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 HAB sin tener que usar recipientes de hidróxido de litio. También tenemos la tecnología para licuar y extraer nitrógeno de la atmósfera marciana como gas de relleno inerte. Hacer que respire aire en Marte ahora es solo un problema de ingeniería para empacarlo en un paquete pequeño, liviano y eficiente en energía.
Agua
Es posible capturar agua de la atmósfera del HAB con poco más que una placa metálica enfriada en el sistema de ventilación. El agua puede recuperarse de los desechos de los marcianos por destilación en fase de vapor. Estas tecnologías existen hoy y son componentes del ISS ECLSS. Estos sistemas hacen que reciclar agua en Marte sea una posibilidad real.
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Ninguna solución de reciclaje recuperará el 100% del agua utilizada en Marte. El ISS ECLSS representa el estado de la técnica y recupera el 93%. Inevitablemente, parte del agua se perderá debido a fugas ambientales, convirtiéndose en parte de los marcianos o plantas, o consumida por experimentos. Se requiere algún método para crear o capturar agua de reposición. Este es un problema solucionable con varias soluciones.
Extraer y quemar hidrógeno de la hidrazina es un método para producir agua en Marte. También es, como descubrió el Sr. Watney, una forma encantadora de explotar. Hay mejores formas
La primera solución es extraerlo del aire. La atmósfera de Marte, aunque delgada, contiene una cantidad significativa de vapor de agua. La compresión de gas de la atmósfera marciana permitirá que esta agua se condense en superficies frías y sea capturada para su uso. Se han propuesto versiones simples y de baja tecnología de esta solución que funcionan pasivamente con el ciclo Mars Day / Night.
Alternativamente, el agua podría adsorberse en un tamiz molecular y extraerse con calor. Esta tecnología se usa hoy en la tierra en concentradores de oxígeno y podría producir una cantidad significativa de agua en poco tiempo.
La tercera solución está en la tierra. Según datos del rover Curiosity, el suelo marciano contiene aproximadamente 30 litros de agua por metro cúbico. Gran parte de esta agua puede extraerse 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 su uso por los marcianos. Para el Sr. Watney, esto significa que la forma más fácil de hacer agua en el Hab era llevar tierra a Marte adentro, esperar un tiempo para que se caliente y luego reemplazarla con tierra fresca.
Comida
Podemos cultivar plantas en el espacio y en Marte, pero hay una trampa. Con los datos del móvil, hemos aprendido que la suciedad superficial marciana contiene aproximadamente 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, recoger el agua salada, 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 podrían simplemente deshacerse de él. Algunos percloratos son explosivos, por lo que cualquier intento de convertirlo en algo útil (¡como combustible para cohetes!) Requeriría una reflexión cuidadosa. (No quisiéramos hacer explotar el Hab. De nuevo).
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 recogerse con reflectores solares o crearse 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 sepamos). Se requerirá cierta 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 se usa actualmente en la Tierra. Reducirlo a 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 Marte son significativamente más avanzados que lo que la NASA está desarrollando hoy, 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 los micrometeoroides es mucho menor. El rango de temperatura es más pequeño. El riesgo de radiación es menor. Podemos hacer un mejor traje para Marte.
Podemos predecir cómo funcionarán probablemente los trajes de colonos 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 spandex o materiales similares al neopreno. Marte es frío en la Antártida en invierno, por lo que los trajes deberán tener una capa de gestión térmica que se calienta activamente, ya sea 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 de primera calidad, por lo que probablemente verá una pantalla de realidad aumentada o en la cabeza en el casco y acceso a un teclado. La destreza manual será una prima, por lo que los guantes de traje probablemente no tendrán el mismo sistema térmico o un material de compresión grueso que el resto del traje. En su lugar, probablemente serán un material de compresión más ligero con guantes calientes que los marcianos pueden ponerse cuando no trabajen con sus manos.
Lo que hace que estos problemas de ingeniería sean realmente difíciles es que los marcianos necesitarán poder ponerse y quitarse estos trajes fácilmente. Los trajes espaciales actuales son muy difíciles de ponerse solos. Los trajes apretados serían mucho peores. Esta área necesita trabajo, y puede ver los inicios de este tipo de tecnología aquí.
Abrigo
El HAB es una estructura notable. Es lo suficientemente ligero y lo suficientemente pequeño como para lanzarlo, pero lo suficientemente resistente como para sobrevivir al viaje a Marte y proporcionar refugio a los marcianos. Sus componentes principales son una serie de paneles de piso rígidos entrelazados y una tela flexible resistente a la rotura. Juntos, estos elementos se inflan para crear un entorno habitable de mangas de camisa para futuros marcianos. Esta tecnología existe. El ISS está programado para recibir el Módulo de Actividad Expandible Bigelow inflable (BEAM) en 2016.
Desinflado, el módulo encajará en un cohete.
“Módulo de actividad expandible Bigelow” por NASA / Stephanie Schierholz (Wikipedia)
Inflado, el módulo es muchas veces de este tamaño.
“Maqueta BEAM” de la NASA (Wikipedia)
Una cuestión que el HAB no aborda es la de mantener el polvo de Marte afuera y la contaminación de los microbios de la tierra adentro. Este es un problema real, y si no lo resolvemos antes de que los exploradores lleguen a Marte, podríamos enlodar para siempre la cuestión de “La vida en Marte” con la contaminación de la tierra. Los recientes descubrimientos de agua hacen que esto sea aún más crítico. También tienes el molesto problema de que Marte rastrea la tierra en todas partes dentro del Hab. Se requerirá algo más efectivo que un felpudo. Como mínimo, creo que la esclusa tendrá una ducha de aire descendente de alta potencia. De manera más realista, sospecho que encontraremos una manera de mantener los trajes de EVA afuera y tener una esclusa de aire separada entre los trajes y el hábitat. Esta tecnología está integrada 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 se desintegra radioactivamente produciendo calor. Este calor se convierte en electricidad. Las sondas Voyager y el rover Curiosity tienen RTG en funcionamiento. Sorprendentemente, el dispositivo es 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 delgados como el papel o incluso por el aire. Eso hace que el combustible RTG solo sea dañino o peligroso si respira partículas pequeñas o lo come.
Curiosidades: 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.
Barricadas
Hay dos problemas enormes que obstaculizan la colonización de Marte hoy.
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. Pesaba apenas 2.000 libras y gravó 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. Se están realizando investigaciones para abordar este problema.
2. El viaje a Marte y el tiempo pasado en la superficie marciana expondrán a los marcianos a cantidades graves y probablemente fatales de radiación. El rover Opportunity llevó el Experimento del Ambiente de Radiación de Marte (MARIE). Este dispositivo registró niveles de radiación tanto durante el vuelo como en Marte. A partir de estos datos, sabemos que un día en la superficie de Marte produce 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 muerte.
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 específico. El HAB y el Rover deben cubrirse con gruesas capas de protección. 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, tendremos que fabricar blindaje contra la radiación en Marte, preferiblemente antes de que lleguen los marcianos. La solución más simple es enterrar el HAB en suelo marciano. Mis ideas para resolver este problema incluyen capturar y congelar hielo de agua en recipientes presurizados para proteger contra la radiación o presionar el suelo marciano en láminas gruesas. Esta sigue siendo una pregunta abierta que necesita una investigación significativa.
Recomendación de 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.