Imaginemos una megaestructura en expansión flotando infinitamente en el espacio.
Un día, los humanos podrían ocupar un asentamiento orbital a varios cientos de kilómetros de la Tierra.
Tal vez, los humanos se asienten más cerca de la Luna o en el cinturón principal de asteroides más allá de Marte.
Si alguna vez los humanos migran al espacio, ¿cómo sería nuestro asentamiento y cómo navegaríamos la vida en la frontera final?
ÍNDICE
Los Desafíos de la Vida en el Espacio
Una colonia espacial debe resistir las duras condiciones del espacio, pero también debe crear un entorno seguro y cómodo para generaciones de colonizadores humanos.
Cualquier hábitat debe tener fuentes de alimento, agua, aire respirable y suministros médicos renovables; y debe rotar para producir gravedad artificial, aunque los científicos no están seguros de cuánta gravedad necesitamos.
Los colonos espaciales también requieren protección contra la radiación solar.
El Sol libera continuamente una corriente de partículas cargadas, llamada viento solar, e ocasionalmente emite ráfagas mortales conocidas como eventos de partículas solares.
Además, la radiación proveniente de los rayos cósmicos galácticos y las partículas cargadas atrapadas en los Cinturones de Van Allen pueden poner en peligro a los ocupantes de cualquier colonia espacial.
Los primeros pasos: La Estación Espacial Internacional
Los científicos han superado algunos de estos obstáculos al construir la Estación Espacial Internacional (EEI).
En 1998, la primera pieza modular de la EEI fue lanzada a la órbita terrestre. Durante los siguientes 13 años, astronautas e ingenieros internacionales ensamblaron un laboratorio de investigación de microgravedad aproximadamente a 400 kilómetros sobre la Tierra.
La EEI orbita nuestro planeta cada 90 minutos, volando a alrededor de 28,000 kilómetros por hora.
Durante más de 20 años, la EEI ha alojado de manera segura a equipos de astronautas y sigue siendo la estación espacial habitable más larga jamás construida.
Sin embargo, la EEI no es un hábitat permanente y autosostenible, ni proporciona un entorno cómodo para una colonización escalable.
Otro artículo interesante:
¿Qué pasaría si terraformamos la Luna?Los astronautas ocupan corredores estrechos y sobreviven con comidas envasadas al vacío o deshidratadas.
En este desafiante y aislado entorno, los astronautas son susceptibles a problemas sociales y psicológicos, como la ansiedad y la depresión.
La exposición prolongada a la ingravidez o microgravedad también causa cambios en los sistemas de órganos del cuerpo, incluida la atrofia muscular, problemas de visión y pérdida de densidad ósea.
Aunque la EEI no es un asentamiento permanente, ha brindado información valiosa sobre la vida en el espacio libre.
Si los humanos construyeran una estructura más grande, por ejemplo, para 100 o 1,000 colonos, podríamos aprovechar las tecnologías utilizadas a bordo de la EEI.
Los Sistemas de Soporte Vital
Por ejemplo, cualquier asentamiento espacial debe estar equipado con un sistema de soporte vital de circuito cerrado.
El sistema de soporte vital de la EEI no opera bajo un sistema de circuito cerrado; sin embargo, representa un avance significativo respecto a las primeras etapas de la exploración espacial, cuando los astronautas debían transportar todo su oxígeno y agua en tanques.
A lo largo de los años, la EEI ha servido como plataforma de pruebas para un Sistema de Control Ambiental y Soporte Vital (ECLSS) que recicla agua, mantiene la temperatura y ventila las cabinas habitables.
Existen dos dispositivos dentro de la EEI dedicados a generar oxígeno mediante la electrólisis del agua, mientras que el dióxido de carbono y otros gases volátiles son absorbidos y, posteriormente, liberados al espacio.
En los últimos años, la Agencia Espacial Europea ha estado probando un sistema de soporte vital diferente que procesa aproximadamente el 50% del CO2 en la EEI para crear oxígeno.
Aun más recientemente, un fotobiorreactor construido por científicos alemanes utiliza algas fotosintéticas para consumir CO2 y liberar oxígeno en presencia de luz.
Este sistema también produce biomasa, demostrando cómo los futuros sistemas de soporte vital podrían suministrar alimentos renovables a los astronautas.
Sin embargo, algo de oxígeno debe llegar de la Tierra en tanques, no solo para el almacenamiento de emergencia, sino también para su uso en trajes espaciales.
Actualmente, la EEI no puede presurizar el oxígeno generado para ayudar a los astronautas en las caminatas espaciales.
La estación también depende de envíos regulares de nitrógeno, el gas más abundante en el aire de la cabina.
Otro artículo interesante:
Velas solares: la mejor forma de viajar por el universoA medida que los vuelos espaciales futuros, como el proyecto Artemis de la NASA, lleven a los astronautas más lejos en el espacio, los sistemas de soporte vital avanzarán de manera incremental.
Los nuevos sistemas podrán generar un ciclo similar al de la Tierra, que proporcione aire respirable y alimentos renovables para los astronautas, y eventualmente para los colonos espaciales.
Diseñando el Hábitat Espacial
Si diseñamos un sistema de circuito cerrado eficiente, ¿cómo podrían los científicos construir un hábitat capaz de soportar una gran colonia en el espacio libre?
Los científicos han intentado responder a esa pregunta durante más de 100 años, pero muchas de las ideas más influyentes provienen de mediados de la década de 1970.
En ese momento, un influyente físico llamado Gerard O’Neill creía que los humanos tenían la tecnología para construir ciudades orbitales, potencialmente capaces de albergar a millones de personas.
El primer asentamiento espacial conceptual de O’Neill contaba con enormes cilindros, aproximadamente de 32 kilómetros de largo y 6 kilómetros de diámetro.
Cada cilindro envuelve una larga franja de terreno artificial, lo que produce 1,300 kilómetros cuadrados de espacio habitable.
El Cilindro de O’Neill, como se conoce hoy, crea gravedad artificial mediante su rotación sobre su eje.
La carcasa exterior tiene gruesos escudos contra la radiación y sus paredes están cubiertas de ventanas solares, proporcionando calor y luz a los colonos.
Increíblemente, el Cilindro de O’Neill fue diseñado para soportar un próspero ecosistema natural.
Dentro de cada cilindro, O’Neill imaginaba ríos, bosques y parques, junto con ciudades y vecindarios, poblados por más de un millón de colonos.
Otra megaestructura innovadora fue propuesta en 1975 por un Estudio de Verano de la NASA en la Universidad de Stanford.
Su modelo conceptual, conocido como el Torus de Stanford, es un hábitat con forma de dona que alberga un espacio residencial en su estructura tubular interna
Una población de 10,000 colonos podría ocupar el anillo interior del tubo, donde los automóviles y las viviendas se mantienen en su lugar debido a la gravedad rotacional del torus.
Otro artículo interesante:
Cómo viviremos en Marte: Los habitats hinchablesPoco después del Torus de Stanford, O’Neill propuso otro hábitat llamado la Esfera de Bernal.
En este diseño, O’Neill redujo el tamaño de sus grandes cilindros a una esfera de menos de 2 kilómetros de diámetro.
Debido a su menor tamaño, la Esfera de Bernal rota más rápidamente que una colonia a mayor escala, completando un poco más de una rotación por minuto para producir gravedad similar a la de la Tierra.
Estos hábitats inventivos inspiraron muchos más conceptos en el siglo XXI.
En 2006, se propuso el Asentamiento Orbital Kalpana One como una mejora de las megaestructuras de la década de 1970.
Kalpana One utiliza cilindros en rotación, como el Cilindro de O’Neill, para crear gravedad similar a la de la Tierra.
Las tapas en los extremos de cada cilindro proporcionan una fuente continua de luz y energía solar, mientras que los escudos en la estructura del casco protegen a los colonos de la radiación.
Más recientemente, dos científicos propusieron un hábitat rotativo pequeño que puede lanzarse directamente desde la superficie de la Tierra.
Uno de esos científicos también propuso un asentamiento orbital sin escudos de radiación en la Órbita Baja Terrestre Ecuatorial, reduciendo así la masa total del asentamiento en más del 95%.
Construcción y transporte de una colonia espacial
Lamentablemente, pocas organizaciones poseen los recursos para construir o transportar materiales para una colonia espacial, incluso una ligera o compacta.
Por lo tanto, los científicos han propuesto soluciones innovadoras para reducir el costo de la construcción y el transporte.
Si los humanos construyen una colonia cerca de la Luna, podríamos construir estructuras económicas con regolito lunar.
Los materiales sin procesar lanzados desde la Luna a un sitio de construcción en el espacio libre podrían ensamblarse en muros, ventanas y máquinas utilizando tecnología de impresión 3D.
Para colonias construidas en el cinturón principal de asteroides, los humanos podrían aprovechar los recursos de asteroides cercanos y del planeta enano Ceres.
Es posible que tengamos la tecnología para poner una estructura en el espacio, pero es poco probable que los humanos creen un hábitat asequible y renovable en el próximo siglo.
Sin embargo, nuevos diseños hipereficientes podrían acelerar el impulso de la humanidad hacia la colonización espacial.
Hoy en día, nuestra sociedad está en gran medida atada a la Tierra, pero mañana, nuestros descendientes podrían estar viviendo entre las estrellas.
