Misioneros a Marte

En las montañas rocosas, te sientes más cerca del espacio. El velo del aire es fino; las estrellas y los planetas parecen más cercanos. Así que es apropiado que la capital del movimiento para enviar humanos a Marte esté en la Universidad de Colorado en Boulder.



En aras de la divulgación periodística completa, debo señalar aquí que es un movimiento del que me enorgullece formar parte. Desde 1981, he ido a Boulder para conferencias ocasionales de entusiastas de los vuelos a Marte; el más reciente fue el pasado mes de agosto. Todavía recuerdo la primera conferencia de Case for Mars, organizada por un grupo de estudiantes graduados que no tenían idea de qué tipo de recepción recibiría su convocatoria propuesta. Después de todo, el último funcionario del gobierno en respaldar el vuelo tripulado a Marte había sido el vicepresidente de Richard Nixon que pronto sería deshonrado, Spiro Agnew, un desafortunado santo patrón.

Programas para la gente

Esta historia fue parte de nuestro número de enero de 1999





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En los primeros años de la era espacial, tanto los ciudadanos estadounidenses como los ingenieros aeroespaciales asumieron que el aterrizaje en la luna era solo el primer paso en una secuencia ininterrumpida de vuelos tripulados que conducirían a Marte en un plazo de 10 a 15 años. Pero en los años 70, la reducción posterior al Apolo eliminó a Marte incluso del calendario más optimista de la NASA; Con la percepción política de que habíamos ganado la carrera espacial, el presupuesto de la NASA se redujo en dos tercios. Las energías restantes de la agencia se concentraron en el programa del transbordador espacial, y el vuelo tripulado a Marte desapareció de la consideración oficial.

Sin embargo, la gente llegó a Boulder en el 81. Se reunieron vacilantes, casi tímidos, sin el respaldo oficial de ninguna agencia o corporación. Muchos habían mantenido la fe durante una década en la que hablar de vuelos interplanetarios tripulados era casi un tabú. Todos parecían asombrados al ver a tantos otros saliendo de los armarios intelectuales para proclamar que ellos también pensaban que una misión humana a Marte era factible y deseable, y que ellos también tenían una nueva idea o sugerencia para acercarla.

Pero el verano pasado, la conferencia rebosó de audacia. Esta vez, más de 700 personas se reunieron no solo para intercambiar ideas, sino también para formar una nueva Sociedad de Marte y firmar una Declaración de Marte declarando su creencia de que el vuelo humano a Marte por fin se había vuelto factible y más deseable que nunca. (Esa declaración se ha publicado desde entonces en su sitio web en www.marssociety.org , y se han enviado copias a Washington). En el podio principal, un desfile de oradores ofreció presentaciones tremendamente imaginativas con el propósito declarado de hacer que todos los demás parecieran demasiado moderados. Los conferenciantes fueron asombrosamente eclécticos: científicos y astronautas de la NASA; investigadores universitarios y estudiantes de posgrado; incluso ciudadanos comunes, algunos de los cuales trajeron a sus hijos. Los vendedores ofrecieron camisetas y calendarios de Mars.



Desde que los planificadores de la conferencia, dirigidos por el ingeniero espacial del sector privado Bob Zubrin, fundador de Pioneer Astronautics en Lakewood, Colorado. (ver Marte con poco presupuesto, NIÑOS Noviembre / diciembre de 1996) , fueron agresivamente inclusivos, la calidad de las presentaciones varió enormemente. Las ideas se arrojaron, se desecharon y se reciclaron vigorosamente. Las sesiones especializadas trataron de todo, desde los desafíos médicos y de ingeniería de una misión a Marte hasta las cuestiones legales y filosóficas planteadas por la exploración humana del planeta.

Luna sobre Marte

Sin embargo, si los humanos quieren llegar a Marte, será necesario mucho más que emoción. Los exitosos vuelos de astronautas a la luna y de regreso durante el programa Apolo de 1968 a 1972 se ubican como algunos de los mayores logros históricos de la tecnología humana; Los ingenieros superaron desafíos en docenas de campos, incluida la propulsión, la protección térmica, las comunicaciones y la navegación, de manera coordinada. Pero el desafío tecnológico de una misión tripulada a Marte representa un orden de magnitud diferente.

Considere los números básicos. Una misión Apolo de tres hombres utilizó un solo propulsor Saturno-V que colocó aproximadamente 120.000 kilogramos de naves espaciales y propulsor en una órbita de estacionamiento baja justo más allá del borde de la atmósfera terrestre. Después de otro lanzamiento de cohetes y un viaje de tres días, dos miembros de la tripulación aterrizaron en la luna y pasaron varios días aventurándose a la superficie para recolectar muestras, tomar fotografías y desplegar instrumentos. La duración total de la misión para uno de los vuelos de Apollo fue de 10 a 12 días.



Para Marte, muchas de estas cifras aumentarían drásticamente. La mayoría de las estrategias de misión requieren ensamblar un vehículo en órbita de estacionamiento a partir de varios componentes lanzados por separado, que suman entre 400,000 y 500,000 kilogramos. El viaje de ida duraría de seis a diez meses, seguido de una estancia en la superficie marciana que duraría más de un año; durante ese tiempo, los miembros de la tripulación harían cientos de viajes al exterior en lugar de los tres o cuatro que los trajes espaciales de Apolo, torturados por el uso rudo y el polvo lunar abrasivo, apenas terminaron. La misión completa tomaría cerca de tres años y la exposición de los astronautas a peligros médicos como la ingravidez a largo plazo y los rayos cósmicos sería 100 veces mayor que en las misiones lunares.

Entonces, a primera vista, una misión a Marte parece ser muchas veces más difícil que los aterrizajes lunares y, en consecuencia, muchas veces más cara (en dólares actuales, Apolo cuesta alrededor de $ 80 mil millones). Pero en opinión de economistas y planificadores espaciales experimentados, la tecnología espacial ya ha alcanzado niveles que permitirían misiones a Marte a costos iguales o incluso menores que los del programa Apolo. (ver ¿Asientos baratos ?, ¿verdad?) .

En un ala y aire fino

Si bien es posible que los entusiastas de Marte aún no sepan lo suficiente sobre el suelo marciano, ya saben una cosa importante sobre el aire marciano: es muy delgado. Y aunque la atmósfera marciana tiene menos del 1 por ciento de la presión de la atmósfera terrestre al nivel del mar, algunos ingenieros aeroespaciales están elaborando planos para pequeños aviones no tripulados capaces de volar a través de vastas extensiones del terreno marciano. Los instrumentos de un avión de este tipo podrían inspeccionar regiones geológicas complejas, incluidas muchas que parecen demasiado toscas para los rovers de superficie.

Larry Lemke, un experto en robótica del Centro de Investigación Ames de la NASA en California, habló en una sesión plenaria sobre una misión alada. Un vehículo de 150 kilogramos con una envergadura de 10 metros, en la escala de un ala delta motorizado aquí en la Tierra, sería lanzado desde la Tierra doblado dentro de una sonda. Después de que la sonda entrara en la atmósfera marciana, soltaría su escudo térmico y abriría un pequeño paracaídas estabilizador. El avión se desplegaría durante el descenso y se desprendería del paracaídas para su vuelo libre. El robot alado podría transportar 20 kilogramos de instrumentos, incluido un espectrómetro de punta infrarroja para mapear depósitos de hielo y minerales, y un conjunto de instrumentos de campo geofísicos para detectar rastros de la historia geológica del planeta. El equipo de Lemke ya ha trazado un recorrido de 2.000 kilómetros y tres horas por el cañón del Vallis Marineris de Mars (que es más largo que el ancho de Estados Unidos).

El tenue aire marciano, insistió Lemke, no sería un problema. En la superficie del planeta, señaló, la presión del aire de Marte es aproximadamente la misma que la de la Tierra a 24.000 metros de altura. Dado que el avión Pathfinder no tripulado de energía solar de la NASA navega habitualmente a esta altitud en la Tierra, proporciona la prueba del concepto de que un vehículo más especializado también podría volar en Marte. La aerodinámica no es un problema, dijo Lemke en la reunión.

La tecnología tampoco es un problema, dijo Lemke. El avión de Marte se ha beneficiado de muchos avances tecnológicos durante los últimos 20 años en áreas sin conexión con la astronáutica. Se ha trabajado en aviones radiocontrolados, en estructuras ligeras, en motores eléctricos de propulsión y en sistemas de despliegue militar.

El concepto es tan viable, cree Lemke, que está pidiendo un lanzamiento en el año 2003, para celebrar el centenario de los primeros vuelos más pesados ​​que el aire de los hermanos Wright. Deberíamos conmemorar el centenario del primer vuelo de un avión a la Tierra con el primer vuelo de un avión a Marte, dijo.

Encendiendo

Ya sea que los aviones robot vuelen en Marte o no, para los viajes humanos una consideración clave será la planta de energía que lleve a los exploradores allí. Una posibilidad que se consideró en la reunión de Marte fue la energía nuclear. El cohete de propulsión nuclear ha sido un pilar de la ciencia ficción durante generaciones, y en la década de 1960 la Comisión de Energía Atómica diseñó y probó varios prototipos propulsados ​​por uranio-235 para que sirvieran como etapas superiores en el espacio. Al expulsar hidrógeno sobrecalentado, proporcionaron un empuje tan fuerte como los motores químicos de tamaño similar, pero pudieron obtener el mismo empuje gastando solo la mitad de la masa de combustible. Esta eficiencia habría sido una tremenda ventaja para los vehículos de Marte tripulados pesados ​​que se estaban considerando en ese momento.

De hecho, la energía nuclear espacial fue el tema de varias de las sesiones temáticas de la conferencia. La sesión a la que asistí se reunió en un salón de clases sin ventanas en el sótano, y fue encabezada por Roger Lenard, un gerente de ingeniería de los Laboratorios Sandia del Departamento de Defensa en Albuquerque, Nuevo México. Lenard ha abogado por el uso de la energía nuclear en el espacio desde su mandato como director. del proyecto Timberwind, un sistema antimisiles de propulsión nuclear diseñado como parte del sistema de defensa de Star Wars. Pero Timberwind colapsó hace una década debido a la mala publicidad sobre los posibles impactos ambientales: dispararlo en combate amenazaba con contaminar grandes áreas del Océano Pacífico, incluida Nueva Zelanda.

A pesar de tales preocupaciones, la energía nuclear ha seguido siendo popular en la imaginación de un grupo central de ingenieros especializados, y el entusiasmo por el uso extraterrestre de la energía nuclear alcanzó una masa crítica en la conferencia. Los defensores de la energía nuclear espacial como Lenard han estado esperando durante décadas para que se apruebe una misión y creen que Marte es su mejor oportunidad. Al apuntar a un planeta demasiado lejano para ser considerado el patio trasero de nadie, esperan eludir la actitud de activismo antinuclear que no está en mi patio trasero.

Lenard criticó lo que vio como la tendencia de la NASA a evitar el tema de la energía nuclear debido a su controversia. E incluso dentro de los estudios de la misión a Marte de la NASA que incluyen energía nuclear, encontró lo que consideró limitaciones de diseño poco realistas. En 1989, Lenard trabajó con la NASA como especialista en energía nuclear en una misión de referencia de diseño de Marte. Ese proyecto incluyó un solo reactor nuclear bimodal, que primero proporcionó propulsión para comenzar el tramo Tierra-Marte, y luego proporcionó energía eléctrica durante el viaje y en la superficie. Pero la bimodalidad es una mala idea, argumentó Lenard. Las demandas de diseño de un buen sistema de propulsión son contrarias a las demandas de diseño de un buen sistema de energía, dijo.

Los sistemas de propulsión requieren una temperatura lo más alta posible (3000 K) y funcionan solo unas pocas horas a la vez. Y no se preocupa mucho por retener todos los productos de fisión, agregó, ya que se desvanecen de manera segura en el fondo ya radiactivo del espacio. Por el contrario, el suministro de energía eléctrica (tanto en vuelo como en la superficie) solo requiere temperaturas moderadas y una eficiencia modesta, pero el sistema debe funcionar durante períodos prolongados.

En el análisis de Lenard, otros entusiastas de Marte no han pensado en estos temas. Suponen que un programa de desarrollo para un reactor que hace dos o tres cosas es automáticamente más barato que dos o tres programas separados, dijo a la sala abarrotada. Pero lo rechazamos. Cuando los requisitos son tan mutuamente excluyentes, esto se convierte en un programa con un riesgo enorme, con largos plazos de entrega y alto costo.

retrato ai aplicación segura

Aún así, salvo el comodín de la aceptabilidad política, la tecnología nuclear es el principal competidor para impulsar una misión a Marte. Sin propulsión nuclear, las primeras misiones tripuladas a Marte tendrían que depender de motores químicos, lo que haría que los vehículos fueran más grandes y tal vez duplicaran la factura del flete para poner una nave en órbita. Los sistemas no nucleares más exóticos que aprovechan conceptos como la propulsión sin inercia y la antigravedad siguen siendo tremendamente imaginarios y, en el mejor de los casos, décadas en el futuro.

Vida en Marte

Aunque el poder es claramente un desafío para la misión de Marte, al pasar de una sesión a otra y de un seminario a otro, comencé a ver que hay otra área que representa el núcleo del desafío, y no es realmente un problema tecnológico. Cuando las misiones Apolo fueron a la luna, lo más crucial fue el hardware: los cohetes, la navegación, los sistemas de control de la tripulación e incluso las rocas, los objetivos de la misión. Pero con Marte como destino, la atención se centró en la vida.

Para una misión tripulada exitosa a Marte, sugirieron muchos aspectos diferentes de la reunión, debemos considerar la vida en muchas escalas. Los nanofósiles microscópicos pueden indicar vida pasada en Marte y serán un objetivo primordial para la exploración. A nivel de la medicina, debemos determinar cómo preservar la salud humana en condiciones de vuelo. En términos sociológicos, necesitaremos comprender la combinación adecuada de habilidades de la tripulación y la organización adecuada de la tripulación para misiones de varios años más allá del alcance de las conversaciones por radio.

El tiempo de ida y vuelta de la señal de radio varía de ocho a 30 minutos, dependiendo de qué tan lejos estén Marte y la Tierra en un momento dado, por lo que la frustración actual en la tierra con la reproducción de etiquetas de correo de voz se convertirá en la norma para los viajeros de Marte. En una simple demostración de un retraso en las comunicaciones utilizando bancos de grabadoras de video y casetes intercambiados periódicamente, organicé un ejercicio en el que los asistentes a una conferencia médica de 1997 en Houston enfrentaron una emergencia médica simulada en Marte. Mientras los actores-astronautas seguían una lista de verificación de respuestas a la crisis, el equipo médico terrestre tuvo que aprender a anticipar las necesidades y el progreso del equipo marciano.

Sorprendentemente, tanto los equipos terrestres como los extraterrestres se adaptaron en una hora al ritmo interplanetario, proporcionando preguntas y respuestas adecuadas de una manera sorprendentemente eficiente. Pero el ejercicio solo usó un retraso de cuatro minutos, y el escenario médico programado estaba bien definido. Los experimentos futuros deberán abordar retrasos más realistas y escenarios más impredecibles, mientras los planificadores espaciales se preparan para el desafío temporal de Marte.

Los desafíos de comunicación de la misión a Marte también se aplican a las personas que quedaron atrás en la Tierra. En el ámbito de la política y la diplomacia, debemos reunir la perseverancia nacional y la cooperación internacional necesarias para un proyecto a tan largo plazo. En la escala interplanetaria, deberíamos considerar los estándares de cuarentena para proteger a la Tierra de cualquier forma de vida extraterrestre que pueda viajar a casa desde Marte. Finalmente, quizás a escala universal, vi una discusión apasionada sobre la conveniencia y las estrategias para algún día modificar el clima de Marte para hacerlo más parecido a la Tierra, en otras palabras, terraformarlo. Solo algunos de estos problemas fueron significativos durante los alunizajes en la década de 1960, pero muchos de ellos se volverían críticos para una misión humana exitosa a Marte.

Y esa puede ser la clave para asegurar el compromiso del gobierno con tal proyecto, ya que tales cuestiones de la vida resuenan tanto en la Tierra como en el espacio. Me pareció que un programa humano de Marte, no solo un guión único de banderas y huellas, sino una secuencia sostenida de expediciones en expansión, podría resultar en el mismo tipo de fortalecimiento tecnológico de base amplia que los desafíos de Apolo impulsaron hace 30 años. Si se diseña correctamente, este audaz proyecto podría acelerar la investigación innovadora también aplicable a los problemas terrestres, conocidos y hasta ahora desconocidos.

Pero ese fue un argumento para los políticos y los contadores de frijoles en la oficina de presupuesto federal. En la conferencia estuve rodeado de gente que ya estaba convencida, como yo, de que el proyecto es deseable, incluso urgente. Y aunque Marte no era visible para el ojo esa semana (estaba emergiendo del resplandor del sol en los cielos previos al amanecer) su imagen ardía intensamente en mi mente. Para mí, en una inversión de las reglas de tráfico cotidianas, la luz roja en el cielo significaba ¡Adelante!

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