Impresión artística del campo base de Marte en órbita alrededor de Marte. Cuando comiencen las misiones a Marte, Uno de los mayores riesgos será el que plantean las radiaciones espaciales. Crédito:Lockheed Martin
En 1972, la carrera espacial terminó oficialmente cuando la NASA envió una última tripulación de astronautas a la superficie de la luna (Apolo 17). Este era el anillo de bronce que tanto Estados Unidos como los soviéticos estaban buscando, el "disparo a la luna" que determinaría quién tenía la supremacía en el espacio. En la era actual de exploración espacial renovada, el próximo gran salto implicará claramente el envío de astronautas a Marte.
Esto presentará muchos desafíos que deberán abordarse con anticipación, ¡muchos de los cuales tienen que ver con simplemente llevar a los astronautas allí en una sola pieza! Estos desafíos fueron el tema de una presentación realizada por dos investigadores indios en el SciTech Forum 2020, un evento anual organizado por la Academia Internacional de Astronáutica (IAA), Universidad RUDN, y la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS).
El estudio que describe los resultados de su investigación apareció recientemente en línea y ha sido aceptado para su publicación por Advances in Aeronautical Sciences (fecha de publicación pendiente). Tanto esta como la presentación realizada en el SciTech Forum 2020 fueron realizadas por Malaya Kumar Biswal y Ramesh Naidu Annavarapua, investigador graduado y profesor asociado de física de la Universidad de Pondicherry, India (respectivamente).
Su investigación también fue objeto de una presentación realizada durante la séptima sesión del Taller Virtual de Biología Espacial organizado por el Instituto Planetario Lunar (LPI), que tuvo lugar entre el 20 y el 21 de enero. Como indicaron Biswal y Annavarapua en su estudio y presentaciones, Marte ocupa un lugar especial en el corazón y la mente de los científicos y los investigadores astrobiológicos.
Junto a la tierra Marte es el lugar más habitable del sistema solar (según los estándares terrestres). Varias líneas de evidencia acumuladas a lo largo de décadas también han demostrado que puede haber respaldado la vida al mismo tiempo. Desafortunadamente, enviar astronautas a Marte implicará inevitablemente una serie de desafíos distintos, que surgen desde la logística y la tecnología hasta los factores humanos y las distancias involucradas.
Abordar estos problemas con anticipación es primordial si la NASA y otras agencias espaciales esperan realizar las primeras misiones tripuladas a Marte en la próxima década y después. Basado en su análisis, Biswal y Annavarapu identificaron 14 desafíos distintos, que incluyen (pero no se limitan a):
Todos estos desafíos experimentan cierto grado de superposición con uno o más de los otros enumerados. Por ejemplo, un problema obvio cuando se trata de planificar misiones a Marte es la gran distancia involucrada. Debido a esto, Las ventanas de lanzamiento entre la Tierra y Marte solo ocurren cada dos años cuando nuestros planetas están en sus órbitas más cercanas entre sí (es decir, cuando Marte está en "oposición" con respecto al sol).
Durante estas ventanas, una nave espacial puede hacer el viaje de la Tierra a Marte en 150 a 300 días (alrededor de cinco a diez meses). Esto hace que las misiones de reabastecimiento no sean prácticas, ya que los astronautas no pueden esperar tanto tiempo para recibir los tan necesarios cargamentos de combustible. comida, y otros suministrados. Como dijo Biswal a Universe Today por correo electrónico, Las distancias involucradas también crean problemas en lo que respecta a la seguridad de los astronautas y la generación de energía:
"En caso de cualquier situación de emergencia, no podemos traer astronautas de Marte [como podríamos] en el caso de LEO o misiones lunares ... De manera similar, la distancia reduce el flujo solar desde la órbita de la Tierra a la órbita de Marte, lo que resulta en un déficit de producción de energía que es muy importante para impulsar el vehículo y mantener la estabilidad térmica (como nuevamente, la distancia lejana puede conducir a una temperatura ambiente baja que causa hipotermia y formación de escarcha (especialmente en la boca) . "
En otras palabras, El simple hecho de llegar a Marte presenta múltiples desafíos específicos que Biswal y Annavarapu incluyeron en su análisis. Cuando se habla de la salud y la seguridad de los astronautas, Aquí también entran en juego varios desafíos específicos. Por ejemplo, El hecho de que los astronautas pasen varios meses en el espacio profundo crea todo tipo de riesgos para su salud física y mental.
Para principiantes, existe el costo psicológico de estar confinado a la cabina de una nave espacial con otros astronautas. También existe el costo físico de la exposición a largo plazo a un entorno de microgravedad. Como ha demostrado la investigación a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), en particular, Estudio de gemelos de la NASA:pasar hasta un año en el espacio tiene un costo considerable en el cuerpo humano.
Más allá de la pérdida de densidad muscular y ósea, Los astronautas que han pasado largos períodos a bordo de la ISS también experimentaron una pérdida de visión, cambios genéticos, y problemas a largo plazo con sus sistemas circulatorios y cardiovasculares. También ha habido casos de efectos psicológicos, donde los astronautas experimentaron altos niveles de ansiedad, insomnio, y depresión.
Pero como indicó Biswal, El desafío más grande y más obvio es toda la radiación (solar y cósmica) a la que estarán expuestos los astronautas durante el transcurso de toda la misión:
"[Los] mayores peligros incluyen el riesgo de cáncer prolongado y sus efectos debido a la exposición tanto a la radiación interplanetaria (durante el tránsito de Marte) como a la radiación de la superficie (durante una estadía prolongada en la superficie). Luego, el efecto de la radiación causa una función de coordinación cerebral inadecuada y otras enfermedades relacionadas con el cerebro; luego el efecto psicológico de la tripulación durante el aislamiento completo. Dado que la misión tripulada se basa en el desempeño del astronauta, el astronauta experimenta más problemas relacionados con la salud ".
En las naciones desarrolladas, las personas en la Tierra están expuestas a un promedio de aproximadamente 620 milirem (62 mSv) al año, o 1,7 milirems (0,17 mSv) al día. Mientras tanto, La NASA ha realizado estudios que han demostrado cómo una misión a Marte daría como resultado una exposición total de aproximadamente 1, 000 mSv durante un período de dos años y medio. Esto consistiría en 600 mSv durante un viaje de ida y vuelta de un año, más 400 mSv durante una estadía de 18 meses (mientras los planetas se realinean).
Lo que eso significa es que los astronautas estarán expuestos a 1,64 mSv por día mientras están en tránsito y a 0,73 mSv por cada día que permanezcan en Marte, eso es más de 9,5 y 4,3 veces el promedio diario. respectivamente. Los riesgos para la salud que esto conlleva podrían significar que los astronautas estarían sufriendo problemas de salud relacionados con la radiación incluso antes de llegar a Marte. por no hablar de las operaciones de superficie o del viaje de regreso.
Afortunadamente, existen estrategias de mitigación para las partes de tránsito y de superficie de la misión, algunos de los cuales recomiendan Biswal y Annavarapua. "Actualmente estamos desarrollando un hábitat subterráneo de Marte que podría abordar todos los problemas relacionados con la salud en la misión extendida o el asentamiento permanente en Marte, ", dijo Biswal." [L] a misión tripulada debería incluir una producción más rápida de las necesidades de la tripulación a partir de la [utilización] de recursos in situ (ISRU) ".
Una ilustración de una base lunar que podría construirse mediante impresión 3D e ISRU, utilización de recursos in situ. Crédito:RegoLight, visualización:Liquifer Systems Group, 2018
Esta propuesta está en consonancia con los numerosos perfiles de misiones que la NASA y otras agencias espaciales están desarrollando para futuras exploraciones lunares y marcianas. Ya existen muchas estrategias para mantener a las tripulaciones protegidas de la radiación mientras están en el espacio, pero en ambientes extraterrestres, todos los conceptos incorporan el uso de recursos locales (como regolito o hielo) para crear un blindaje natural.
La disponibilidad local de hielo también se considera imprescindible para garantizar un suministro constante de agua para el consumo humano y el riego (ya que los astronautas en misiones de larga duración necesitarán cultivar gran parte de su propia comida). Aparte de todo eso, Biswal y Annavarapu enfatizaron cómo mantener un vuelo rápido y una trayectoria de regreso ayudará a reducir el tiempo de viaje.
También existe la posibilidad de aprovechar tecnologías avanzadas como la propulsión nuclear-térmica y nuclear-eléctrica (NTP / NEP). La NASA y otras agencias espaciales están investigando activamente cohetes nucleares, ya que una nave espacial equipada con NTP o NEP podría hacer el viaje a Marte en solo 100 días. Pero como indicaron Bisawl y Annavarapu, esto plantea el desafío de lidiar con los sistemas nucleares y una mayor exposición a la radiación.
Pobre de mí, Todos estos desafíos se pueden abordar con la combinación adecuada de innovación y preparación. Y cuando considera las recompensas de enviar misiones tripuladas a Marte, los desafíos parecen mucho menos abrumadores. Como ofreció Biswal, estos incluyen proximidad, las oportunidades de estudiar muestras de suelo marciano en un laboratorio de la Tierra, la expansión de nuestros horizontes, y la capacidad de responder preguntas fundamentales sobre la vida:
“Siempre nos ha fascinado saber de dónde venimos y si hay vida como la nuestra en otros cuerpos astronómicos. No podemos ejecutar una misión tripulada a ningún otro destino interplanetario debido al riesgo y la gestión de la misión.
"Marte es el único planeta vecino de nuestro sistema solar que podemos explorar, tiene un buen registro geológico para responder a todas nuestras preguntas sin resolver, y [podemos] traer muestras [de regreso] para analizar en nuestro laboratorio terrestre? "Y finalmente, Sería interesante ejecutar una misión humana a Marte para demostrar el alcance de la tecnología actual y la progresión aeroespacial ".
Concepto artístico de un cohete nuclear bimodal que viaja a la luna, Marte, y otros destinos del sistema solar. Crédito:NASA
Desde principios de la década de 1960, Las agencias espaciales han estado enviando misiones robóticas a Marte. Desde la década de 1970, algunas de esas misiones han sido módulos de aterrizaje que aterrizaron en la superficie. Con los más de cuarenta años de datos y experiencia que se han obtenido, La NASA y otras agencias espaciales ahora buscan aplicar lo que han aprendido para poder enviar a los primeros astronautas a Marte.
Los primeros intentos aún pueden tardar más de una década (o más), pero solo si se llevan a cabo preparativos importantes de antemano. No solo es necesario desarrollar una gran cantidad de componentes e infraestructura relacionados con la misión, pero aún queda por hacer mucha investigación. Agradecidamente, estos esfuerzos se benefician de los tipos de evaluaciones exhaustivas que vemos aquí, donde se investigan todos los riesgos y peligros potenciales (y se proponen contramedidas).
Es de esperar que todo esto conduzca a la creación de un programa sostenible para la exploración marciana. Incluso podría permitir la ocupación humana a largo plazo de Marte y la creación de una colonia permanente. Gracias al esfuerzo de muchos investigadores y científicos, Puede que finalmente llegue el día en que existan los "marcianos".
