La voz de la ciencia
29abr/120

Terraformación de Titán II: Logística

En este segundo artículo dedicado a la "Terraformación de Titán" quiero tratar aspectos totalmente distintos a los del primer artículo. Nos vemos en el Pamplonetario el 11 de mayo con Aviador Dro, puedes ver más información en https://www.facebook.com/events/433814586635656/

En concreto quiero centrarme en la logística de dicha empresa ¿es posible empezarla ya con nuestras tecnologías actuales? ¿Se puede estimar el coste? ¿Existen referentes que puedan ayudarnos?

Lo primero sería describir la parte del viaje espacial hasta la luna de Saturno, un viaje nada despreciable de 1200 millones de kilómetros, trayecto que la sonda Cassini-Huygens tardó más de siete años en recorrer y que en realidad fueron tres mil millones de kilómetros ya que realizó orbitas solares de aproximación aprovechando el tirón gravitacional.
Lo segundo sería mostrar cómo sería la instalación y construcción de la base científica encargada de la Terraformación de la atmósfera, la primera colonia de muchas.

Y por último, especular sobre la puesta en marcha de los procesos de Terraformación, que como ya dijimos en el artículo anterior sobre el tema, consistirían en la primera fase de elevar la temperatura del planeta hasta los -50 ° C.

Billetes sólo de ida

Muchas misiones espaciales tripuladas por humanos son muy caras debido a que deben prever todo lo necesario para el viaje de vuelta. Esto hace que tengamos que transportar el doble de determinados productos como la comida y el combustible de regreso. Y esto no es sólo una cuestión puramente de cotes si no que influye mucho en el diseño estructural de las naves, teniendo que ser mucho más grandes para albergar todo ese contenido extra del vuelo de regreso, lo que a la vez vuelve a repercutir en un mayor tamaño de la nave para el gasto extra que este aumento del tamaño conlleva.

No es la primera vez que se plantea en la colonización espacial la puesta en marcha de misiones "sólo de ida" para abaratar los costes con el fin de darles la oportunidad de poder ser realizadas. James McLane, un ex ingeniero de la NASA, lanzó esta audaz idea en el The Space Review, recogida más tarde por la periodista Nancy Atkinson. Y por supuesto, personas dispuestas a llevarla a cabo, como el sargento de primera clase de la 101 División Aerotransportada del ejército de los Estados Unidos, William H. Ruth, que en el año 2008 recogió el testigo lanzado por James McLane y se ofreció como voluntario.

PANORAMA 'MARCIANO'. Ruth contempla el árido paisaje pakistaní que, desde la altura, parece propio de otro mundo. Fuente: Diario Público.es

Si fuéramos capaces de poner en marcha una misión de "solo ida" seríamos capaces de reducir el coste à más de la mitad, acercándonos a los costes de misiones tripuladas a otros mundos, como la Luna, que si bien gozaron de un increíble presupuesto en términos relativos del PIB de Estados Unidos en su época, podría llegar a ser abordable por un consorcio público-privado, con las principales agencias espaciales del mundo y los actores más destacados de la carrera espacial privada.

Los veleros solares espaciales

Otro factor en el que podríamos reducir los costes sería en la elección del tipo de nave y de la propulsión que necesita.

Aquí es dónde entrarían en juego un tipo de nave llamada "Velero Solar". Este nuevo tipo de transporte espacial podría servirnos a la perfección ya que cumplirían todos los requisitos antes expuestos, el del "billete sólo de ida" y el ahorro de costes y espacio en la nave. Pero ¿por qué?

Veamos un poco algunos conceptos básicos para poder entender el tipo de propulsión que utiliza esta nave.

Hace ya algún tiempo diversos científicos como el físico escocés James Clerk Maxwell en 1873 o el ingeniero ruso Fiedrich Zander en los años 20 del siglo XX, propusieron la idea de aprovechar el pequeño impulso generado por los fotones del viento solar para propulsar una nave espacial, a través del despliegue de velas gigantescas, de modo análogo a como lo hacen nuestros barcos con el viento en la Tierra.

Con este sistema de vela solar se podrían logar velocidades de 14000 Km/h a los 100 días del inicio de la misión y unos 240000 km/h a los 3 años de travesía. Teniendo en cuenta que en este caso sí que el trayecto podría ser en línea recta hasta Saturno, estaríamos hablando de un tiempo estimado de viaje de unos 1,2 años.

Este tipo de propulsión hace innecesaria la utilización de cualquier otro tipo de combustible, al menos en la parte del viaje interplanetario, la más larga y costosa.

Una vez alcanza la órbita de Saturno, el módulo de aterrizaje se desprendería de la vela solar, que continuaría su camino ya que este tipo de propulsión no serviría de todas formas para volver a la Tierra e iniciaría las maniobras de acercamiento y aterrizaje en el satélite Titán.

IKARUSAfortunadamente este tipo de propulsión ya no es una mera especulación científica, si no que ha sido probada con éxito en la misión espacial japonesa IKARUS, que logró desplegar con éxito una vela solar de 60 metros cuadrados y de tan sólo 0.00762 milímetros de grosor. Se comprobó que se podía desplazar con ella debido al impulso de los fotones incidiendo sobre su superficie y que además podría maniobrar con un dispositivo llamado "vidrio inteligente". Aunque con mucho menos éxito la NASA consiguió desplegar otra vela solar conocida como NanoSail-D, aunque se perdió el control del cohete en el lanzamiento. Actualmente puede verse desplegada desde la Tierra.

 

La construcción de la colonia

Si bien es cierto que en este campo la "carrera espacial" está aun en pañales, también es cierto que se han desarrollado proyectos en la Tierra para simular dichas colonias espaciales, tanto para desarrollar las tecnologías que permitan establecerse en otros planetas como la preparación psicológica necesaria para llevarlas a buen término.

Biosfera 2Uno de los proyectos más ambiciosos llevados a cabo, aunque con un éxito relativo fue el denominado Biosfera 2. La intención de dicho proyecto fue la creación de biosferas aisladas para estudiar su viabilidad en futuras colonias espaciales. El complejo fue ubicado en Oracle, Arizona (EEUU), con una superficie de casi 1,3 hectáreas y un volumen de 204.000 metros cúbicos. La primera misión empezó en 1991 y duró 2 años en el que participaron 4 hombre y 4 mujeres, ingenieros, biólogos, bioquímicos y agrónomos. La instalación estaba completamente aislada del exterior y debía ser completamente autosuficiente procurándose toda su propia comida, energía y oxígeno. Biosfera 2 contaba con 3800 especies en su interior repartidas por sus hábitats: desierto, sabana, selva, océano y manglar, además de tierras cultivables. El coste del proyecto fue de 200 millones de dólares. Sin embargo el proyecto no tuvo un éxito al 100% (hay que tener en cuenta que era la primera vez que se trataba de hacer algo así) y que su principal objetivo era precisamente ese, aprender de los errores para poder en un futuro instalar una colonia en otro planeta con garantías de éxito. Entre los problemas con los que se encontraron fue la bajada del nivel de oxígeno hasta un 14%, un elevado nivel de óxido nitroso que les provocaba fatiga y escasez de alimentos provocado por la aparición de plagas.

Respecto a la parte psicológica de tales incursiones de la humanidad en estos avatares tenemos el proyecto Mars 500, que simuló en tierra, como sería una hipotética misión a Marte de 520 días de duración. Dicha simulación tuvo lugar en un complejo cerrado, que simulaba la nave espacial que los llevaría hasta Marte, de 180 metros cuadrados, que contaba con enfermería, huerto espacial, gimnasio y un módulo de descenso a Marte (a utilizar a partir del día 250 de misión). Se embarcaron en dicho proyecto 6 astronautas. En este caso el coste del proyecto fué de 8 millones de euros. La misión ha sido calificada de "éxito" y demuestra que 6 personas pueden vivir confinadas y llevar a cabo una misión interplanetaria de casi 2 años de duración y que en el aspecto psicológico cabe destacar sólo "ciertos roces" normales en este tipo de misiones.

Mars 500

Tampoco podemos olvidar que las estaciones permanentes instaladas en la Antártida funcionan con absoluta normalidad en ambientes parecidos a los que se encontrarán en la superficie de Titán por lo que podrían servir de referencia y entrenamiento a nuestros futuros colonos espaciales.

Centrales de energía atómica

Y por último hablemos del verdadero objetivo de toda esta misión, que es la de Terraformar Titán. Tal y como comentaba en mi anterior artículo sobre esta temática, sólo encararíamos en este misión la primera fase de dicha Terraformación, es decir, la elevación de la temperatura de la atmósfera de Titán.

Para lograr dicho objetivo se había propuesto la utilización de estaciones de energía de fusión para lograr el paulatino aumento de la bajísima temperatura de la mayor luna de Saturno. Pero desgraciadamente dichas centrales de energía no se encuentran disponibles en la actualidad, pero si las de fisión.

La utilización de centrales de energía nuclear de fisión podría de alguna manera matar dos pájaros de un tiro: la de abastecer de energía a la incipiente colonia y la de comenzar la elevación de la temperatura superficial, a la espera de que las investigaciones puestas en marcha en torno a la energía nuclear de fusión den definitivamente sus frutos.

La idea de utilizar reactores de fisión de debe a la lejanía de Titán del sol, en el que la energía solar no es una buena candidata para alimentar esta futura colonia ni tampoco la quema de metano en una atmósfera carente de oxígeno, por lo que una posible solución sería confiar en utilizar esa energía atómica.

Existen ya soluciones adecuadas para la colonización espacial, reactores de fisión que se entierran, no tienen mantenimiento y pueden llegar a funcionar hasta 40 años produciendo energía más que de sobra para todas sus necesidades, llegando a potencias de hasta 25 Mw.

Muchos de ellos han sido diseñados precisamente para la colonización espacial, como el que desarrolla la NASA con la ayuda de Sunpower y Barber Nichols, pensado originalmente para utilizarse en la Luna. Este reactor sería el adecuado para alimentar la Colonia Espacial, que habría que llevar, como siempre en este tipo de misiones, por duplicado porque su potencia es de sólo 40 Kw.

Para la etapa de Terraformación deberíamos usar otros modelos como el reactor nuclear de Toshiba, de 200 Kw de potencia y un periodo de funcionamiento de 40 años a un precio de 3,5 millones de dólares o el Gen4 Module, con una potencia de 25 Mw durante 10 años con un coste de unos 25 millones de dólares.

Gen4Module

Gen4 Module - Fuente Neoteo.com

 

Coste estimado de la misión

Trataremos en este último apartado de estimar un coste aproximado de llevar a cabo una hazaña como esta, lo que no deja ser un mero juego mental que espero les resulte divertido y al menos nos dé una ligera idea de por dónde podrían "venir los tiros".

Para comenzar esta inconsciente empresa de la estimación, podríamos dividir la misión de Terraformación de Titán en diferentes capítulos o apartados.

El primero sería establecer el coste de lanzamiento de dicha nave espacial. Pero dado el tamaño del velero solar interplanetario que sería necesario para dicha misión, habría que construir pequeñas piezas ensamblables en órbita, probablemente en la Estación Espacial Internacional. Para dichos lanzamientos podríamos utilizar medios alternativos menos costosos que los tradicionales con soluciones que estarán disponibles en breves, como el Stratolaunch Modelo 351, basados en aviones comerciales que ascenderían hasta los 10 Km de altura para luego desprender el cohete que ascendería hacia el espacio, con lo que abarataríamos mucho esta parte inicial de la misión. Se prevé que esté disponible a partir de 2015.

Con esta rebaja de los costes es muy posible que tanto los lanzamientos, como las operaciones de montaje de las distintas partes de la nave interplanetaria, como una gran parte del precio de la propia nave espacial, pudieran ser semejantes a las de la construcción y puesta en marcha de la ISS que se estiman en unos 100.000 millones de dólares.

El segundo capítulo vendría dado por la colonia en si mismo. Teniendo en cuenta que Biosfera 2 costó alrededor de 200 millones de dólares, no sería descabellado suponer que la construcción y puesta en marcha de dicha colonia espacial (con los errores corregidos en esta nueva versión) podrían rondar los 400 millones de dólares. Y teniendo en cuenta la inflación desde los años 90 podríamos redondear dicha cifra en unos 500 millones de dólares, sin equivocarnos mucho.

El tercer apartado sería el coste de la Terraformación de Titán. Para que la temperatura comenzara a subir de forma notable necesitaríamos al menos unos 20 reactores de 200 kw y 10 de 25 Mw, lo que elevaría el coste hasta unos 320 millones de dólares.

El cuarto y último concepto que deberíamos incluir son los costes de la misión tripulada hasta Titán. Para poder estimarlo, volvemos a repetir que por supuesto de una manera muy superficial, podríamos basarnos en la única gesta de la carrera espacial que llevó tripulantes hasta otro mundo, en este caso la Luna, nuestro satélite, durante finales de los 60 y 70 del pasado siglo. El coste de todo el proyecto Apolo, con datos actualizados de inflación de 2005 sería de 135.000 millones de dólares.

Concepto

Estimación del precio (en millones de dólares)

Lanzamientos y ensamblaje del Velero Solar

100000

Colonia Espacial tipo Biosfera 2

500

Terraformación con reactores nucleares

320

Viaje espacial hasta Titán

135000

Total misión de Terraformación de Titán

235820

 

Está clarísimo que esta desorbitada cantidad de dinero se aleja muchísimo del coste total de la misión Cassini-Huygens que fue de aproximadamente 3.200 millones de dólares, la única misión no tripulada que ha llegado hasta Titán, por lo que parece que por ahora, esta gesta de la humanidad está totalmente fuera de nuestro alcance. Pero quién sabe en el futuro...

Más información

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/products/pdfs/cassini_msn_espanol.pdf
http://www.publico.es/ciencias/107808/yo-ire-a-marte
http://www.eliax.com/index.cfm?post_id=7813
http://www.neoteo.com/los-remanentes-de-la-biosfera-2
http://www.esa.int/esaCP/SEMTG4LTYRF_Spain_0.html
http://www.publico.es/ciencias/342768/la-parte-mas-dura-llegara-a-partirdel-dia-260
http://www.neoteo.com/la-nasa-desarrollara-reactor-nuclear-en-la-5644
http://www.neoteo.com/toshiba-crea-el-primer-reactor-nuclear-de-bolsillo
http://www.neoteo.com/los-reactores-domesticos-a-la-venta-14057
http://www.gen4energy.com/
http://www.neoteo.com/stratolaunch-el-avion-mas-grande-del-mundo
http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_Espacial_Internacional

Carlos Peña González

Licenciado en Geología por la Universidad de Salamanca
Escritor de ciencia ficción
Web Personal

twitter: @Wopper

Os dejamos aquí la letra de TERRAFORMADOR, uno de los temas de Aviador Dro compuesto para el proyecto ACTS La Voz de la Ciencia:

TERRAFORMADOR

Atmósfera de Metano
Ambiente hostil para los humanos
Exploraremos el terreno
Encontraremos su lado bueno

Señalaste aquella duna
Mientras caía una lluvia oscura
La estática en tu pelo
Empezaremos a vivir un sueño

Transformaremos el Infierno en Cielo
En un planeta diferente y nuevo
Construiremos un Ecosistema
Vivir aquí ya no será un problema
Transformaremos el Infierno en Cielo
En un planeta diferente y nuevo
Al fin y al cabo nuestro es el control
Porque ahora soy TERRAFORMADOR

Derretimos el Polo Marciano
Y lanzamos un Troyano
Las algas luego hacen su trabajo
Creando vida desde abajo

Rodeados de Ilmenita
La nueva Tierra nos invita
Nos deslizamos sin gravedad
Planificando una nueva sociedad

Transformaremos el Infierno en Cielo
En un planeta diferente y nuevo
Construiremos un Ecosistema
Vivir aquí ya no será un problema
Transformaremos el Infierno en Cielo
En un planeta diferente y nuevo
Al fin y al cabo nuestro es el control
Porque ahora soy TERRAFORMADOR

El Aviador Dro

Publicado por Woppercyb

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