Han pasado cuarenta y cinco años desde la última vez que los humanos pusieron un pie en un cuerpo extraterrestre. Ahora, la luna está de vuelta en el centro de los esfuerzos no solo para explorar el espacio, pero para crear un permanente, sociedad espacial independiente.

La planificación de expediciones al vecino celestial más cercano a la Tierra ya no es solo un esfuerzo de la NASA, aunque la agencia espacial de EE. UU. tiene planes para una estación espacial en órbita lunar que serviría como escenario para las misiones a Marte a principios de la década de 2030. La Alianza de Lanzamiento Unida, una empresa conjunta entre Lockheed Martin y Boeing, está planeando una estación de repostaje lunar para naves espaciales, capaz de soportar 1, 000 personas viviendo en el espacio en 30 años.

Multimillonarios Elon Musk, Jeff Bezos y Robert Bigelow tienen empresas que tienen como objetivo llevar personas o bienes a la luna. Varios equipos que compiten por una parte del premio en efectivo de 30 millones de dólares de Google planean lanzar rovers a la luna.

Nosotros y otros 27 estudiantes de todo el mundo participamos recientemente en el Caltech Space Challenge 2017, proponer diseños de cómo se vería una estación de suministro y lanzamiento lunar para misiones en el espacio profundo, y cómo funcionaría.

Las materias primas para el combustible de cohetes.

En este momento, todas las misiones espaciales se basan en, y lanzado desde, Tierra. Pero la atracción gravitacional de la Tierra es fuerte. Para entrar en órbita un cohete tiene que viajar 11 kilómetros por segundo - 25, 000 millas por hora!

Cualquier cohete que salga de la Tierra tiene que llevar todo el combustible que utilizará para llegar a su destino y, si es necesario, de nuevo. Ese combustible es pesado, y hacer que se mueva a velocidades tan altas requiere mucha energía. Si pudiéramos repostar en órbita, esa energía de lanzamiento podría llevar a más personas, carga o equipo científico a la órbita. Entonces la nave espacial podría repostar en el espacio, donde la gravedad de la Tierra es menos poderosa.

La luna tiene una sexta parte de la gravedad de la Tierra, lo que la convierte en una base alternativa atractiva. La luna también tiene hielo que ya sabemos cómo procesar en un propulsor de hidrógeno-oxígeno que usamos en muchos cohetes modernos.

Luna errante

Las misiones Lunar Reconnaissance Orbiter y Lunar Crater Observation and Sensing Satellite de la NASA ya han encontrado cantidades sustanciales de hielo en cráteres permanentemente sombreados en la luna.

Esas ubicaciones serían difíciles de extraer porque son más frías y no ofrecen luz solar a los vehículos itinerantes. Sin embargo, podríamos instalar grandes espejos en los bordes de los cráteres para iluminar los paneles solares en las regiones permanentemente sombreadas.

Rovers de la competencia Lunar X Prize de Google y Lunar Resource Prospector de la NASA, que se lanzará en 2020, también contribuiría a encontrar buenas ubicaciones para extraer hielo.

Imaginando una base lunar

Dependiendo de dónde se encuentren las mejores reservas de hielo, es posible que necesitemos construir varias pequeñas bases lunares robóticas. Cada uno minaría hielo fabricar propulsor líquido y transferirlo a las naves espaciales que pasan. Nuestro equipo desarrolló planes para realizar esas tareas con tres tipos diferentes de rovers. Nuestros planes también requieren unos pequeños transbordadores robóticos para encontrarse con vehículos cercanos de misiones al espacio profundo en órbita lunar.

Un rover al que llamamos el Prospector, exploraría la luna y encontraría lugares con hielo. Un segundo rover el constructor, seguiría por detrás, construir una plataforma de lanzamiento y empacar carreteras para facilitar los movimientos del tercer tipo de rover, los mineros que en realidad recolecta el hielo y lo entrega a tanques de almacenamiento cercanos y una planta de procesamiento de electrólisis que divide el agua en hidrógeno y oxígeno.

El Constructor también construiría una plataforma de aterrizaje donde llegaría la pequeña nave espacial de transporte cercana a la Luna que llamamos Transbordadores de Reabastecimiento Lunar para recolectar combustible y entregarlo cuando las naves espaciales recién lanzadas pasen por la luna. Los transbordadores quemarían combustible producido por la luna y tendrían sistemas avanzados de guía y navegación para viajar entre las bases lunares y su nave espacial objetivo.

Una gasolinera en el espacio.

Cuando se produce suficiente combustible, y el sistema de entrega de lanzadera está probado y es confiable, nuestro plan exige la construcción de una gasolinera en el espacio. Los transbordadores entregarían hielo directamente al depósito de combustible en órbita, donde se procesaría en combustible y donde los cohetes que se dirigían a Marte u otro lugar podrían atracar para recargarse.

El depósito tendría grandes paneles solares que alimentan un módulo de electrólisis para derretir el hielo y luego convertir el agua en combustible. y grandes tanques de combustible para almacenar lo que se fabrica. La NASA ya está trabajando en la mayor parte de la tecnología necesaria para un depósito como este, including docking and fuel transfer. We anticipate a working depot could be ready in the early 2030s, just in time for the first human missions to Mars.

To be most useful and efficient, the depot should be located in a stable orbit relatively near both the Earth and the moon. The Earth-moon Lagrangian Point 1 (L1) is a point in space about 85 percent of the way from Earth to the moon, where the force of Earth's gravity would exactly equal the force of the moon's gravity pulling in the other direction. It's the perfect pit stop for a spacecraft on its way to Mars or the outer planets.

Leaving Earth

Our team also found a fuel-efficient way to get spacecraft from Earth orbit to the depot at L1, requiring even less launch fuel and freeing up more lift energy for cargo items. Primero, the spacecraft would launch from Earth into Low Earth Orbit with an empty propellant tank.

Luego, the spacecraft and its cargo could be towed from Low Earth Orbit to the depot at L1 using a solar electric propulsion tug, a spacecraft largely propelled by solar-powered electric thrusters.

This would let us triple the payload delivery to Mars. En el presente, a human Mars mission is estimated to cost as much as US$100 billion, and will need hundreds of tons of cargo. Delivering more cargo from Earth to Mars with fewer rocket launches would save billions of dollars and years of time.

A base for space exploration

Building a gas station between Earth and the moon would also reduce costs for missions beyond Mars. NASA is looking for extraterrestrial life on the moons of Saturn and Jupiter. Future spacecraft could carry much more cargo if they could refuel in space – who knows what scientific discoveries sending large exploration vehicles to these moons could enable?

By helping us escape both Earth's gravity and dependence on its resources, a lunar gas station could be the first small step toward the giant leap into making humanity an interplanetary civilization.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.