Colonización espacial
La colonización del espacio, también llamada humanización del espacio, es el asentamiento humano hipotético, permanente y autónomo (autosuficiente) en lugares fuera de la Tierra. El primer paso es una presencia humana permanente en el espacio, como ocurre con la Estación Espacial Internacional (ISS).
Es un importante tema de la antigua ciencia ficción, pero que actualmente se considera dentro del campo de la ciencia de nuestros días.
Mientras que la mayoría de la gente piensa en colonias espaciales en la Luna, o en Marte, otros opinan que las primeras colonias estarán en órbita. Varios grupos de diseño de la NASA, ESA y de otros lugares, han examinado la viabilidad de establecer una colonia en órbita. Determinaron que hay suficiente cantidad de todos los materiales necesarios en la Luna, y en asteroides cercanos a la Tierra, que la energía solar está fácilmente disponible en grandes cantidades, y que no se requieren nuevos descubrimientos científicos, aunque sí será necesario un gran despliegue de ingeniería.
Construir ciudades en el espacio requerirá gente, materiales, energía, transporte, comunicación, soporte vital, un cierto nivel de gravedad (aceleración) y protección contra la radiación. Las colonias deberán ubicarse de tal manera que puedan satisfacerse estas necesidades.
Las colonias en la Luna y en Marte pueden usar los materiales locales, aunque la Luna carece del carbono, el hidrógeno y el nitrógeno necesario. Para las colonias en órbita, enviar materiales desde la Tierra sería demasiado caro, entonces los materiales deberían provenir de la Luna, de objetos próximos a la Tierra, o de las lunas marcianas Fobos o Deimos donde las fuerzas gravitacionales son menores, no hay atmósfera, y no hay biosfera que dañar. La Luna tiene grandes cantidades de oxígeno, silicio y metales, pero poco hidrógeno, carbono o nitrógeno. Los asteroides y cometas próximos a la Tierra contienen importantes cantidades de metal, oxígeno, hidrógeno y carbón, y algo de nitrógeno, pero no necesariamente la cantidad suficiente para conseguir evitar mandar grandes suministros desde la Tierra.
La energía solar en órbita es abundante, fiable, y se usa habitualmente hoy en día para proporcionar energía a los satélites. En el espacio no hay noche, nubes o atmósfera que bloqueen la luz. La energía solar disponible (E), dada en vatios por metro cuadrado, a cualquier distancia dada del Sol (d), dada en unidades astronómicas (UA), puede ser calculada mediante la fórmula E=.
Particularmente en las condiciones del espacio, la luz del Sol puede ser utilizada directamente, utilizando hornos solares hechos de hojas metálicas ligeras, que generarían miles de grados de temperatura sin coste alguno, o reflejando la luz hacia cultivos para que estos puedan llevar a cabo la fotosíntesis.
Serían necesarias grandes estructuras para convertir la energía solar en grandes cantidades de electricidad para el uso del asentamiento. En la Tierra, una persona media utiliza entre 2 y 6 kW. La energía podría ser exportada de los mismos, usando rayos de microondas, para enviarla a la Tierra. En la Luna, que posee noches de dos semanas terrestres, y Marte, debido a su distancia del Sol, que tiene noches y polvo, lo que reduce la cantidad de energía solar disponible en un factor 1/2,3, la energía nuclear es la posibilidad más atractiva, aunque más peligrosa. Una de las mayores dificultades de la generación de energía nuclear y térmica en entornos sin aire tales como la Luna y el espacio y, en menor medida, la escasa atmósfera marciana es la disipación del inevitable calor generado. Dicha disipación necesita de una extensa superficie radiante.
El transporte es usualmente el factor que limita los esfuerzos espaciales. Los costos de lanzamientos actuales son muy elevados (de 5000 a 30 000 dólares por kilogramo desde la Tierra a la órbita baja terrestre - también conocida como LEO).[cita requerida] Para colonizar el espacio, se requieren vehículos mucho más baratos, así como un medio de evitar daños serios a la atmósfera causados por los miles, o incluso millones, de lanzamientos requeridos. Una posibilidad son vehículos hipersónicos (ver velocidad hipersónica), en desarrollo por la NASA y otras agencias tanto públicas como privadas. Se ha propuesto incluso la construcción de un ascensor espacial.
El transporte de millones de toneladas de materiales desde la Luna, Fobos, Deimos y asteroides Cercanos a la Tierra hacia asentamientos orbitales de construcción es una necesidad probable.
El transporte usando recursos de fuera de la Tierra como propelentes de cohetes relativamente convencionales reduciría considerablemente los costes de transporte en comparación con el sistema actual; el lanzamiento de vehículos desde la Tierra, con vistas a la colonización espacial, será seguramente prohibitivo incluso con una optimización de los costes involucrados.
Una de las posibilidades estudiadas es construir catapultas electromagnéticas en la Luna y lanzar materiales a asentamientos de espera. También existe un proyecto de la NASA, el ascensor espacial, que solucionaría el problema del costo del transporte (incluso se podría utilizar una estación espacial como contrapeso para el indicado ascensor, en especial, para colonizar el suelo lunar).
Comparado con los otros requerimientos, la comunicación es relativamente fácil entre la órbita y la Luna. Muchas de las actuales conversaciones terrestres pasan ya por satélites. Las comunicaciones a Marte sufrirían demoras significativas debido a la velocidad de la luz, haciendo las conversaciones de voz poco prácticas. Otros medios de comunicación, como el correo electrónico y los mensajes de voz, no resultarían un problema.
El ser humano necesita aire, agua, comida y temperaturas razonables para sobrevivir. En la Tierra todo esto es proporcionado por una enorme y compleja biosfera. En los asentamientos espaciales, un sistema cerrado y relativamente pequeño debe reciclar todos los nutrientes sin colapsarse. El proyecto Biosphere II en Arizona ha demostrado que una biosfera construida por el hombre en un complejo pequeño y cerrado puede albergar a ocho seres humanos durante al menos un año, aunque hubo varios problemas. Al cabo de un año de los dos que debía durar la misión, el oxígeno hubo de ser repuesto, lo que sugiere que se alcanzó la hermeticidad atmosférica. Las relaciones entre organismos, sus hábitat, y el entorno no terrestre, pueden ser:
También es posible una combinación de lo arriba expuesto.
Los rayos cósmicos y las variaciones solares crean un entorno de radiación letal en el espacio. Para proteger la vida, los asentamientos deben estar rodeados de suficiente masa que absorba la mayor parte de la radiación que llegue. Se requieren alrededor de cinco o diez toneladas de material por metro cuadrado de superficie. Esto se puede llevar a cabo con el material de desecho que queda del procesado del regolito lunar y de los asteroides después de extraerles oxígeno, metales y otros materiales útiles.
La auto replicación es un atributo opcional, pero muchos piensan en ello como el último objetivo porque permite un incremento mucho mayor de las colonias al reducir costes y dependencia de la Tierra. Se puede argumentar que el establecimiento de una colonia así sería el primer acto de auto replicación de la Tierra. Los objetivos a medio plazo incluyen colonias que solo esperen información procedente de la Tierra (ciencia, ingeniería, ocio, etc.) y colonias que solo requieran un aporte periódico de objetos de poco peso, como circuitos integrados, medicamentos, material genético y quizás algunas herramientas.
Véase también: nanotecnología molecular.
En 2002, el antropólogo John H. Moore estimó que una población de 150-180 individuos permitiría la reproducción normal de 60-80 generaciones (equivalente a 2000 años). Una población inicial mucho más reducida de dos hembras humanas sería viable mientras hubiera embriones humanos disponibles en la Tierra. El uso de un banco de esperma desde nuestro planeta también proporcionaría una base inicial con una endogamia despreciable.
Uno de los aspectos más importantes es la localización de la colonia. Las diferentes posibilidades son:
Dentro de los planetas, las mejores opciones incluyen a:
La colonización de Marte es frecuentemente propuesta como uno de los primeros pasos de un futuro dominio del espacio. Marte posee reservas de agua en forma de hielo en sus casquetes polares, que podrían ser aprovechados por un asentamiento humano. Sin embargo, hay varios factores que dificultarían la tarea:
La gravedad en Mercurio es similar a la de Marte, y Mercurio se encuentra muy cercano al Sol, lo que sería una gran fuente de energía. Sin embargo, esta misma cercanía es la que produce temperaturas medias superiores a los 350 °C en el día, y la que convierte la colonización de Mercurio en algo difícil de poner en práctica.
Venus presenta una atmósfera muy densa, y las temperaturas superficiales son bastante superiores a los 400 °C. Sin embargo, 50 kilómetros sobre su superficie, la temperatura estaría entre 40 y 100 grados centígrados (entre 80 y 200 grados Fahrenheit), o incluso entre los 0 y los 50 grados. Y la gigantesca presión que ejerce la atmósfera sobre el planeta (90 veces superior a la terrestre), en esta altura se volvería equivalente a la de nuestro planeta. La energía solar también es una ventaja de colocar una colonia a esa altura.
Otra de las ventajas que presenta Venus se encuentran su tamaño similar al de la Tierra, lo que hace que la gravedad sea casi idéntica (0,9 g contra 1 g). De este modo se podrían evitar los posibles efectos negativos de la baja gravedad en el cuerpo humano.
De cualquier forma, se cree que el agua en el planeta es inexistente, o que existe en muy pequeñas cantidades. La temperatura de la superficie también es un problema en caso de que se quiera construir una colonia allí. Finalmente, la composición de la atmósfera es nociva, ya que contiene dióxido de carbono en grandes cantidades, y las nubes están compuestas en parte por vapor de ácido sulfúrico y dióxido de azufre.
La Luna es, por el momento, el único lugar propuesto por la NASA para la instalación de una base permanente, lo más cercano a una colonia planeado hasta ahora.
La Luna es uno de los destinos más factibles de una colonia espacial, debido a su proximidad con la Tierra, y una baja velocidad de escape debido a su baja gravedad. Sin embargo, la baja gravedad también supone un obstáculo, ya que se desconoce los efectos de la misma a largo plazo.
La cercanía con la Tierra otorga las siguientes ventajas:
Entre las desventajas o dificultades de una colonia en la Luna se encuentran:
Se considera que Europa, luna de Júpiter posee, bajo su gruesa capa de hielo, un océano líquido, que podría ser habitable. Sin embargo, la radiación proveniente de Júpiter haría difícil establecer una colonia. Antes de llegar al océano líquido bajo la superficie, se deberían excavar varias decenas de kilómetros, algo que llevaría tiempo, y requeriría algún lugar donde habitar mientras se lleva a cabo la tarea.
Fobos y Deimos, lunas marcianas, podrían usarse como lugares de extracción de diversos minerales, o para la instalación de una colonia.
Titán, luna de Saturno también es una opción considerada importante, por la potencial presencia de helio-3, importante para generar energía. Titán tiene en su atmósfera metano y nitrógeno, y se cree que hay agua líquida y amoníaco bajo la superficie, que emergen sobre ella por medio de actividad volcánica. La atmósfera de Titán es una protección contra la radiación solar. Sin embargo, la presión, la baja temperatura, y la gravedad presentan serios obstáculos.
Otra posibilidad que no involucra ningún cuerpo celeste es la de una estación espacial, de enormes dimensiones, capaz de albergar a cientos de miles de personas. Estas estaciones podrían ser construidas tanto en la órbita terrestre como en los distintos puntos de Lagrange. La ventaja que presenta esta posibilidad es que las estaciones estarían relativamente cerca de la Tierra y tendrían energía solar abundante.
Finalmente, otra posibilidad es colonizar asteroides. Una ventaja es que poseen gran cantidad de material, aunque su órbita los aleja considerablemente de la tierra, pasando cerca algunas veces por década. Para colonizar asteroides, sería preciso colocar cohetes para poder dirigir su rumbo, en caso de una posible colisión con algún otro asteroide, planeta, o satélite.
Dentro del cinturón de asteroides, el caso de Ceres es un objetivo por su localización, ya que al ser el cuerpo más grande del cinturón, podría convertirse en un centro de recolección, procesamiento y exportación, de recursos de asteroides cercanos. Sin embargo, carece de atmósfera y de un campo magnético.
Colonizar el espacio traería variadas ventajas: primero, ante una eventual catástrofe en la Tierra (p.ej, una guerra nuclear a gran escala, o cualquier evento que pueda destruir la vida en el planeta) la mejor forma de asegurar la supervivencia de la especie humana es la colonización espacial, además de poder preservar a otras especies animales y vegetales. Otra ventaja es la posibilidad de extraer recursos de otros planetas o satélites, los que podrían ayudar a desarrollar nuevas fuentes de energía, como el mencionado caso del helio-3
Sin embargo, hay opiniones que sostienen que colonizar el espacio es una pérdida de dinero y tiempo, que podría invertirse en mejorar las condiciones de vida de la gente de este planeta (hecho que por fuerza nos conduciría a la expansión por el Universo debido a la probable superdensidad demográfica y al avance tecnológico constante). A la larga, en un horizonte muy lejano, la necesaria muerte del Sol como estrella, fuente de energía y mantenimiento del sistema solar, obligaría al ser humano a impulsar la ocupación espacial, con la consecuente candidatura de planetas extrasolares para la colonización. Otra opinión en contra consiste en el pensamiento de que la colonización del espacio representa una continuación del colonialismo que se ha desarrollado durante la historia, y que esto dividiría más a las distintas naciones o estados, en lugar de unir a la humanidad como algo único; pero este hecho podría darse de forma opuesta debido a la necesidad de unión entre los seres humanos al verse obligados a expandirse por el Universo. No obstante, las teorías al respecto son muy relativas, diversas y/o dispares.
Otra crítica es la posibilidad de provocar una contaminación interplanetaria en planetas que puedan albergar hipotéticas formas de vida extraterrestres.