Las principales tecnologías en ‘The Martian’ son reales y son formas plausibles para que los exploradores humanos sobrevivan en Marte. Hay algunos obstáculos, pero no hay problemas insuperables.
Aire
Es posible extraer oxígeno de la atmósfera marciana. Esto se puede lograr a través de una membrana de plata cargada eléctricamente. También contamos con tecnología para eliminar el gas residual de dióxido de carbono de la atmósfera de HAB sin tener que usar recipientes de hidróxido de litio. También tenemos la tecnología para licuar y extraer nitrógeno de la atmósfera marciana como un gas de relleno inerte. Hacer respirar aire en Marte ahora es solo un problema de ingeniería en torno a empaquetarlo en un paquete pequeño, liviano y de bajo consumo energético.
Agua
Capturar agua de la atmósfera de HAB es posible con poco más que una placa de metal enfriada en el sistema de ventilación. El agua puede ser recuperada de los desechos de los marcianos por destilación en fase de vapor. Estas tecnologías existen hoy en día y son componentes del ISS ECLSS. Estos sistemas hacen que el reciclaje de agua en Marte sea una posibilidad real.
Ninguna solución de reciclaje volverá a capturar el 100% del agua utilizada en Marte. El ISS ECLSS representa el estado de la técnica y recupera el 93%. Inevitablemente, se perderá algo de agua debido a las fugas ambientales, al convertirse en parte de los marcianos o las plantas, o al consumo de los experimentos. Se requiere algún método para crear o capturar agua de reposición. Este es un problema solucionable con varias soluciones.
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Extraer y quemar el hidrógeno de la hidracina es un método para producir agua en Marte. También es, como el Sr. Watney descubrió, una forma encantadora de hacerse volar. Hay mejores maneras.
La primera solución es extraerlo del aire. La atmósfera de Marte, aunque delgada, contiene una cantidad significativa de vapor de agua. La compresión del gas de la atmósfera marciana permitirá que esta agua se condense en las superficies frías y se capture para su uso. Se han propuesto versiones simples y de baja tecnología de esta solución que están impulsadas de forma pasiva por el ciclo Día / Noche de Marte.
Alternativamente, el agua podría ser adsorbida en un tamiz molecular y extraerse con calor. Esta tecnología se utiliza en la tierra hoy en día en concentradores de oxígeno y podría producir una cantidad significativa de agua en poco tiempo.
La tercera solución está en la tierra. De acuerdo con los datos de Curiosity, el suelo marciano de rover contiene aproximadamente 30 litros de agua por metro cúbico. Gran parte de esta agua se puede extraer simplemente calentando el suelo. Calentar el suelo marciano y liberará cantidades significativas de agua. Esto deja solo el problema de ingeniería de atrapar el agua y condensarla para que la usen los marcianos. Para el Sr. Watney, esto significa que la forma más fácil de hacer agua en el Hab es llevar la suciedad de Mars al interior, esperar un momento para que se caliente, y luego reemplazarla con tierra fresca.
Comida
Podemos cultivar plantas en el espacio y en Marte, pero hay un problema. Con los datos del rover, hemos aprendido que la suciedad de la superficie de Marte contiene aproximadamente un 0,5% de perclorato de calcio. Esta es una sal que es tóxica para las plantas. Antes de que el Sr. Watney pudiera cultivar sus papas, necesitaría extraer estas sales. Son solubles en agua, por lo que el proceso de extracción consistiría en enjuagar el suelo, recolectar el agua salobre, hervir el agua, condensar el vapor y repetir. Este es un problema solucionable. El perclorato recuperado es una combinación de calcio, cloro y oxígeno. Podría ser químicamente útil para los marcianos, o simplemente podrían volcarlo. Algunos percloratos son explosivos, por lo que cualquier intento de convertirlo en algo útil (¡como el combustible de un cohete!) Requeriría una reflexión cuidadosa. (No quisiéramos volar el Hab. Una vez más.)
Una vez que tenga tierra para las plantas, se deben cumplir varios otros requisitos. Las plantas requieren luz para la fotosíntesis, y la distancia de Marte al sol significa que se necesitará luz adicional para cultivar. Esto puede ser recolectado con reflectores solares o creado con electricidad. Las plantas requieren dióxido de carbono. Afortunadamente esto está disponible gratis como aire de la atmósfera marciana. Las plantas también requieren tres nutrientes primarios; Nitrógeno, potasio y fósforo y varios micronutrientes. Estos existen en pequeñas cantidades en el suelo marciano, pero se consumirán, al igual que en la tierra. En la tierra tenemos bacterias que hacen el trabajo de recargar el suelo con nitrógeno del aire y otros nutrientes de las rocas. Marte no tiene estos (que sabemos). Se requerirá algo de tecnología para llenar el vacío. Este dispositivo necesitará capturar nitrógeno de la atmósfera marciana y fijarlo en una forma soluble en plantas. El proceso químico para hacer esto es el proceso de Haber, y está en uso en la tierra hoy en día. Reducir eso en un paquete de vuelo y hacerlo funcionar en Marte es un problema de ingeniería abierto que debemos resolver antes de la colonización a largo plazo.
Ropa
Los trajes EVA de los marcianos son significativamente más avanzados que los que la NASA está desarrollando hoy en día, los trajes espaciales de la serie Z. Los trajes de EVA ficticios son radicalmente más flexibles y móviles que el estado actual de la técnica, y se requerirá una nueva I + D significativa.
Este es un problema solucionable. Los trajes de hoy están diseñados para el espacio. Marte no es espacio, es un planeta. El riesgo de impacto de micrometeoroides es mucho menor. El rango de temperatura es menor. El riesgo de radiación es menor. Podemos hacer un mejor traje para Marte.
Podemos predecir cómo funcionarán los trajes de colonizadores de Marte a largo plazo. Los trajes probablemente no estarán presurizados para obtener la flexibilidad necesaria. En lugar de presión de aire, los trajes exprimirán a los marcianos con materiales de spandex o de neopreno. Marte es frío en la Antártida en invierno, por lo que los trajes deberán tener una capa de control térmico que se caliente activamente eléctrica o químicamente para evitar la congelación. Los marcianos necesitarán respirar, por lo que el traje apretado deberá conectarse a un casco de respiración presurizado. Las comunicaciones y la información serán importantes, por lo que probablemente verá una pantalla de realidad aumentada o en el casco y acceso a un teclado. La destreza manual será una ventaja, por lo que es probable que los guantes del traje no tengan el mismo sistema térmico o un material apretado grueso que el resto del traje. En su lugar, probablemente serán un material más liviano con mitones calientes que los marcianos pueden usar cuando no están trabajando con las manos.
Lo que hace que estos problemas de ingeniería sean realmente difíciles es que los marcianos necesitarán poder ponerse y ponerse estos trajes fácilmente. Los trajes espaciales actuales son muy difíciles de poner solos. Apretar trajes sería mucho peor. Esta área necesita trabajo, y puede ver los inicios de este tipo de tecnología aquí.
Abrigo
La HAB es una estructura notable. Es lo suficientemente liviano y pequeño para lanzarlo, pero lo suficientemente resistente para sobrevivir el viaje a Marte y brindar refugio a los marcianos. Sus componentes principales son una serie de paneles de piso rígidos entrelazados y un tejido flexible resistente a rasgaduras. Juntos, estos elementos se inflan para crear un entorno habitable de mangas de camisa para los futuros marcianos. Esta tecnología existe. El ISS está programado para recibir el módulo inflable de actividad expandible Bigelow (BEAM) en 2016.
Desinflado, el módulo cabrá en un cohete. “Bigelow Expandable Activity Module” por NASA / Stephanie Schierholz (Wikipedia)
Inflado, el módulo es muchas veces este tamaño.
“Maqueta BEAM” por la NASA (Wikipedia)
Un problema que no aborda el HAB es el de mantener el polvo de Marte afuera y la contaminación de microbios terrestres en el interior. Este es un problema real, y si no lo resolvemos antes de que los exploradores alcancen Marte, podríamos enturbiar para siempre la pregunta “La vida en Marte” con la contaminación de la tierra. Los recientes descubrimientos de agua hacen que esto sea aún más crítico. También tiene el molesto problema del rastreo de suciedad de Marte en todas partes dentro del Hab. Se requerirá algo más efectivo que un felpudo. Como mínimo, creo que la escotilla tendrá una ducha de aire de alta potencia. Siendo más realista, sospecho que encontraremos una manera de mantener los trajes de EVA afuera y tener una bolsa de aire separada entre los trajes y el hábitat. Esta tecnología está incorporada en los trajes de la serie Z descritos anteriormente.
Poder
“Este problema, como la mayoría de los problemas, se puede resolver con una pequeña caja de radiación”. – Mark Watney
El reactor, un generador termoeléctrico de radioisótopos, es una verdadera pieza de tecnología que tiene una larga historia de uso del espacio. En este dispositivo, el plutonio decae radiactivamente produciendo calor. Este calor se convierte en electricidad. Las sondas Voyager y el rover Curiosity tienen RTG que funcionan. Sorprendentemente, el dispositivo es en realidad más seguro de lo que se muestra en el libro. La descomposición del plutonio en un RTG libera principalmente radiación alfa. Este tipo de radiación está bloqueada por materiales muy finos como el papel o incluso por el aire. Eso hace que el combustible RTG solo sea dañino o peligroso si respiras pequeñas partículas de él o lo comes.
Trivia: Una parte importante del presupuesto actual de la NASA va al Departamento de Energía a cambio de mantener la capacidad de producir Plutonio para futuros RTG.
Obstáculos
Hay dos grandes problemas que obstaculizan la colonización de Marte en la actualidad.
1. Actualmente no tenemos la capacidad de poner muchas toneladas de carga útil en la superficie marciana. La nave más grande que aterrizó en Marte hasta la fecha es el rover Curiosity. Su peso no llegaba a las 2,000 libras y gravaba nuestra capacidad actual de lanzamiento y aterrizaje hasta el límite absoluto. Una misión tripulada de dos vías requerirá una carga útil de al menos diez veces este tamaño. La investigación está en curso para abordar este problema.
2. El viaje a Marte y el tiempo transcurrido en la superficie marciana expondrán a los marcianos a cantidades graves y probablemente fatales de radiación. El roedor Opportunity llevó el Experimento del Ambiente de Radiación de Marte (MARIE). Este dispositivo registró niveles de radiación durante el vuelo y en Marte. De estos datos sabemos que un día en la superficie de Marte da más de dos años de radiación equivalente a la Tierra. Incluso con medicamentos contra la enfermedad por radiación, 500 Soles en la superficie de Marte probablemente dejarían a Watney con Leucemia severa, degradación de su revestimiento intestinal o muerto.
La radiación en Marte es un problema solucionable, pero cambiará drásticamente la forma en que pensamos sobre la supervivencia de Marte. Los EVA deben ser cortos y con un propósito determinado. El HAB y el Rover deben cubrirse con capas gruesas de blindaje. Esto hace que el problema de lanzamiento sea aún más difícil. Simplemente no tenemos la tecnología para lanzar muchas toneladas de blindaje en órbita y aterrizar en Marte. Por lo tanto, necesitaremos fabricar blindaje contra la radiación en Marte, preferiblemente antes de que lleguen los marcianos. La solución más sencilla es enterrar el HAB en suelo marciano. Mis ideas para resolver este problema incluyen capturar y congelar el hielo de agua en recipientes a presión para proteger contra la radiación o presionar el suelo marciano en hojas gruesas. Esta es todavía una pregunta abierta que necesita una investigación significativa.
Recomendación del libro:
El caso de Marte (enlace de amazon) es un libro fantástico que describe las tecnologías que podemos usar para llegar a Marte y sobrevivir una vez que lleguemos allí. Considero que este libro es un compañero de lectura obligatoria para cualquier persona interesada en las tecnologías de la novela marciana.