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    Cómo hacer la comida y el agua que los astronautas con destino a Marte necesitarán para su misión

    El invernadero espacial prototipo desarrollado por el proyecto TIME SCALE, que recicla nutrientes para cultivar alimentos. Crédito:Karoliussen / HORIZON

    Si alguna vez tenemos la intención de enviar misiones tripuladas a ubicaciones del espacio profundo, entonces tenemos que encontrar soluciones para mantener abastecidos a las tripulaciones. Para los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), que reciben regularmente misiones de reabastecimiento de la Tierra, esto no es un problema. Pero para misiones que viajan a destinos como Marte y más allá, la autosuficiencia es el nombre del juego.

    Esta es la idea detrás de proyectos como BIOWYSE y TIME SCALE, que están siendo desarrollados por el Centro de Investigación Interdisciplinaria en el Espacio (CIRiS) en Noruega. Estos dos sistemas tienen como objetivo proporcionar a los astronautas un suministro sostenible y renovable de agua potable y alimentos vegetales. Al hacerlo, abordan dos de las necesidades más importantes de los humanos que realizan misiones de larga duración que los llevarán lejos de casa.

    Aunque la ISS puede reabastecerse en tan solo seis horas (el tiempo entre el lanzamiento y el momento en que una cápsula de suministro se acoplará a la estación), los astronautas todavía dependen de las medidas de conservación mientras están en órbita. De hecho, Aproximadamente el 80% del agua a bordo de la ISS proviene del vapor de agua en el aire generado por la respiración y el sudor. así como agua de ducha y orina recicladas, todo lo cual se trata con productos químicos para que sea seguro para beber.

    La comida es otro asunto. La NASA estima que cada astronauta a bordo de la ISS consumirá 0,83 kg (1,83 libras) de comida por comida. lo que equivale a unos 2,5 kg (5,5 libras) al día. Aproximadamente 0,12 kg (0,27 libras) de cada comida proviene solo del material de empaque, lo que significa que un solo astronauta generará cerca de una libra de desperdicio por día, y eso ni siquiera incluye el otro tipo de "desperdicio" que proviene de comer.

    En breve, la ISS depende de costosas misiones de reabastecimiento para proporcionar el 20% de su agua y toda su comida. Pero si y cuando los astronautas establezcan puestos de avanzada en la Luna y Marte, esto puede no ser una opción. Si bien el envío de suministros a la luna se puede hacer en tres días, la necesidad de hacerlo con regularidad hará que el costo del envío de alimentos y agua sea prohibitivo. Mientras tanto, la nave espacial tarda ocho meses en llegar a Marte, lo cual es totalmente impráctico.

    Por lo tanto, no es de extrañar que las arquitecturas de misión propuestas para la luna y Marte incluyan la utilización de recursos in situ (ISRU), en el que los astronautas utilizarán los recursos locales para ser lo más autosuficientes posible. Hielo en las superficies lunares y marcianas, un buen ejemplo, se cosecharán para proporcionar agua potable y de riego. Pero las misiones a ubicaciones en el espacio profundo no tendrán esta opción mientras estén en tránsito.

    Para proporcionar un suministro de agua sostenible, El Dr. Emmanouil Detsis y sus colegas están desarrollando el control integrado de biocontaminación de sistemas húmedos para la exploración espacial (BIOWYSE). Este proyecto comenzó como una investigación de formas de almacenar agua dulce durante períodos prolongados, monitorearlo en tiempo real para detectar signos de contaminación, descontaminarlo con luz ultravioleta (en lugar de productos químicos), y dispensarlo según sea necesario.

    Impresión artística de Biolab. una instalación diseñada para apoyar experimentos biológicos en microorganismos, plantas pequeñas y pequeños invertebrados. Crédito:ESA - D. Ducros

    El resultado fue una máquina automatizada que podía realizar todas estas tareas. Como explicó el Dr. Detsis:"Queríamos un sistema en el que lo llevaras de la A a la Z, desde almacenar el agua hasta ponerla a disposición de alguien para que la beba. Eso significa que almacenas el agua, puede controlar la biocontaminación, puede desinfectar si es necesario, y finalmente lo entregas a la taza para beber… Cuando alguien quiere beber agua aprietas el botón. Es como un enfriador de agua ".

    Además de monitorear el agua almacenada, la máquina BIOWYSE también es capaz de analizar superficies mojadas dentro de una nave espacial en busca de signos de contaminación. Esto es importante, debido a la acumulación de humedad en sistemas cerrados como naves espaciales y estaciones espaciales, lo que puede hacer que el agua se acumule en áreas sucias. Una vez que se recupera esta agua, entonces es necesario descontaminar toda el agua almacenada en el sistema.

    "El sistema está diseñado teniendo en cuenta los hábitats futuros, "añadió el Dr. Detsis." Así que una estación espacial alrededor de la luna, o un laboratorio de campo en Marte en las próximas décadas. Estos son lugares donde el agua pudo haber estado allí algún tiempo antes de que llegara la tripulación ".

    El proyecto Tecnología e innovación para el desarrollo de equipos modulares en sistemas de soporte vital avanzado escalables para la exploración espacial (TIME SCALE) está diseñado para reciclar agua y nutrientes por el bien de las plantas en crecimiento. Este proyecto está supervisado por la Dra. Ann-Iren Kittang Jost del Centro de Investigación Interdisciplinaria en el Espacio (CIRiS) en Noruega.

    Este sistema no es diferente al sistema europeo de cultivo modular (EMCS) o al sistema Biolab, que fueron enviados a la ISS en 2006 y 2018 (respectivamente) para realizar experimentos biológicos en el espacio. Inspirándose en estos sistemas, La Dra. Jost y sus colegas diseñaron un "invernadero en el espacio" que podría cultivar plantas y monitorear su salud. Como ella dijo:"Necesitamos tecnologías de vanguardia para cultivar alimentos para la futura exploración espacial a la Luna y Marte. Tomamos (el ECMS) como punto de partida para definir conceptos y tecnologías para aprender más sobre el cultivo de cultivos y plantas en microgravedad ".

    Plantas cultivadas en invernadero autónomo de TPU. Crédito:TPU

    Al igual que sus predecesores, Biolab y el ECMS, el prototipo TIME SCALE se basa en una centrífuga giratoria para simular la gravedad lunar y marciana y mide el efecto que esto tiene en la absorción de nutrientes y agua por parte de las plantas. Este sistema también podría ser útil aquí en la Tierra, permitiendo que los invernaderos reutilicen los nutrientes y el agua y una tecnología de sensores más avanzada para monitorear la salud y el crecimiento de las plantas.

    Tecnologías como estas serán cruciales cuando llegue el momento de establecer una presencia humana en la luna. en Marte, y por el bien de las misiones en el espacio profundo. En los próximos años, La NASA planea hacer el tan esperado regreso a la luna con el Proyecto Artemis, que será el primer paso en la creación de lo que visualizan como un programa de "exploración lunar sostenible".

    Gran parte de esa visión se basa en la creación de un hábitat orbital (el Portal Lunar), así como en la infraestructura en la superficie (el Campamento Base Artemis) necesaria para soportar una presencia humana duradera. Similar, cuando la NASA comienza a realizar misiones tripuladas a Marte, la arquitectura de la misión requiere un hábitat orbital (el Campamento Base de Marte), probablemente seguido de uno en la superficie.

    En todos los casos, los puestos de avanzada deberán ser relativamente autosuficientes, ya que las misiones de reabastecimiento no podrán llegar a ellos en cuestión de horas. El Dr. Detsis explicó:"No será como la ISS. No vas a tener una tripulación constante todo el tiempo. Habrá un período en el que el laboratorio podría estar vacío, y no tendrá tripulación hasta que llegue el próximo turno en tres o cuatro meses (o más). El agua y otros recursos estarán allí, y puede acumular microorganismos ".

    Tecnologías que pueden garantizar que el agua potable sea segura, limpio, y con un suministro constante, y que las plantas se puedan cultivar de manera sostenible, permitirá que los puestos de avanzada y las misiones en el espacio profundo alcancen un nivel de autosuficiencia y dependan menos de la Tierra.


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