5 tecnologías verdes para viajes espaciales interplanetarios

El 20 de julio de 1969, cuatro días después de su lanzamiento al espacio, el módulo de mando y servicio del Apolo 11, Columbia, aterrizó en la luna terrestre . La gente miraba la televisión y sintonizaba las estaciones de radio para seguir el espectacular aterrizaje. Fue la culminación de años de arduo trabajo y entrenamiento. Diseñar un vehículo capaz de transportar humanos a la Luna y de regreso a la Tierra de manera segura fue un desafío.

El Columbia regresó sano y salvo a la Tierra el 21 de julio de 1969. La misión completa duró 195 horas, 18 minutos y 35 segundos, poco más de ocho días. La distancia de la Tierra a la Luna en julio de 1969 era de aproximadamente 222 663 millas (358 342 kilómetros). Eso puede hacer que su viaje diario al trabajo parezca insignificante, pero sigue siendo solo un salto, un salto y un salto en comparación con una visita a un planeta vecino.

Un viaje a Venus, el planeta vecino más cercano a la Tierra, requeriría cruzar 0,6989 unidades astronómicas de espacio en promedio. Eso es poco menos de 65 millones de millas o alrededor de 104,5 millones de kilómetros. Y las condiciones en Venus no son ideales para una escapada: la temperatura de la superficie del planeta es de 460 grados Celsius (860 grados Fahrenheit). Una mejor apuesta de vacaciones es un viaje a Marte o una de sus lunas, pero están aún más lejos.

Con estas grandes distancias en mente, es importante idear sistemas eficientes que utilicen la menor cantidad de recursos posible. De lo contrario, despegar podría convertirse en un problema. Por su propia naturaleza, los viajes interplanetarios deben ser ecológicos para funcionar. Tenemos cinco tecnologías, no enumeradas en ningún orden en particular, que podrían ayudar a los humanos a alcanzar la asombrosa meta de poner un pie en otro planeta.

1. combustible verde
2. Ascensores espaciales
3. Fusión
4. velas solares
5. Reciclaje de agua

Se necesitan muchos recursos para poner un vehículo en el espacio. No todos esos recursos son inofensivos. La hidracina, utilizada en el combustible para cohetes, es un poderoso propulsor. Pero también es tóxico y corrosivo. Organizaciones como la NASA ahora están buscando alternativas de propulsores verdes a la hidracina.

Idealmente, el nuevo propulsor sería menos peligroso de manejar que el combustible para cohetes actual , lo que reduciría los costos de organizar un viaje espacial. También debe descomponerse en componentes inofensivos, eliminando el riesgo de contaminar el medio ambiente.

Desear una alternativa ecológica a la hidracina no hace que aparezca mágicamente un nuevo propulsor. Es por eso que la NASA ha invitado a empresas y organizaciones a presentar demostraciones tecnológicas de propulsores alternativos. En febrero de 2012, la NASA anunció que aceptaría propuestas hasta finales de abril. Una propuesta ganadora podría ganar hasta $ 50 millones.

Reducir el impacto ambiental de los lanzamientos es un gran trabajo. Para poner en órbita un transbordador espacial , la NASA usó dos propulsores de cohetes sólidos, cada uno con 1 millón de libras (453 592 kilogramos) de propulsor. El transbordador en sí transportaba medio millón de galones adicionales (1,9 millones de litros) de combustible líquido [fuente: NASA ].

Enumerar todos los desafíos relacionados con el transporte seguro de humanos a otro planeta podría llenar un libro o tres. Pero uno de los problemas más difíciles de resolver tiene mucho que ver con el peso. Cuanto más pesada es una nave espacial, más combustible necesita para escapar de la gravedad de la Tierra .

Un viaje a otro planeta duraría varios meses. Suponiendo que va a instalarse en un nuevo planeta o planear un viaje de regreso, necesitará muchos suministros para mantenerse con vida. Esos suministros tienen peso y volumen, por lo que requieren más combustible para llegar al espacio en primer lugar.

Una posible solución a este problema es construir un ascensor espacial . Así es como funciona: colocamos algo con mucha masa en una órbita geosincrónica alrededor de la Tierra, lo que significa que permanecerá en órbita sobre un punto fijo en la superficie del planeta. Luego conectamos un cable entre la masa en órbita y un punto de anclaje en la Tierra. ¡Ahora todo lo que tenemos que hacer es construir un ascensor que pueda subir el cable al espacio!

Suena a ciencia ficción, pero muchos ingenieros y científicos están trabajando en la construcción de ascensores espaciales. Comparado con el lanzamiento de un cohete al espacio, un ascensor espacial es una ganga. El ascensor podría llevar equipos e incluso humanos al espacio. Una vez allí, podríamos ensamblar piezas de naves espaciales y construir una nave en el mismo espacio. No es necesario lanzar la nave desde la Tierra porque ya estará en órbita.

Una vez que estés en el espacio, ya sea lanzando un cohete o partiendo de una estación espacial , necesitarás alguna forma de impulsar tu nave espacial hacia su destino. Eso puede requerir que lleve una fuente de combustible a bordo. Idealmente, tendrá un sistema eficiente para que no tenga que dedicar demasiado espacio para transportar combustible. Una posible solución es la fusión.

La fusión es el método por el cual el sol genera energía. Bajo intensa presión y calor, los átomos de hidrógeno chocan entre sí y forman helio. El hidrógeno tiene un solo protón y el helio tiene dos. Durante este proceso en el que dos átomos de hidrógeno se fusionan, se liberan neutrones y energía.

Pero hay un gran problema: no hemos descubierto cómo usar la fusión para generar energía de manera confiable y sostenible. El proceso requiere cantidades increíbles de calor y presión. Solo generar las condiciones necesarias para la fusión puede requerir una gran cantidad de energía por sí solo. El objetivo es llegar a un punto en el que podamos iniciar la fusión y mantener el proceso mientras recolectamos energía. No estamos allí todavía.

Si alguna vez llegamos allí, la fusión puede ser una buena opción para impulsar naves espaciales. Podríamos obtener una gran cantidad de energía de una cantidad de combustible comparativamente pequeña. Fusion podría generar la energía necesaria para operar los propulsores para permitir los ajustes en vuelo a medida que volamos hacia el próximo planeta. Pero queda por ver si la fusión es una opción práctica.

Eso es frío, hombre

Aún más esquivo que un reactor de fusión en funcionamiento es uno que operará a temperaturas relativamente bajas. El consenso científico es que la fusión fría no es práctica y puede ser imposible [fuente: Park ].

Otra alternativa a volar hacia planetas distantes utilizando propulsores de cohetes es navegar hasta allí. Pero, ¿de qué sirven las velas en un entorno que no tiene viento? ¡ Entra en la vela solar !

Las velas solares utilizan el sol como motor. El sol emite fotones , las unidades básicas de luz. Sabemos que los fotones actúan como ondas y partículas. Los fotones pueden parecernos insustanciales aquí en la Tierra, pero ejercen una fuerza sobre los objetos cuando entran en contacto con ellos. Esto incluye velas solares.

Una vela solar está hecha de un espejo ultrafino que se extiende a lo largo de un área grande. Cuando los fotones golpean el espejo , ejercen una fuerza y ​​empujan contra la vela. La vela es golpeada por miles de millones de fotones, suficientes para empujar la vela y cualquier cosa que pueda estar tirando a través del espacio.

Al principio, viajar en un vehículo tirado por una vela solar sería bastante aburrido. No tendrías una gran cantidad de empuje inicial como lo haces con un cohete. Pero el poder de esos fotones no se puede negar, y su nave espacial continuaría acelerando mucho más allá del punto que podría manejar un propulsor. No solo no tiene que preocuparse por cargar combustible para su nave espacial para viajes interplanetarios, ¡sino que también llegará a su destino más rápido!

Las velas solares podrían funcionar bien en el espacio, pero no están diseñadas para sacar una nave de la superficie de un planeta. Para eso, todavía tendríamos que usar cohetes o construir la nave espacial mientras está en órbita. Y una vela solar podría llevarnos a otro planeta, pero sin otros medios para dejar nuestro nuevo mundo, estaríamos atrapados allí. Pero para un viaje de ida a otro planeta, una vela solar podría ser justo lo que necesitas, y nunca tendrás que preocuparte por quedarte sin combustible.

Propelling a spacecraft to get us to another planet is just one challenge. Another is making sure we have the resources to stay alive on board our spacecraft while we make our way to our destination. Even a visit to a nearby planet would require months of travel. With weight and space at such a premium, how do you determine how much water to bring and how do you manage it?

To say that every drop of water aboard a spacecraft is precious is an understatement. On board the International Space Station there are systems that recycle 93 percent of the water used [source: NASA]. The processes purify water so that it may be used repeatedly, reducing the need to send up more water from Earth.

Eso significa que las aguas grises , las aguas residuales producidas después de lavar los platos, la ropa o incluso las personas, pueden volver a convertirse en agua potable. ¡Pero eso no es todo! Incluso el sudor y, sí, la orina se procesan. Todo se filtra y solo queda agua pura.

El agua residual pasa a un destilador. El destilador gira para simular la gravedad; de lo contrario, los contaminantes del líquido no se separarían. El agua pasa a través de un sistema de filtración que utiliza materiales como carbón y compuestos químicos para unirse a los contaminantes, dejando pasar solo el agua.

Un vuelo espacial largo no tendrá la oportunidad de recoger más agua en el camino. Conservar cada gota posible será una necesidad. Y parte de esa tecnología puede incluso llegar a sistemas aquí en la Tierra.

Nota del autor: 5 tecnologías ecológicas para viajes espaciales interplanetarios

La tecnología verde y los viajes espaciales interplanetarios pueden parecer una combinación extraña, pero tiene sentido. La tecnología verde tiene que ver con encontrar formas eficientes y respetuosas con el medio ambiente para lograr los objetivos. Los viajes interplanetarios por necesidad requieren eficiencia y seguridad. Es divertido imaginar cruzar la galaxia en una nave espacial equipada con replicadores y holocubiertas , pero es una apuesta segura que nuestros primeros días de viaje espacial se tratarán más de hacer que cada esfuerzo cuente.

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Wolfram Alpha. "¿Cuál era la distancia entre la Tierra y la Luna en julio de 1969?" (28 de marzo de 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distancia+entre+la+tierra+y+la+luna+julio+1969