Cómo la misión lunar Artemisa podría ayudarnos a llegar a Marte

Una ilustración del próximo Sistema de lanzamiento espacial, el cohete que se utilizará en todo el programa Artemis. NASA/MSFC

Si Dios hubiera querido que el hombre se convirtiera en una especie que viaja por el espacio, le habría dado una luna. El famoso científico espacial Krafft Ehricke pronunció esas palabras en 1984. Quería resaltar cómo podríamos usar la luna como trampolín para expandir la civilización humana al resto del sistema solar. Esto fue más de una década después de la última misión Apolo a la luna, y Ehricke estaba viendo cómo la NASA y el resto del programa espacial de EE. UU. se retiraban de la esperanza de explorar mundos más distantes como Marte y se enfocaban en cambio en la órbita de la Tierra.

América finalmente está buscando un regreso a la luna con Artemisa, una ambiciosa ( y poco realista ) de enviar astronautas para 2024. Pero para la Casa Blanca y la NASA, la misión es algo más que llevar a los humanos de vuelta a la superficie lunar. La luna es también una base perfecta desde la que establecer un programa de seguimiento para viajar a Marte. Para ambos destinos, el objetivo no es simplemente plantar una bandera y regresar a la Tierra, sino mantener una presencia permanente para que las personas vivan y trabajen.

Regresaremos a la luna en busca de descubrimientos científicos, beneficios económicos e inspiración para una nueva generación de exploradores, dijo el administrador de la NASA, Jim Bridenstine, el 21 de septiembre cuando la agencia publicó sus últimos planes para el programa Artemis. A medida que construimos una presencia sostenible, también estamos generando impulso hacia esos primeros pasos humanos en el Planeta Rojo.

Pero la agencia nunca explicó claramente cómo se supone que sucederá esto. Los proyectos más importantes que se supone que habilitarán a Artemis, el cohete del Sistema de Lanzamiento Espacial de próxima generación y la cápsula de la tripulación de Orión, aún no están terminados. La mayoría de los expertos están de acuerdo el programa tiene fondos insuficientes . El jefe de exploración humana de la NASA ha sido reemplazado tres veces en el último año. La agencia ni siquiera tiene un módulo de aterrizaje lunar elegido . Entonces, incluso si llegamos a la luna en 2024 (de ninguna manera un hecho), ¿cómo nos aseguramos de que llegue un asentamiento en Marte?

El mayor problema que tenemos en este momento es que no sabemos cómo vivir y trabajar productivamente fuera del planeta Tierra, dice Clive Neal, geólogo de la Universidad de Notre Dame y experto en exploración lunar. No tenemos idea. Nunca hemos probado adecuadamente las tecnologías que necesitaríamos para vivir y trabajar en el espacio durante meses o años, en entornos hostiles con temperaturas mucho más frías, cantidades mucho más altas de radiación, niveles más bajos de gravedad y falta de oxígeno. y agua.

Pero tenemos nuestro propio laboratorio en nuestro patio trasero para probar estas cosas, dice Neal. Él y muchos colegas escribieron recientemente un nuevo reporte publicado por Explore Mars, un grupo de defensa que promueve la exploración espacial sostenible. El informe identifica docenas de actividades y tecnologías críticas para la exploración de Marte que se pueden desarrollar y probar a través de Artemis y los esfuerzos de exploración lunar en curso.

Algunas cosas esenciales para Marte se probarán en la Luna casi inmediatamente después del lanzamiento de Artemis III (la misión tripulada planeada para 2024 a la superficie lunar). El soporte vital está en la parte superior de la lista. Los humanos nunca antes habían construido hábitats a largo plazo en otro mundo. Si bien aplicaremos gran parte de lo que hemos aprendido de las misiones de larga duración en la Estación Espacial Internacional, aún debemos asegurarnos de que una base lunar y una base en Marte puedan satisfacer necesidades esenciales como alimentos, agua y refugio. .

Construir y probar esos sistemas requiere experiencia. Creo que la clave será lograr que más personas se sumerjan en el entorno lunar, dice Joe Cassady, director ejecutivo de operaciones espaciales de Aerojet Rocketdyne y uno de los editores principales del informe Explore Mars. Desde el principio, necesitaremos una colección de experiencias y datos de una gran variedad de astronautas diferentes, en misiones que duran semanas o meses. Esas experiencias informarán cómo los ingenieros construyen hábitats, trajes espaciales y sistemas de transporte de superficie adecuados para humanos.

Para garantizar que estos hábitats puedan perdurar en el tiempo, es necesario construir algo sostenible. Las ventanas de lanzamiento para las misiones a Marte (cuando el planeta está más cerca de la Tierra) ocurren solo cada 26 meses, por lo que cualquier misión de ida y vuelta a Marte tener implicar algún tiempo esperando que esta ventana se abra de nuevo. Si el viaje dura, digamos, nueve meses, tendrías que gastar un mínimo de tres a cuatro meses en Marte antes de que sea factible comenzar a regresar a casa. Puede traer suficientes provisiones para todos esos meses, o puede buscar recursos fuera del mundo. Y la primera opción es prácticamente un fracaso. Tienes que usar los recursos locales, dice Neal. Tratar de llevar todo contigo para mantener a los astronautas marcianos seguros y bien simplemente no funcionará.

El hielo de agua será un recurso vital. Podría suministrar agua y oxígeno para mantener los sistemas de soporte vital, y también podría dividirse en hidrógeno y oxígeno para usarse como combustible para cohetes. Podría ser utilizado como escudo contra la radiación espacial y bombardeo de micrometeoritos para cualquier refugio que se construya en la luna.

Sabemos que hay mucho hielo de agua en Marte. Y estamos bastante seguros de que también hay mucho hielo de agua en la luna, lo que lo convierte en un entorno perfecto para probar las tecnologías que necesitamos para explorar esas reservas, extraerlas, purificarlas y convertirlas en algo que pueda ayudar a mantener un asentamiento en marcha.

Esas tecnologías serían muy similares para ambos mundos. La luna es un ambiente más extremo, lo que significa que si funciona en la luna, funcionará en Marte, dice Neal. Espera que los ingenieros diseñen equipos independientes del mundo.

La presencia de hielo de agua también refuerza un poco el argumento para ejecutar un sistema de propulsión de naves espaciales basado en hidrógeno en lugar de metano (algo que SpaceX persigue con sus motores Raptor). El informe estipula que, si bien el hidrógeno se puede producir localmente en ambos mundos, el metano se puede producir a partir de recursos locales solo en Marte, donde una atmósfera cargada de dióxido de carbono proporciona una fuente lista de carbono. Cualquier producción de metano en la luna requeriría la importación de una fuente de carbono, afirma el informe.

El informe también recomienda usar sistemas de energía que no dependan completamente del sol. En Marte, con su mayor distancia y su atmósfera polvorienta, los conjuntos de energía solar tendrían más problemas para convertir la luz solar en energía.

La energía nuclear parece ser el enfoque más obvio. No se necesitaría demasiada energía para mantener en funcionamiento un refugio en la luna, pero se necesitarían enormes cantidades de energía para ejecutar el tipo de operaciones mineras necesarias para recolectar y procesar hielo de agua. Los expertos de la industria minera le han dicho a Neal que probablemente buscarán sistemas que puedan proporcionar energía en rangos de megavatios. Esa fue una llamada de atención, dice. La gente del mundo planetario no había hecho estas conexiones con la industria minera. La energía solar, en este caso, sería más una fuente de energía de respaldo en ambos mundos, en lugar de una principal. Y hay pocos entornos más seguros para probar nuevos sistemas nucleares que la luna, un entorno desolado y despoblado.

La luna también es un mejor lugar para simular una misión a Marte, particularmente cuando se trata de Gateway, la estación espacial planificada diseñada para la órbita lunar. Básicamente, servirá como base de operaciones para cualquier misión de la NASA a la superficie lunar (tanto tripulada como robótica), así como para misiones de espacio profundo a Marte más adelante. Los primeros dos elementos de Gateway (el módulo de potencia y propulsión, y el módulo de habitación) están programados para lanzarse en 2023.

En su informe, Cassady y sus colegas sugirieron que un enfoque podría ser tener una tripulación que permaneciera en ellunar Estación espacial de puerta de enlacedurante 60 a 90 días, realice una misión simulada a Marte en la superficie lunar durante unos 30 días y luego complete otra estadía en Gateway durante 90 días antes de regresar a casa. Esa sería una versión comprimida de una misión a Marte. Simularía las condiciones cambiantes de microgravedad que se enfrentan en un viaje de este tipo y les daría a los astronautas una idea de cómo se sentiría realmente una misión a Marte. nuevo de la NASA esquema de artemisa va tan lejos como para decir que el sistema operativo Gateway-to-surface también es análogo a cómo puede funcionar una misión humana a Marte, con la capacidad de que la tripulación permanezca en órbita y se despliegue en la superficie.

Por último, un asentamiento en Marte no funcionará bien a menos que desarrollemos sistemas autónomos que no necesiten una estrecha supervisión. Los equipos de tierra en la Tierra aún pueden controlar las cosas en la luna casi en tiempo real, pero el retraso en las comunicaciones de la Tierra a Marte puede ser de hasta 22,4 minutos. Si ocurre un desastre [en Marte] como sucedió con el Apolo 13, no tienes un equipo de ingenieros en tierra para diagnosticar y resolver el problema en tiempo real, dice Casey Dreier, un experto en política espacial de la Sociedad Planetaria. La luna es el único buen entorno que tenemos para probar y mejorar realmente los sistemas automatizados que pueden operar de manera confiable sin ese tipo de control humano.

Existe la preocupación de que el programa espacial de EE. UU. pueda enfrentar un cambio brusco en las prioridades después de las elecciones de noviembre, como sucedió en años anteriores. Pero hasta ahora el Partido Demócrata parece estar de acuerdo. La redacción en su La plataforma 2020 dice: Apoyamos el trabajo de la NASA para que los estadounidenses regresen a la luna e ir más allá a Marte, dando el siguiente paso en la exploración de nuestro sistema solar. Dreier señala que el desarrollo del Space Launch System y Orion están casi completos. Y también hay mucha aceptación internacional para Gateway, con Europa, Japón, Canadá y posiblemente Rusia listos para desempeñar un papel en su desarrollo. Revertir el curso ahora sería extremadamente difícil, incluso si fuera deseable.

Sin embargo, ninguno de estos planes está escrito en piedra. El nuevo esquema de Artemisa de la NASA explica mejor que nunca cómo la agencia tiene la intención de devolver a los humanos a la luna para 2024, pero es notablemente ligero al detallar cómo planea cumplir con los puntos de referencia tecnológicos para una base lunar sostenible que nos ayudaría a llegar a Marte.

Incluso en un momento en que las palabras de Ehricke están más cerca que nunca de hacerse realidad, se necesitará mucha determinación para saltar de la luna al Planeta Rojo.

Corrección 25/09/20: La historia original describía incorrectamente a Clive Neal como ingeniero. Neal es geólogo.

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