colonización.
El retraso en la comunicación unidireccional debido a la velocidad de la luz varía desde aproximadamente 3 minutos en el acercamiento más cercano (aproximado por el perihelio de Marte menos el afelio de la Tierra) hasta 22 minutos en la mayor conjunción superior posible (aproximado por el afelio de Marte más el afelio de la Tierra). ). La comunicación en tiempo real, como conversaciones telefónicas o Internet Relay Chat , entre la Tierra y Marte sería muy poco práctica debido a los largos retrasos que implica. La NASA ha descubierto que la comunicación directa se puede bloquear durante aproximadamente dos semanas en cada período sinódico , alrededor del momento de la conjunción superior cuando el Sol está directamente entre Marte y la Tierra, [78] aunque la duración real del apagón de las comunicaciones varía de una misión a otra dependiendo en varios factores, como la cantidad de margen de enlace diseñado en el sistema de comunicaciones y la velocidad mínima de datos que es aceptable desde el punto de vista de la misión. En realidad, la mayoría de las misiones en Marte han tenido períodos de interrupción de las comunicaciones del orden de un mes. [79]
Un satélite en el punto Lagrangiano Tierra-Sol L 4 o L 5 podría servir como relé durante este período para resolver el problema; incluso una constelación de satélites de comunicaciones sería un gasto menor en el contexto de un programa de colonización completo. Sin embargo, el tamaño y la potencia del equipo necesario para estas distancias hacen que las ubicaciones de L4 y L5 no sean realistas para las estaciones repetidoras, y la estabilidad inherente de estas regiones, aunque beneficiosa en términos de mantenimiento de la posición, también atrae polvo y asteroides, que podrían representar un riesgo. [80] A pesar de esa preocupación, las sondas STEREO atravesaron las regiones L4 y L5 sin sufrir daños a finales de 2009.
Un trabajo reciente del Laboratorio de Conceptos Espaciales Avanzados de la Universidad de Strathclyde , en colaboración con la Agencia Espacial Europea , ha sugerido una arquitectura de retransmisión alternativa basada en órbitas altamente no keplerianas . Se trata de un tipo especial de órbita que se produce cuando la propulsión continua de bajo empuje, como la producida por un motor de iones o una vela solar , modifica la trayectoria natural de una nave espacial. Tal órbita permitiría comunicaciones continuas durante la conjunción solar al permitir que una nave espacial de relevo "flote" sobre Marte, fuera del plano orbital de los dos planetas. [81] Este relé evita los problemas de los satélites estacionados en L4 o L5 al estar significativamente más cerca de la superficie de Marte mientras mantiene una comunicación continua entre los dos planetas.
Precursores robóticos
El camino hacia una colonia humana podría prepararse mediante sistemas robóticos como los Mars Exploration Rovers Spirit , Opportunity , Curiosity y Perseverance . Estos sistemas podrían ayudar a localizar recursos, como agua subterránea o hielo, que ayudarían a una colonia a crecer y prosperar. La vida útil de estos sistemas sería de años e incluso décadas, y como han demostrado los recientes desarrollos en vuelos espaciales comerciales , es posible que estos sistemas involucren tanto la propiedad privada como la gubernamental. Estos sistemas robóticos también tienen un costo reducido en comparación con las primeras operaciones con tripulación y tienen menos riesgo político.
Los sistemas cableados podrían sentar las bases para los primeros aterrizajes y bases con tripulación, al producir varios consumibles, incluidos combustible, oxidantes, agua y materiales de construcción. El establecimiento de los conceptos básicos de energía, comunicaciones, refugio, calefacción y fabricación puede comenzar con sistemas robóticos, aunque solo sea como un preludio de las operaciones con tripulación.
Mars Surveyor 2001 Lander MIP (Mars ISPP Precursor) fue para demostrar la fabricación de oxígeno a partir de la atmósfera de Marte , [82] y probar tecnologías de células solares y métodos para mitigar el efecto del polvo marciano en los sistemas de energía. [83] [ necesita actualización ]
Antes de que cualquier persona sea transportada a Marte en la infraestructura de transporte teórica de Marte de la década de 2020 imaginada por SpaceX , primero se llevarían a cabo una serie de misiones de carga robótica para transportar el equipo , los hábitats y los suministros necesarios. [84] El equipo que sería necesario incluiría "máquinas para producir fertilizante, metano y oxígeno a partir del nitrógeno y dióxido de carbono atmosférico de Marte y el hielo de agua subterráneo del planeta", así como materiales de construcción para construir cúpulas transparentes para áreas agrícolas iniciales. [85]
Ciencias económicas
Al igual que con las primeras colonias del Nuevo Mundo , la economía sería un aspecto crucial para el éxito de una colonia. El pozo de gravedad reducida de Marte y su posición en el Sistema Solar pueden facilitar el comercio entre Marte y la Tierra y pueden proporcionar una justificación económica para el asentamiento continuo del planeta. Dado su tamaño y recursos, este podría eventualmente ser un lugar para cultivar alimentos y producir equipos para minar el cinturón de asteroides .
Algunas colonias tempranas de Marte podrían especializarse en el desarrollo de recursos locales para el consumo marciano, como agua y / o hielo. Los recursos locales también se pueden utilizar en la construcción de infraestructura. [86] Una fuente de mineral marciano actualmente disponible es el hierro metálico en forma de meteoritos de níquel-hierro . El hierro en esta forma se extrae más fácilmente que de los óxidos de hierro que cubren el planeta.
Otro bien comercial importante entre los marcianos durante la colonización temprana podría ser el estiércol. [87] Suponiendo que no exista vida en Marte, el suelo será muy pobre para el cultivo de plantas, por lo que el estiércol y otros fertilizantes serán muy valorados en cualquier civilización marciana hasta que el planeta cambie químicamente lo suficiente para soportar el crecimiento de la vegetación en su superficie. propio.
La energía solar es candidata a energía para una colonia marciana. La insolación solar (la cantidad de radiación solar que llega a Marte) es aproximadamente el 42% de la de la Tierra, ya que Marte está aproximadamente un 52% más lejos del Sol y la insolación cae como el cuadrado de la distancia . Pero la atmósfera delgada permitiría que casi toda esa energía llegue a la superficie en comparación con la Tierra, donde la atmósfera absorbe aproximadamente una cuarta parte de la radiación solar. La luz del sol en la superficie de Marte sería muy similar a un día moderadamente nublado en la Tierra. [88]
Impulsores económicos
Se puede decir aproximadamente que la colonización espacial en Marte es posible cuando los métodos necesarios de colonización espacial se vuelven lo suficientemente baratos (como el acceso al espacio mediante sistemas de lanzamiento más baratos) para cubrir los fondos acumulativos que se han reunido para ese propósito.
Aunque no hay perspectivas inmediatas de que las grandes cantidades de dinero requeridas para cualquier colonización espacial estén disponibles dados los costos de lanzamiento tradicionales, [89] [ se necesita cita completa ] existe alguna perspectiva de una reducción radical de los costos de lanzamiento en la década de 2020, lo que en consecuencia, reducirá el costo de cualquier esfuerzo en esa dirección. Con un precio publicado de 62 millones de dólares por lanzamiento de hasta 22.800 kg (50.300 lb) de carga útil a la órbita terrestre baja o 4.020 kg (8.860 lb) a Marte, [90] los cohetes SpaceX Falcon 9 ya son los "más baratos de la industria". . [91] Los planes reutilizables de SpaceX incluyen Falcon Heavy y futuros vehículos de lanzamiento basados en metano, incluido el Starship . Si SpaceX tiene éxito en el desarrollo de la tecnología reutilizable, se esperaría que "tuviera un impacto importante en el costo del acceso al espacio" y cambiara el mercado cada vez más competitivo de los servicios de lanzamiento espacial. [92]
Los enfoques alternativos de financiación podrían incluir la creación de premios de incentivo . Por ejemplo, la Comisión del Presidente de 2004 sobre la Implementación de la Política de Exploración Espacial de los Estados Unidos sugirió que se debería establecer un concurso de premios de incentivo, tal vez por parte del gobierno, para el logro de la colonización espacial. Un ejemplo proporcionado fue ofrecer un premio a la primera organización en colocar humanos en la Luna y mantenerlos durante un período fijo antes de que regresen a la Tierra. [93]
Posibles ubicaciones para asentamientos
Regiones ecuatoriales
Mars Odyssey encontró lo que parecen ser cuevas naturales cerca del volcán Arsia Mons . Se ha especulado que los colonos podrían beneficiarse del refugio que estas u otras estructuras similares podrían proporcionar de la radiación y los micrometeoroides. También se sospecha de energía geotérmica en las regiones ecuatoriales. [94]
Tubos de lava
Varios posibles tragaluces de tubos de lava marcianos se han ubicado en los flancos de Arsia Mons. Los ejemplos basados en la Tierra indican que algunos deberían tener pasajes largos que ofrezcan una protección completa contra la radiación y ser relativamente fáciles de sellar con materiales in situ, especialmente en subsecciones pequeñas. [95]
Hellas Planitia
Hellas Planitia es la llanura más baja situada debajo del datum geodésico marciano . La presión del aire es relativamente más alta en este lugar en comparación con el resto de Marte.
Protección planetaria
Las naves espaciales robóticas que van a Marte deben esterilizarse, tener como máximo 300.000 esporas en el exterior de la nave, y esterilizarse más a fondo si entran en contacto con "regiones especiales" que contienen agua, [96] [97] de lo contrario existe el riesgo de contaminación no solo los experimentos de detección de vida, sino posiblemente el planeta mismo.
Es imposible esterilizar misiones humanas a este nivel, ya que los humanos albergan típicamente cien billones de microorganismos de miles de especies del microbioma humano , y estos no se pueden eliminar mientras se preserva la vida del ser humano. La contención parece la única opción, pero es un gran desafío en caso de un aterrizaje forzoso (es decir, un choque). [98] Se han realizado varios talleres planetarios sobre este tema, pero aún no se han definido las directrices finales para avanzar. [99] Los exploradores humanos también serían vulnerables a la contaminación de la Tierra si se convirtieran en portadores de microorganismos si Marte tuviera vida. [100]
Desafíos éticos, políticos y legales
Es imprevisto cómo el primer aterrizaje humano en Marte cambiará las políticas actuales con respecto a la exploración del espacio y la ocupación de cuerpos celestes. En el Tratado del Espacio Ultraterrestre de las Naciones Unidas de 1967 , se determinó que ningún país puede reclamar el espacio o sus habitantes. Dado que el planeta Marte ofrece un entorno desafiante y obstáculos peligrosos para que los humanos los superen, las leyes y la cultura del planeta probablemente serán muy diferentes a las de la Tierra. [101] Con Elon Musk anunciando sus planes para viajar a Marte, no está claro cómo se desarrollará la dinámica de una empresa privada que posiblemente sea la primera en llevar un ser humano a Marte a escala nacional y mundial. [102] [103] La NASA tuvo que lidiar con varios recortes en la financiación. Durante la presidencia de Barack Obama , el objetivo de la NASA de llegar a Marte quedó relegado a un segundo plano. [104] En 2017, el presidente Donald Trump prometió devolver a los humanos a la Luna y eventualmente a Marte, [105] tomando medidas de manera efectiva aumentando el presupuesto de la NASA con $ 1.1 mil millones, [106] y se centró principalmente en el desarrollo del nuevo Sistema de Lanzamiento Espacial . [107] [108]
Colonialismo
La colonización espacial en general se ha discutido como una continuación del imperialismo y el colonialismo , [109] especialmente en lo que respecta a la toma de decisiones coloniales en Marte y las razones del trabajo colonial [110] y la explotación de la tierra han sido cuestionadas con crítica poscolonial . Al ver la necesidad de una participación e implementación inclusiva [111] y democrática de cualquier exploración espacial, infraestructura o colonialización de Marte, muchos han pedido reformas sociológicas dramáticas y garantías para prevenir el racismo, el sexismo y otras formas de prejuicio e intolerancia. [112]
La narrativa de la exploración espacial como una " Nueva Frontera " ha sido criticada como una continuación irreflexiva del colonialismo de los colonos y el destino manifiesto , continuando la narrativa de la exploración colonial como fundamental para la naturaleza humana asumida . [113] [114] [115]
La perspectiva predominante de la colonización territorial en el espacio se ha denominado surfacismo , especialmente al comparar la defensa de la colonización de Marte en oposición a Venus . [116]
Peligros para el embarazo
Un posible desafío ético al que podrían enfrentarse los viajeros espaciales es el del embarazo durante el viaje. Según las políticas de la NASA, está prohibido que los miembros de la tripulación tengan relaciones sexuales en el espacio . La NASA quiere que los miembros de su tripulación se traten entre sí como lo harían sus compañeros de trabajo en un entorno profesional. Un miembro embarazada en una nave espacial es peligroso para todos los que están a bordo. La mujer embarazada y el niño necesitarían nutrición adicional de las raciones a bordo, así como tratamiento y cuidados especiales. El embarazo obstaculizaría los deberes y habilidades de la tripulante embarazada. Todavía no se sabe completamente cómo el entorno en una nave espacial afectaría el desarrollo de un niño a bordo. Sin embargo, se sabe que un feto en el espacio sería más susceptible a la radiación solar, lo que probablemente tendría un efecto negativo en sus células y genética. [118] Durante un largo viaje a Marte, es probable que los miembros de la nave puedan tener relaciones sexuales debido a su entorno estresante y aislado. [119]
Abogacía
La colonización de Marte es defendida por varios grupos no gubernamentales por una serie de razones y con propuestas variadas. Uno de los grupos más antiguos es la Mars Society, que promueve un programa de la NASA para realizar la exploración humana de Marte y ha establecido estaciones de investigación analógicas de Marte en Canadá y Estados Unidos. Mars to Stay aboga por reciclar los vehículos de retorno de emergencia en asentamientos permanentes tan pronto como los exploradores iniciales determinen que es posible una habitación permanente.
Elon Musk fundó SpaceX con el objetivo a largo plazo de desarrollar las tecnologías que permitirán una colonia humana autosuficiente en Marte. [102] [120] Richard Branson , en su vida, está "decidido a ser parte del inicio de una población en Marte. Creo que es absolutamente realista. Sucederá ... creo que en los próximos 20 años", [ a partir de 2012] "llevaremos literalmente a cientos de miles de personas al espacio y eso nos dará los recursos financieros para hacer cosas aún más grandes". [121]
En junio de 2013, Buzz Aldrin , ingeniero estadounidense y ex astronauta , y la segunda persona en caminar sobre la Luna , escribió una opinión, publicada en The New York Times , apoyando una misión humana a Marte y viendo la Luna "no como un destino sino más un punto de partida, uno que coloca a la humanidad en una trayectoria para ocupar Marte y convertirse en una especie de dos planetas ". [122] En agosto de 2015, Aldrin, en asociación con el Instituto de Tecnología de Florida , presentó un "plan maestro", para la consideración de la NASA, para los astronautas, con un "período de servicio de diez años", para colonizar Marte antes del año 2040. . [123]
En ficción
Algunos casos en la ficción proporcionan descripciones detalladas de la colonización de Marte. Incluyen:
- '' Away '' (2020), publicado por Netflix
- Surviving Mars (2018), desarrollado por Haemimont Games , publicado por Paradox Interactive
- The Expanse (2016-2021) que se transmite originalmente en Syfy , luego Amazon Prime
- TerraGenesis (2016) desarrollado por Edgeworks Entertainment , publicado por Tilting Point
- El espacio entre nosotros (película de 2016), de Peter Chelsom
- Mars (2016) de National Geographic
- John Carter (2012), de Mark Andrews
- The Martian (2011), de Andy Weir (y la película de 2015 , dirigida por Ridley Scott )
- Mr. Nobody (2009), de Jaco Van Dormael
- Tom y Jerry: Blast Off to Mars (2005) película de comedia animada de ciencia ficción de Warner Bros. Animation y Turner Entertainment
- Aria (2002-2008), de Kozue Amano
- First Landing (2002), de Robert Zubrin
- Red Faction (2001), desarrollado por Volition , publicado por THQ
- Mars Diaries (2000), de Sigmund Brouwer
- Martian Gothic: Unification (2000), desarrollado por Creative Reality para Microsoft Windows y Coyote Developments para PlayStation , publicado por TalonSoft para Microsoft Windows y Take-Two Interactive para PlayStation
- Mars Underground (1997), de William K. Hartmann
- Climbing Olympus (1994), de Kevin J. Anderson
- El marciano (1992) y Regreso a Marte (1999), de Ben Bova
- Total Recall (1990), de Paul Verhoeven
- Icehenge (1985), la trilogía de Marte ( Marte Rojo , Marte Verde , Azul Marte , 1992-1996), y los marcianos (1999), de Kim Stanley Robinson
- Man Plus (1976), de Frederik Pohl
- La destrucción de Faena (1974), de Alexander Kazantsev
- Podemos recordarlo para usted al por mayor (1966), por Philip K. Dick
- Las arenas de Marte (1951), de Arthur C. Clarke
- Las crónicas marcianas (1950), de Ray Bradbury
- Planeta rojo (1949), de Robert A. Heinlein
Mapa interactivo de Marte
Ver también
- Astrobotánica : el estudio de las plantas cultivadas en naves espaciales
- Clima de Marte - Patrones climáticos del planeta terrestre
- Colonización de la Luna : establecimiento propuesto de una comunidad humana permanente o industrias robóticas en la Luna
- Colonización de Venus - Propuesta de colonización del planeta Venus
- Efecto de los vuelos espaciales en el cuerpo humano : consecuencias médicas de los vuelos espaciales
- Exploración de Marte : descripción general de la exploración de Marte
- Amenaza para la salud de los rayos cósmicos
- Misión humana a Marte : varios conceptos propuestos para misiones tripuladas a Marte
- Puesto avanzado humano: hábitats humanos controlados y creados artificialmente ubicados en entornos inhóspitos para los humanos, como en el espacio.
- Utilización de recursos in situ : uso astronáutico de materiales recolectados en el espacio ultraterrestre
- Inspiración Marte
- Arquitectura espacial - Arquitectura
- Infraestructura de transporte SpaceX Mars
- Vida en Marte : evaluaciones científicas sobre la habitabilidad microbiana de Marte
- Lista de planes de misión tripulados a Marte
- Hábitat analógico de Marte : investigación que simula el medio ambiente en Marte
- Estación de Investigación del Desierto de Marte
- Hábitat de Marte : una instalación donde los humanos podrían vivir en Marte
- Carrera de Marte : intentos de varios países de llevar un ser humano a Marte
- Marciano - Grupo étnico extraterrestre
- Suelo marciano
- Visión para la exploración espacial - plan de exploración espacial tripulado de EE. UU. De 2004
- Nuevo espacio
- Terraformación de Marte : modificación hipotética de Marte en un planeta habitable
- The Case for Mars - Libro de Robert Zubrin sobre la posible colonización de Marte
- Agua en Marte - Estudio del agua pasada y presente en Marte
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Otras lecturas
- Buzz Aldrin y Leonard David (2013). Misión a Marte: Mi visión para la exploración espacial . Libros de National Geographic . ISBN 978-1-4262-1017-4.( en BuzzAldrin.com )
- Robert Zubrin , The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , Simon & Schuster / Touchstone, 1996, ISBN 0-684-83550-9
- Frank Crossman y Robert Zubrin, editores, On to Mars: Colonizing a New World . Apogee Books Space Series, 2002, ISBN 1-896522-90-4 .
- Frank Crossman y Robert Zubrin, editores, On to Mars 2: Exploring and Settling a New World . Apogee Books Space Series, 2005, ISBN 978-1-894959-30-8 .
- Conceptos de utilización de recursos para MoonMars ; Por Iris Fleischer, Olivia Haider, Morten W. Hansen, Robert Peckyno, Daniel Rosenberg y Robert E. Guinness; 30 de septiembre de 2003; IAC Bremen, 2003 (29 de septiembre a 3 de octubre de 2003) y MoonMars Workshop (26 a 28 de septiembre de 2003, Bremen). Consultado el 18 de enero de 2010.
- OUTPOST MARTIAN: Los desafíos de establecer un asentamiento humano en Marte ; por Erik Seedhouse; Praxis Publishing; 2009; ISBN 978-0-387-98190-1 . Ver también [1] , [2]
- El hielo y el suelo rico en minerales podrían sustentar el asentamiento humano en Marte ; por Sharon Gaudin; 27 de junio de 2008; Servicio de noticias IDG
enlaces externos
- Mars Society
- La Sociedad Planetaria: Proyecto del Milenio de Marte
- Corporación 4Frontiers
- La Fundación Mars
- Haciendo de Marte la Nueva Tierra - National Geographic
- ¿Deberíamos colonizar Marte? - Wikidebate en Wikiversity