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Los materiales avanzados que pueden ayudar a llevarnos a Marte

Marte ha perseguido durante mucho tiempo nuestra imaginación como un lugar de maravillas y posibilidades en el cine, desde la invasión de alta tecnología representada en la representación quizás más precisa de Andy Weir.

Hoy, la realidad está más cerca que nunca del sueño de la ciencia ficción. Ya en la década de 2030, los humanos podrán visitar el vecino planetario de la Tierra en la misión aeroespacial más ambiciosa hasta el momento.

¿La clave para ser una especie interplanta? Materiales de última generación. Afortunadamente, los científicos, diseñadores e ingenieros de la industria espacial están trabajando arduamente para crear soluciones innovadoras para viajar, vivir y comprender mejor Marte.

Haciendo el viaje

Aunque Marte mismo está ubicado en la «zona de Ricitos de Oro» donde la vida es posible, el espacio en sí está aislado. Los viajeros son susceptibles a los ciclos de temperatura extrema, la falta de aire respirable y los altos niveles de radiación. Enviar personas a Marte requiere una nave espacial extremadamente segura que pueda durar 38 millones de millas, la distancia mínima entre la Tierra y Marte.

Podría decirse que la capa más importante de una nave espacial es el material más externo: el escudo térmico. Los escudos térmicos actuales están compuestos de fibra de vidrio fijada permanentemente y resina polimérica; cualquier pequeña grieta conduce a la sustitución de toda la estructura. Nisa Salim de la Universidad Tecnológica de Swinburne está desarrollando componentes de autorreparación que refuerzan los escudos contra la basura espacial y los micrómetros. La investigación del Dr. incluye El diseño de Salim está inspirado en la naturaleza, basándose en el cuerpo humano para construir materiales sintéticos que respondan rápidamente al daño. Salim espera que las microcápsulas que contienen componentes de autorreparación puedan «sangrarse» en las grietas de la misma manera que las plaquetas humanas se disuelven para curar las heridas.

El viaje también requiere mucho combustible. La NASA tiene un historial de bajar los tanques de combustible sin sacrificar el almacenamiento. Sin embargo, hay espacio para la mejora. Durante la última década, los materiales creados a partir de fibra de carbono han reducido significativamente el peso de las naves espaciales, como el helicóptero y el rover. La creación de objetos ligeros y duraderos desde la construcción de la propia nave hasta las herramientas utilizadas en la exploración espacial puede lograr una mejor eficiencia de combustible y costos más bajos.

Cumplir con el aterrizaje es fundamental al llegar a Marte, porque las naves espaciales que transportan personas son extremadamente pesadas.Para un aterrizaje seguro, los científicos están probando un acelerador de aterrizaje inflable. Un inflable hecho de fibras sintéticas trenzadas 15 veces más fuertes que el acero debería proteger a los astronautas durante los «siete minutos de terror» necesarios para descender a través de la atmósfera de Marte hasta su superficie. La NASA planea lanzar una misión inflable en una misión de cohete Atlas V a fines de 2022.

Vida en Marte

Una vez que lleguen los humanos, ya sea para una visita exploratoria o para un asentamiento a largo plazo, la vida en Marte requerirá ropa, hábitats y sistemas alimentarios específicos.

Los trajes espaciales modernos probados en 2021 tienen más movilidad, permiten el control remoto de activos robóticos e incluyen sistemas de visualización en los cascos, reemplazando los cuadernos básicos que alguna vez se sujetaron a los codos de los astronautas. Greg Quinn, jefe de desarrollo de trajes espaciales avanzados de Collins Aerospace, llama a las nuevas pantallas un «cambio de juego» que podría «mejorar la independencia, la productividad y la seguridad de los futuros exploradores».

Si los astronautas permanecen en Marte durante períodos prolongados, la próxima preocupación es construir hábitats adecuados de bajo costo y mantener transbordadores de bajo peso a bordo. Los científicos creen que una solución puede estar en los recursos naturales del planeta, específicamente en el regolito, la capa de roca arenosa del suelo marciano. Varios equipos han demostrado técnicas de construcción con un simulador de regolito (JSC Mars-1a estaba compuesto de basalto hawaiano), incluida la impresión 3D y la compresión rápida. Las primeras pruebas muestran que el material es más débil que el concreto, pero un equipo mezcló una simulación con quitina, produciendo un mortero de transferencia, una clave funcional y un hábitat modelo.

La atención debería centrarse entonces en establecer un suministro sostenible de alimentos. Antes de eso, eso podría ser una combinación de importaciones, granjas de insectos y carne sintética. Si bien los insectos pueden parecer un alimento inseguro, es probable que la agricultura celular utilizada para cultivar alimentos en el laboratorio satisfaga a cualquiera que sienta nostalgia por la leche, los huevos o las hamburguesas. En cuanto al cultivo de alimentos en suelo marciano, tendrán que adoptar los conceptos básicos de papas, trigo, soya y maíz cultivados con luces LED y/o luz solar marciana, ya que las frutas, nueces y verduras que consumen mucha agua requieren demasiados recursos.

Fuentes de comunicación y energía

La comunicación constante entre la Tierra y Marte será casi tan importante como alimentar y proteger a los astronautas que allí viven. Los avances tecnológicos están allanando el camino para una comunicación más fácil y rápida a través del espacio.

Un sistema de comunicaciones láser, por ejemplo, puede enviar datos en tiempo real desde Marte al control de la misión, incluidas imágenes y videos de alta definición. Desde 1958, las agencias espaciales han confiado en las ondas de radio, que emiten señales débiles que luchan a largas distancias. Pero la última incorporación de la NASA a su Red de Espacio Profundo (DSN), Deep Space Station-23, es capaz de recibir señales mucho más fuertes del espacio profundo.

Suzanne Dodd, directora de la Red Interplanetaria, dijo que la velocidad de datos de los láseres supera diez veces la velocidad de la radio. «Nuestra esperanza es que proporcionar una plataforma de comunicación óptica anime a otros a probar los láseres en futuras misiones», explicó.

Más allá de los láseres, las organizaciones espaciales están refinando las fuentes de energía para su uso en Marte. Los principales competidores son la fisión nuclear y la energía solar. El primero podría tener una duración de diez años, mientras que el segundo es totalmente renovable. Como alternativa de menor costo, la Agencia Espacial Europea está considerando plantas de energía solar que recolectan energía del sol y la transmiten a la superficie en órbita.

En 2017, los investigadores de California propusieron una central eléctrica modular que consta de miles de células solares Ultralite. Otras innovaciones incluyen el uso de la impresión 3D para limitar la dependencia de materiales prefabricados para satélites y otros sistemas de almacenamiento de energía. Cuando los humanos lleguen a Marte, estos dispositivos podrían permitir una productividad y un intercambio de información sin precedentes.

Nuestro futuro en Marte

Aunque algunos de estos materiales aún se encuentran en etapas de desarrollo, estamos a solo muchos años de las misiones Artemis a la luna y Marte. Si el interés renovado en los vuelos espaciales comerciales es una indicación, la humanidad está lista para una mayor exploración espacial.

Incluso un viaje a Marte creará desarrollos económicos y sociales. Como antes, las tecnologías innovadoras que se crearán para la vida fuera del planeta en los próximos años pueden mejorar la atención médica, el transporte, la protección ambiental y otros sectores.

Editorial TNH

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