Un hábitat de Marte es un lugar en el que los humanos pueden vivir en Marte . [2] Los hábitats de Marte deben lidiar con las condiciones de la superficie que incluyen casi nada de oxígeno en el aire , frío extremo, baja presión y alta radiación. [3] Alternativamente, el hábitat puede colocarse bajo tierra, lo que ayuda a resolver algunos problemas pero crea nuevas dificultades. [4]
Un desafío es el costo extremo de los materiales de construcción para Marte, que para la década de 2010 se estimó en alrededor de 2 millones de dólares por ladrillo a la superficie de Marte. [5] Si bien la gravedad en Marte es menor que en la Tierra , hay un aumento de la radiación solar, los ciclos de temperatura y las altas fuerzas internas necesarias para que los hábitats presurizados contengan aire. [6]
Para hacer frente a estas limitaciones, los arquitectos han trabajado para comprender el equilibrio adecuado entre los materiales y la construcción in situ y ex situ a Marte. [7] Por ejemplo, una idea es usar el regolito disponible localmente para protegerse contra la exposición a la radiación, y otra idea es usar hielo transparente para permitir que la luz no dañina ingrese al hábitat. [7] El diseño del hábitat de Marte también puede involucrar el estudio de las condiciones locales, incluidas las presiones, temperaturas y materiales locales, especialmente el agua. [7]
Descripción general
Los desafíos importantes para los hábitats de Marte son mantener un entorno artificial y protegerse de la intensa radiación solar . Los seres humanos necesitan un entorno presurizado en todo momento y protección contra la atmósfera tóxica de Marte. Conectar hábitats es útil, ya que moverse entre estructuras separadas requiere un traje de presión o tal vez un rover de Marte. Uno de los mayores problemas radica en simplemente llegar a Marte, lo que significa escapar de la atmósfera de la Tierra, mantener el viaje a Marte y finalmente aterrizar en la superficie de Marte. Un aspecto útil es la atmósfera de Marte, que permite el frenado aerodinámico, lo que significa menos necesidad de usar propulsor para reducir la velocidad de una nave para un aterrizaje seguro. Sin embargo, la cantidad de energía requerida para transferir material a la superficie de Marte es una tarea adicional más allá de simplemente entrar en órbita. A fines de la década de 1960, Estados Unidos produjo el cohete Saturno V, que era capaz de poner en órbita la masa suficiente necesaria para un viaje de un solo lanzamiento con una tripulación de tres personas a la superficie de la Luna y viceversa. Esta hazaña requirió una serie de piezas de hardware especialmente diseñadas y el desarrollo de una técnica conocida como Lunar Orbit Rendezvous . El Lunar Orbit Rendezvous fue un plan para coordinar los vehículos de descenso y ascenso para un encuentro en la órbita lunar. Refiriéndonos a Marte, una técnica similar requeriría un Módulo de Excursión a Marte , que combina un vehículo de descenso-ascenso tripulado y un hábitat de superficie de corta estancia. Los planes posteriores han separado el vehículo de descenso-ascenso y el hábitat de superficie, que se desarrolló aún más en vehículos separados de descenso, permanencia en superficie y ascenso utilizando una nueva arquitectura de diseño. En 2010 , se prevé que el Sistema de Lanzamiento Espacial , o variantes de crecimiento, tenga la capacidad de carga útil y las cualidades necesarias para las misiones humanas a Marte, utilizando la cápsula Orion .
Uno de los desafíos para los hábitats de Marte es mantener el clima, especialmente la temperatura adecuada en los lugares adecuados. [8] Los dispositivos electrónicos y las luces generan calor que se eleva en el aire, incluso cuando hay fluctuaciones extremas de temperatura en el exterior. [8] [9]
Una idea para un hábitat en Marte es utilizar una cueva o un tubo de lava marcianos , y Caves of Mars Project propuso una esclusa de aire inflable para hacer uso de dicha estructura. [10] Se ha sugerido la idea de vivir en tubos de lava por su potencial para proporcionar una mayor protección contra la radiación , las fluctuaciones de temperatura, la luz solar marciana, etc. [11] Una ventaja de vivir bajo tierra es que evita la necesidad de crear un escudo de radiación. por encima del suelo. [12] Otra idea es utilizar robots para construir la base antes de la llegada de los humanos. [12]
Buzz Aldrin [11]
El uso de plantas vivas u otros biológicos vivos para ayudar en el suministro de aire y alimentos, si se desea, puede tener un impacto importante en el diseño. [13] Un ejemplo de cómo pueden interactuar las demandas de ingeniería y los objetivos operativos es un área de invernadero de presión reducida. Esto reduciría las demandas estructurales de mantener la presión del aire , pero requeriría que las plantas relevantes sobrevivieran a esa presión más baja.
Llevada al extremo, la pregunta sigue siendo en qué medida una presión baja podría sobrevivir una planta y seguir siendo útil. [14]
Un hábitat de Marte puede necesitar enfocarse en mantener vivo cierto tipo de planta, por ejemplo, como parte del apoyo a sus habitantes. [15]
El estudio de las Cuevas de Marte de la NASA sugirió las siguientes características de producción de alimentos y alimentos: [15]
El estudio señaló dos plantas, la lenteja de agua ( Lemna minor ) y el helecho acuático ( Azolla filiculoides ), como particularmente adecuadas, y crecen en la superficie del agua. [16] El hábitat de Marte tendría que soportar las condiciones de estas fuentes de alimento, posiblemente incorporando elementos del diseño de invernaderos o de la agricultura.
Históricamente, las misiones espaciales tienden a tener un suministro de alimentos que no crece, consumiendo una cantidad determinada de raciones como Skylab , que se repone con el reabastecimiento de la Tierra. El uso de plantas para afectar la atmósfera e incluso mejorar el suministro de alimentos se experimentó en la década de 2010 a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Otro problema es la gestión de residuos. En Skylab, todos los desechos se depositaron en un gran tanque; en Apolo y el transbordador espacial, la orina podría ventilarse al espacio o empujarse en bolsas para volver a entrar en la atmósfera de la Tierra.
Las consideraciones para mantener el medio ambiente en un sistema cerrado incluyeron la eliminación de dióxido de carbono, el mantenimiento de la presión del aire, el suministro de oxígeno, la temperatura y la humedad y la detención de incendios. Otro problema con el sistema cerrado es mantenerlo libre de contaminación por emisiones de diferentes materiales, polvo o humo. Una preocupación en Marte es el efecto del fino polvo marciano que se abre camino hacia las viviendas o los dispositivos. El polvo es muy fino y se acumula en los paneles solares, entre otras superficies. [ cita requerida ] (ver también suelo marciano )
Tecnologías relevantes
Algunas áreas posibles de tecnología o experiencia necesarias:
- Impresión 3d
- Entrada atmosférica de Marte
- Proyecto Cuevas de Marte
- Módulo de excursión a Marte
- Ingeniería Aeroespacial
- Cápsula espacial
- Plantas en el espacio
Contexto
Un hábitat de Marte a menudo se concibe como parte de un conjunto de tecnologías de infraestructura y base de Marte. [17] Algunos ejemplos incluyen trajes EVA de Marte, rover de Marte, aviones, módulos de aterrizaje, tanques de almacenamiento, estructuras de comunicación, minería y motores de Marte (por ejemplo , equipos de movimiento de la Tierra ). [17]
Un hábitat de Marte puede existir en el contexto de una expedición humana, puesto de avanzada o colonia en Marte. [18]
Aire
Al crear un hábitat para las personas, algunas consideraciones son mantener la temperatura del aire adecuada, la presión de aire adecuada y la composición de esa atmósfera.
Si bien es posible que los humanos respiren oxígeno puro, una atmósfera de oxígeno puro estuvo implicada en el incendio del Apolo 1 . Como tal, los hábitats de Marte pueden necesitar gases adicionales. Una posibilidad es tomar nitrógeno y argón de la atmósfera de Marte ; sin embargo, es difícil separarlos unos de otros. [19] Como resultado, un hábitat de Marte puede usar 40% de argón, 40% de nitrógeno y 20% de oxígeno. [19] Véase también Argox , para la mezcla de gas respirable de argón utilizada en el buceo.
Un concepto para depurar CO
2del aire respirable es utilizar depuradores de dióxido de carbono de perlas de amina reutilizables . [20] Mientras que un depurador de dióxido de carbono filtra el aire del astronauta, el otro puede ventilar el CO depurado.
2a la atmósfera de Marte, una vez que se completa ese proceso, se puede usar otro, y el que se usó puede tomar un descanso. [21]
Una fuerza estructural única a la que deben enfrentarse los hábitats de Marte si se presuriza a la atmósfera de la Tierra es la fuerza del aire en las paredes interiores. [6] Esto se ha estimado en más de 2,000 libras por pie cuadrado para un hábitat presurizado en la superficie de Marte, que aumenta radicalmente en comparación con las estructuras de la Tierra. [6] Se puede hacer una comparación más cercana con los aviones tripulados de gran altitud, que deben soportar fuerzas de 1,100 a 1,400 libras por pie cuadrado cuando están en altitud. [6]
A aproximadamente 150 mil pies de altitud (28 millas (45 km)) en la Tierra, la presión atmosférica comienza a ser equivalente a la superficie de Marte. [22]
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 [23] | 33,7 kPa (4,89 psi) |
Nivel del mar de la tierra | 101,3 kPa (14,69 psi) |
Superficie de Venus [24] | 9.200 kPa (1.330 psi) |
Ver también Efectos de la gran altitud en los seres humanos.
- Temperatura
Uno de los desafíos para un hábitat de Marte es mantener temperaturas adecuadas en los lugares correctos de un hábitat. [8] Cosas como la electrónica y las luces generan calor que se eleva en el aire, incluso cuando hay fluctuaciones extremas de temperatura en el exterior. [8] [25] Puede haber grandes cambios de temperatura en Marte, por ejemplo, en el ecuador puede alcanzar los 70 grados F (20 grados C) durante el día, pero luego bajar a menos 100 grados F (-73 C) por la noche . [26]
Ejemplos de temperaturas de la superficie de Marte: [26]
- Promedio -80 grados Fahrenheit (-60 grados Celsius).
- Ubicaciones polares en invierno -195 grados F (-125 grados C).
- Ecuador durante el día de verano Alta 70 grados F (20 grados C)
Vivienda temporal vs permanente
Una estancia breve en la superficie de Marte no requiere que un hábitat tenga un gran volumen o un blindaje completo contra la radiación. La situación sería similar a la de la Estación Espacial Internacional , donde las personas reciben una cantidad inusualmente alta de radiación durante un breve período y luego se van. [27] Un hábitat pequeño y ligero puede transportarse a Marte y utilizarse de inmediato.
Los hábitats permanentes a largo plazo requieren mucho más volumen (es decir, invernadero ) y un blindaje grueso para minimizar la dosis anual de radiación recibida. Este tipo de hábitat es demasiado grande y pesado para enviarlo a Marte, y debe construirse utilizando algunos recursos locales. Las posibilidades incluyen cubrir estructuras con hielo o tierra, excavar espacios subterráneos o sellar los extremos de un tubo de lava existente . [28]
Un asentamiento más grande puede tener un personal médico más grande, lo que aumenta la capacidad de lidiar con problemas de salud y emergencias. [18] Mientras que una pequeña expedición de 4 a 6 personas puede tener 1 médico, una avanzada de 20 podría tener más de una y enfermeras, además de las que tienen formación de emergencia o paramédico. [18] Un asentamiento completo puede lograr el mismo nivel de atención que un hospital terrestre contemporáneo. [18]
Médico
Un problema para la atención médica en las misiones a Marte es la dificultad de regresar a la Tierra para recibir atención avanzada y brindar atención de emergencia adecuada con una tripulación pequeña. [18] Una tripulación de seis personas podría tener solo un miembro de la tripulación capacitado al nivel de técnico médico de emergencia y un médico, pero para una misión que duraría años. [18] Además, las consultas con la Tierra se verían obstaculizadas por un lapso de tiempo de 7 a 40 minutos. [18] Los riesgos médicos incluyen la exposición a la radiación y la gravedad reducida, y un riesgo mortal es un evento de partículas solares que puede generar una dosis letal en el transcurso de varias horas o días si los astronautas no tienen suficiente protección. [18] Recientemente se han realizado pruebas de materiales para explorar trajes espaciales y "refugios para tormentas" para protegerse de la Radiación Cósmica Galáctica (GRC) y los Eventos de Partículas Solares (SPE) durante el lanzamiento, tránsito y habitación en Marte. [29] La preparación médica también requiere que se tenga en cuenta el efecto de la radiación sobre los productos farmacéuticos almacenados y la tecnología médica. [18]
Uno de los suministros médicos que puede ser necesario es el líquido intravenoso , que es principalmente agua, pero contiene otras cosas, por lo que se puede agregar directamente al torrente sanguíneo. Si se puede crear en el lugar a partir del agua existente, entonces podría ahorrar el peso de transportar unidades producidas en tierra, cuyo peso es principalmente agua. [30] Un prototipo de esta capacidad se probó en la Estación Espacial Internacional en 2010. [30]
En algunas de las primeras misiones tripuladas, tres tipos de medicamentos que se pusieron en órbita fueron un antináuseas, un analgésico y un estimulante. [31] En el momento de la EEI, las personas de la tripulación espacial tenían casi 200 medicamentos disponibles, con botiquines de pastillas separados para rusos y estadounidenses. [32] Una de las muchas preocupaciones de las misiones tripuladas a Marte es qué píldoras llevar y cómo responderían los astronautas en diferentes condiciones. [31]
En 1999, el Centro Espacial Johnson de la NASA publicó Aspectos médicos de las misiones de exploración como parte del Decadal Survey . [18] En una misión pequeña, podría ser posible que uno sea médico y otro paramédico, de una tripulación de quizás 4-6 personas, sin embargo, en una misión más grande con 20 personas también podría haber una enfermera y podrían ser posibles opciones como una cirugía menor. [18] Dos categorías principales para el espacio serían la atención médica de emergencia y luego la atención más avanzada, que se ocupa de una amplia gama de preocupaciones debido a los viajes espaciales. [18] Para equipos muy pequeños es difícil tratar una amplia gama de problemas con atención avanzada, mientras que con un equipo con un tamaño total de 12 a 20 en Marte podría haber varios médicos y enfermeras, además de las certificaciones de nivel EMT. [18] Si bien no está al nivel de un hospital típico de la Tierra, esto sería médico de transición, más allá de las opciones básicas típicas de tripulaciones muy pequeñas (2-3) donde el riesgo aceptado es mayor. [18] Para su consideración, Elon Musk y su SpaceX Corporation están desarrollando su StarShip para transportar 100 pasajeros a Marte por viaje. SpaceX ha elaborado una guía del usuario, que afirma que "La configuración de la tripulación de Starship incluye cabinas privadas, grandes áreas comunes, almacenamiento centralizado, refugios para tormentas solares y una galería de observación". Este número de pasajeros crearía la oportunidad para una tripulación médica considerable. Musk también ha proyectado que transportará a 1 millón de personas a Marte para 2150, [33] lo que, si sucediera en esa fecha o en cualquier momento de este siglo, ciertamente requeriría la construcción y el personal de varios hospitales.
Con un número modesto de habitantes de Marte y equipo médico, se podría considerar un robot de cirugía robótica. Un miembro de la tripulación operaría el robot con ayuda a través de las telecomunicaciones de la Tierra. [34] Dos ejemplos de situaciones de atención médica que se han mencionado con respecto a las personas en Marte es cómo tratar una pierna rota y una apendicitis . [34] Una preocupación es evitar que lo que de otro modo sería una lesión menor se convierta en una amenaza para la vida debido a las restricciones en la cantidad de equipo médico , entrenamiento y el retraso en la comunicación con la Tierra. [35] El tiempo de demora para un mensaje unidireccional varía de 4 a 24 minutos, dependiendo. [36] Una respuesta a un mensaje toma ese tiempo, la demora en procesar el mensaje y crear una respuesta, más el tiempo para que ese mensaje viaje a Marte (otros 4 a 24 minutos). [36]
Ejemplos de posibilidades de emergencia médica aguda para misiones a Marte: [18]
- Heridas, laceraciones y quemaduras.
- Exposición a una toxina
- Reacciones alérgicas agudas ( anafilaxia )
- Enfermedad aguda por radiación
- Dental
- Ojo ( oftalmológico )
- Psiquiátrico
Un ejemplo de emergencia sanitaria relacionada con los vuelos espaciales fue la asfixia con gas inerte con gas nitrógeno a bordo del transbordador espacial Columbia en 1981, cuando se estaban preparando para su lanzamiento [37]. En ese caso, una purga de rutina con nitrógeno para disminuir el riesgo de incendio condujo a 5 emergencias médicas y 2 muertes. [37] Otro infame accidente relacionado con el espacio es el incidente del Apolo 1 , cuando una atmósfera de oxígeno puro se encendió en el interior de la cápsula espacial durante las pruebas en tierra, tres murieron. [38] Un estudio de 1997 de unos 280 viajeros espaciales entre 1988 y 1995, encontró que solo 3 no tenían algún tipo de problema médico en su vuelo espacial. [39] Un riesgo médico para una misión a la superficie de Marte es cómo los astronautas manejarán las operaciones en la superficie después de varios meses en gravedad cero. [39] En la Tierra, los astronautas a menudo deben ser transportados desde la nave espacial. Y luego tardan mucho en recuperarse. [39]
Ver medicina espacial
Biblioteca
Una idea para las misiones a Marte es enviar una biblioteca a la superficie de ese planeta. [40] El módulo de aterrizaje Phoenix, que aterrizó en la superficie polar norte de Marte en 2008, incluía una biblioteca de DVD que fue anunciada como la primera biblioteca en Marte. [40] El DVD de la biblioteca Phoenix sería tomado por futuros exploradores que podrían acceder al contenido del disco. [40] El disco, un memorial del pasado y un mensaje para el futuro, tardó 15 años en producirse. [40] El contenido del disco incluye Visions of Mars . [40] Una idea para la exploración son las arcas de conocimiento para el espacio, una especie de respaldo del conocimiento en caso de que algo le suceda a la Tierra. [41]
El vuelo espacial Biodome 2 y la prueba de biosfera de circuito cerrado incluyeron una biblioteca con las viviendas. [42] La biblioteca estaba ubicada en la parte superior de una torre y se la conocía como torre de la biblioteca. [42] [43]
Impactos de meteoritos
Otra consideración para los hábitats de Marte, especialmente para estadías prolongadas, es la necesidad de lidiar potencialmente con el impacto de un meteorito. [44] [6] Debido a que la atmósfera es más delgada, más meteoros llegan a la superficie. Por lo tanto, una preocupación es que un meteoro pueda perforar la superficie del hábitat y, por lo tanto, causar una pérdida de presión y / o dañar los sistemas. [44] [6]
En la década de 2010 se determinó que algo golpeó la superficie de Marte, creando un patrón de salpicaduras de cráteres más grandes y más pequeños entre 2008 y 2014. [45] En este caso, la atmósfera solo desintegraba parcialmente el meteoro antes de que golpeara la superficie. [44]
Radiación
La exposición a la radiación es una preocupación para los astronautas incluso en la superficie, ya que Marte carece de un campo magnético fuerte y la atmósfera es delgada para detener tanta radiación como la Tierra. Sin embargo, el planeta reduce significativamente la radiación, especialmente en la superficie, y no se detecta que sea radiactivo en sí mismo.
Se ha estimado que dieciséis pies (5 metros) de regolito de Marte detiene la misma cantidad de radiación que la atmósfera de la Tierra. [46]
Energía
Para una misión a Marte con tripulación de 500 días, la NASA ha estudiado el uso de energía solar y nuclear para su base, así como sistemas de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías). [47] Algunos de los desafíos para la energía solar incluyen una reducción en la intensidad solar (porque Marte está más lejos del sol), acumulación de polvo, tormentas de polvo periódicas y almacenamiento de energía para uso nocturno. [47] Las tormentas de polvo globales de Marte provocan temperaturas más bajas y reducen la llegada de la luz solar a la superficie. [47] Dos ideas para superar esto son usar una matriz adicional desplegada durante una tormenta de polvo y usar algo de energía nuclear para proporcionar energía de línea base que no se vea afectada por las tormentas. [47] La NASA ha estudiado sistemas de fisión de energía nuclear en la década de 2010 para misiones a la superficie de Marte. [48] Un diseño planificó una producción de 40 kilovatios; La fisión de la energía nuclear es independiente de la luz solar que llega a la superficie de Marte, que puede verse afectada por tormentas de polvo. [48] [49]
Otra idea para la energía es transmitir la energía a la superficie desde un satélite de energía solar a un receptor de antena rectificadora (también conocida como rectenna ). [50] Se han estudiado diseños de 245 GHz, láser, rectenna in situ y 5,8 GHz. [51] Una idea es combinar esta tecnología con la propulsión eléctrica solar para lograr una masa menor que la energía solar de superficie. [51] La gran ventaja de este enfoque de energía es que las rectennas deberían ser inmunes al polvo y los cambios climáticos, y con la órbita correcta, un satélite de Marte de energía solar podría transmitir energía continuamente a la superficie. [51]
La tecnología para limpiar el polvo de los paneles solares se consideró para el desarrollo del Mars Exploration Rover . [52] En el siglo XXI se han propuesto formas de limpiar los paneles solares en la superficie de Marte. [53] Los efectos del polvo de la superficie marciana en las células solares fueron estudiados en la década de 1990 por el Experimento de Adherencia de Materiales en Mars Pathfinder . [54] [55] [56]
Nombre | Poder principal |
---|---|
Viking 1 y 2 | Nuclear - RTG |
Mars Pathfinder | Paneles solares |
MER A y B | Paneles solares |
Fénix | Paneles solares |
MSL | Nuclear - RTG |
Historia
Una de las primeras ideas para un hábitat en Marte fue utilizar un alojamiento para estancias cortas en un vehículo de ascenso y descenso a Marte. Esta combinación se llamó Módulo de Excursión a Marte y también incluía otros componentes, como el rover básico y el equipo científico. Las misiones posteriores tendieron a cambiar a un descenso / ascenso dedicado con un hábitat separado.
En 2013, los arquitectos de ZA propusieron que los robots excavadores construyeran un hábitat de Marte bajo tierra. [4] Eligieron un interior inspirado en la cueva de Fingal y notaron la mayor protección contra la radiación de alta energía bajo tierra. [4] Por otro lado, también se señaló el problema de la dificultad de enviar robots excavadores que deben construir el hábitat frente a las cápsulas de aterrizaje en la superficie. [4] Una alternativa puede ser construir sobre el suelo usando hielo espeso para protegerse de la radiación. Este enfoque tiene la ventaja de permitir la entrada de luz. [2]
En 2015, el proyecto Hábitat Autodesplegable para Ambientes Extremos (SHEE) exploró la idea de construcción autónoma y preparación para el hábitat de Marte versus la construcción humana, porque esta última es "arriesgada, compleja y costosa". [57]
NASA
A principios de 2015, la NASA esbozó un plan conceptual para un programa de adjudicación de diseño y construcción del hábitat de Marte en tres etapas. [58] La primera etapa requirió un diseño. La siguiente etapa solicitó planes para la tecnología de construcción que utilizaba componentes de naves espaciales desechados. La tercera etapa implicó la construcción de un hábitat utilizando tecnología de impresión 3D. [58]
En septiembre de 2015, la NASA anunció a los ganadores de su Desafío de hábitat impreso en 3-D. [59] La presentación ganadora titulada ' Mars Ice House ' [60] por Clouds Architecture Office / SEArch propuso una doble capa de hielo impresa en 3D que rodea el núcleo de un módulo de aterrizaje. [2] Dos equipos europeos obtuvieron el segundo premio. [59] Los contendientes exploraron muchas posibilidades de materiales, y uno sugirió refinar por separado el hierro y la sílice del polvo marciano y usar el hierro para hacer una celosía rellena con paneles de sílice. [61] Se seleccionaron 30 finalistas de un grupo inicial de 165 participantes en el desafío del hábitat. [62] El ganador del segundo lugar propuso que los robots de impresión construyeran un escudo con materiales in situ alrededor de módulos inflables. [63]
Otros proyectos de la NASA que han desarrollado hábitats superficiales extraterrestres son el desafío X-Hab y el Habitation Systems Project . [64] [65]
La Casa Sfero de Fabulous, también un contendiente en el programa 3D Mars Habitat, presentaba niveles por encima y por debajo del suelo. [66] La ubicación propuesta era el cráter Gale (de la fama del rover Curiosity) con un enfoque en el uso de hierro y agua in situ, que con suerte estaría disponible allí. [66] Tiene un diseño esférico de doble pared lleno de agua para mantener la presión más alta del hábitat de Marte dentro, pero para ayudar a proteger contra la radiación. [66]
En 2016, la NASA otorgó el primer premio de su In-Situ Materials Challenge al profesor de ingeniería de la Universidad del Sur de California Behrokh Khoshnevis "por Sinterización por Separación Selectiva, un proceso de impresión 3D que utiliza materiales similares al polvo que se encuentran en Marte". [67]
En 2016, la NASA Langley mostró el Mars Ice Dome, que utilizó agua in situ para hacer que una estructura de hielo formara parte del diseño de un hábitat de Marte. [68] (ver también Igloo )
En junio de 2018, la NASA seleccionó a los diez finalistas principales de la Fase 3: Nivel 1 en el Desafío del hábitat impreso en 3D . [69]
Fase 3: Ganadores del nivel 1: [69]
- Equipo ALPHA - Marina Del Rey, California
- Escuela de Minas de Colorado e ICON - Golden, Colorado
- Hassell y EOC - San Francisco, California
- Kahn-Yates - Jackson, Misisipi
- Incubadora de Marte - New Haven, Connecticut
- AI. SpaceFactory - Nueva York, Nueva York
- Universidad Northwestern - Evanston, Illinois
- SEArch + / Apis Cor - Nueva York, Nueva York
- Equipo Zopherus - Rogers, Arkansas
- X-Arc - San Antonio, Texas
En mayo de 2019, la NASA anunció que el principal ganador del 3D Printed Habitat Challenge fue de AI SpaceFactory, con una entrada llamada "Marsha", y también se otorgaron varios otros premios. [70] En el desafío final, los concursantes tenían 30 horas para construir modelos a escala 1/3 utilizando tecnología de construcción robótica. [70]
Análogos de Marte y estudios de hábitat analógicos
Las misiones simuladas de Marte o las misiones análogas a Marte suelen construir hábitats terrestres en la Tierra y realizar misiones simuladas, tomando medidas para resolver algunos de los problemas que podrían enfrentarse en Marte. [71] Un ejemplo de esto fue la misión original de Biosphere 2 , que estaba destinada a probar sistemas ecológicos cerrados para sustentar y mantener la vida humana en el espacio exterior. [72] Biosfera 2 probó a varias personas que viven en un sistema biológico de circuito cerrado, con varias áreas de apoyo biológico que incluyen selva tropical, sabana, océano, desierto, pantano, agricultura y un espacio vital. [73]
Un ejemplo de misión de comparación analógica a Marte es HI-SEAS de la década de 2010. Otros estudios análogos de Marte incluyen Mars Desert Research Station y Arctic Mars Analog Svalbard Expedition .
- Estación de investigación analógica Australia Mars
- Estación de investigación ártica Flashline Mars
- MARTE-500
- Estación Concordia
La ISS también ha sido descrita como un predecesor de la expedición a Marte, y en relación con un hábitat de Marte, se señaló la importancia del estudio y la naturaleza de la operación de un sistema cerrado. [74]
A unas 28 millas (45 km, 150 mil pies) de altitud de la Tierra, la presión comienza a ser equivalente a la presión de la superficie de Marte. [22]
Un ejemplo de simulante de regolito es el simulante de regolito marciano (más información sobre los análogos de Marte Lista de análogos de Marte )
Biodomos
Un concepto de ejemplo que es o está en apoyo del hábitat es un biodomo de Marte, una estructura que podría contener la vida generando el oxígeno y los alimentos necesarios para los humanos. [76] Un ejemplo de actividad en apoyo de estos objetivos fue un programa para desarrollar bacterias que pudieran convertir el regolito o hielo marciano en oxígeno . [76] Algunos problemas con los biodomos son la velocidad a la que se escapa el gas y el nivel de oxígeno y otros gases en su interior. [73]
Una pregunta para Biodomes es hasta qué punto se podría reducir la presión y las plantas seguirían siendo útiles. [13] En un estudio en el que la presión del aire se redujo a 1/10 de la presión del aire de la Tierra en la superficie, las plantas tuvieron una mayor tasa de evaporación de sus hojas. [13] Esto hizo que la planta pensara que había sequía, a pesar de que tenía un suministro constante de agua. [13] Un ejemplo de un cultivo probado por la NASA que crece a menor presión es la lechuga, y en otra prueba se cultivaron judías verdes a una presión de aire estándar, pero en órbita terrestre baja dentro de la Estación Espacial Internacional. [77]
El DLR descubrió que algunos líquenes y bacterias podrían sobrevivir en condiciones marcianas simuladas, incluida la composición del aire, la presión y el espectro de radiación solar. [78] Los organismos terrestres sobrevivieron durante más de 30 días en las condiciones de Marte, y aunque no se sabía si sobrevivirían más allá de esto, se observó que parecían estar realizando la fotosíntesis en esas condiciones. [78]
Para convertir la totalidad de Marte en un biodomo directamente, los científicos han sugerido la cianobacteria Chroococcidiopsis . [79] Esto ayudaría a convertir el regolito en suelo mediante la creación de un elemento orgánico. [79] Se sabe que las bacterias sobreviven en condiciones extremadamente frías y secas en la Tierra, por lo que podría proporcionar una base para la bioingeniería de Marte en un lugar más habitable. [79] A medida que las bacterias se reproducen, las muertas crearían una capa orgánica en el regolito que podría allanar el camino para una vida más avanzada. [79]
Un estudio publicado en 2016 mostró que crypto endolito ic hongos sobrevivió durante 18 meses en condiciones de Marte simulados. [80] [81]
En la Tierra, las plantas que utilizan la reacción de fotosíntesis C4 representan el 3% de las especies de plantas con flores, pero el 23% del carbono fijo, e incluye especies populares para el consumo humano, como el maíz (también conocido como maíz) y la caña de azúcar ; ciertos tipos de plantas pueden ser más productivos para producir alimentos con una determinada cantidad de luz. [82] Las plantas que se destacaron por colonizar el paisaje árido después de la erupción del Monte Santa Helena incluyeron Asteraceae y Epilobium , y especialmente Lupinus lepidus por su capacidad (simbiótica) de fijar su propio nitrógeno. [83] (véase también la categoría: cultivos fijadores de nitrógeno , rizobios , fijación de nitrógeno )
Recursos in situ
La utilización de recursos in situ implica el uso de materiales encontrados en Marte para producir los materiales necesarios. Una idea para mantener un hábitat de Marte es extraer agua subterránea, que, con suficiente energía, podría luego dividirse en hidrógeno y oxígeno, con la intención de mezclar el oxígeno con nitrógeno y argón para obtener aire respirable. El hidrógeno se puede combinar con dióxido de carbono para fabricar plásticos o metano para combustible de cohetes. [85] También se ha sugerido el hierro como material de construcción para los hábitats de Marte impresos en 3D. [66]
En la década de 2010, apareció en los diseños la idea de usar agua in situ para construir un escudo de hielo para protegerlo de la radiación y la temperatura, etc. [68]
Una planta de procesamiento de materiales utilizaría los recursos de Marte para reducir la dependencia del material proporcionado por la Tierra. [86]
La misión planificada Mars 2020 incluye el Experimento Mars Oxygen ISRU (MOXIE), que convertiría el dióxido de carbono de Marte en oxígeno.
Para convertir la totalidad de Marte en un hábitat, el aumento de aire podría provenir de la vaporización de materiales en el planeta. [84] Con el tiempo, podrían establecerse líquenes y musgos, y finalmente pinos. [84]
Existe una teoría para producir combustible para cohetes en Marte, mediante el proceso Sabatier . [84] En este proceso, el hidrógeno y el dióxido de carbono se utilizan para producir metano y agua. [84] En el siguiente paso, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno, y el oxígeno y el metano se utilizan para un motor de cohete Metano-Oxígeno, y el hidrógeno podría reutilizarse. [84] Este proceso requiere una gran cantidad de energía, por lo que se necesitaría una fuente de energía adecuada además de los reactivos. [84]
Ver también
- El rover tripulado de Marte tiene algunos de los mismos requisitos que los hábitats.
- Clima de Marte - Patrones climáticos del planeta terrestre
- Colonización de Marte : conceptos propuestos para la colonización humana de Marte
- Amenaza para la salud de los rayos cósmicos
- Lista de análogos de Marte
- Hábitat analógico de Marte : investigación que simula el entorno en Marte
- Tubo de lava marciano - Cavernas volcánicas en Marte, que se cree que se forman como resultado de los rápidos flujos de lava basáltica
- Arquitectura espacial # Marciano - Arquitectura
- ISS ECLSS (sistema de soporte vital de la Estación Espacial Internacional)
- Lista de objetos artificiales en Marte - artículo de la lista de Wikipedia
- Módulo de excursión a Marte
Referencias
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Otras lecturas
- Utilización humana de entornos extraterrestres subterráneos (Documento del NIAC de 2002 sobre la vida subterránea en Marte)
- Utilización humana de entornos extraterrestres subsuperficiales
- 30 conceptos para habs impresos en 3D
- Plantas para la alimentación en el espacio.
- First Mars Habitat Architecture (AIAA-2015-4517) (revisa varios hábitats y tecnología de Marte, 2015)
- Viviendo de la tierra (en el espacio) (transcripción del podcast, 27 de julio de 2018, Centro Espacial Johnson de la NASA)
enlaces externos
- La vida en un contenedor sellado - NASA (2010)
- Galería de fotos de Telegraph de los hábitats de Marte
- Unidad de demostración de hábitat (NASA)
- Mars Habitat NASA-CR-189985 (.pdf)
- Mars Ice House por SEArch y el sitio del proyecto Clouds AO
- Informe sobre la salud humana y la radiación (octubre de 2015) (NASA)
- Norman and Fosters diseño de hábitat de Marte impreso en 3d
- Imágenes de NASA Ames Mars Habitat