Colonización de Marte

Colonización o asentamiento de Marte es la teórica migración de humanos a Marte y el establecimiento de una presencia humana a largo plazo en el planeta. La perspectiva ha despertado el interés de agencias espaciales públicas y corporaciones privadas y ha sido ampliamente explorada en la escritura, el cine y el arte de ciencia ficción. Las organizaciones han propuesto planes para una misión humana a Marte, el primer paso hacia cualquier esfuerzo de colonización, pero hasta ahora ninguna persona ha puesto un pie en el planeta y no ha habido misiones de regreso. Sin embargo, los módulos de aterrizaje y los rovers han explorado con éxito la superficie planetaria y han proporcionado información sobre las condiciones en tierra.

Marte' La órbita está cerca de la órbita de la Tierra y del cinturón de asteroides. Mientras Marte' El día y la composición general son similares a los de la Tierra, el planeta es hostil a la vida. Marte tiene una atmósfera irrespirable, lo suficientemente delgada como para que su temperatura promedio fluctúe entre -70 y 0 °C (-94 y 32 °F), pero lo suficientemente espesa como para causar tormentas de polvo en todo el planeta. El árido paisaje de Marte está cubierto de polvo fino y tóxico y de intensa radiación ionizante. Marte tiene recursos in situ, como agua subterránea, suelo marciano y minerales, que podrían ser utilizados por los colonos. Las oportunidades para generar electricidad mediante energía eólica, solar y nuclear utilizando recursos de Marte son escasas.

Justificaciones y motivaciones para la colonización Marte incluye la curiosidad, el potencial para que los humanos proporcionen una investigación observacional más profunda que los rovers no creados, un interés económico en sus recursos, y la posibilidad de que el asentamiento de otros planetas pueda disminuir la probabilidad de extinción humana. Las dificultades y los peligros incluyen la exposición a la radiación durante un viaje a Marte y en su superficie, suelo tóxico, baja gravedad, el aislamiento que acompaña la distancia de Marte de la Tierra, la falta de agua y las temperaturas frías.

Las agencias espaciales públicas —NASA, ESA, Roscosmos, ISRO, CNSA, entre otras— y organizaciones privadas—SpaceX, Lockheed Martin y Boeing han asumido compromisos para investigar los asentamientos permanentes.

Conceptos y cronogramas de la misión

Desde el siglo XX, se han propuesto varias misiones humanas a Marte tanto por parte de agencias gubernamentales como de empresas privadas.

La mayoría de los conceptos de misión humana tal como los conciben actualmente los programas espaciales gubernamentales nacionales no serían precursores directos de la colonización. Programas como los que están planificando tentativamente la NASA, Roscosmos y la ESA están pensados únicamente como misiones de exploración, siendo posible el establecimiento de una base permanente, pero aún no es el objetivo principal.

La colonización requiere el establecimiento de hábitats permanentes que tengan el potencial de autoexpansión y autosustento. Dos de las primeras propuestas para construir hábitats en Marte son los conceptos Mars Direct y Semi-Direct, defendidos por Robert Zubrin, un defensor de la colonización de Marte.

En la Cumbre Mundial de Gobierno de febrero de 2017, los Emiratos Árabes Unidos anunciaron un plan para establecer un asentamiento en Marte para 2117, liderado por el Centro Espacial Mohammed bin Rashid.

Comparaciones entre la Tierra y Marte

Gravidad y tamaño

La gravedad superficial de Marte es sólo el 38% de la de la Tierra. Aunque se sabe que la microgravedad causa problemas de salud como pérdida de masa muscular y desmineralización ósea, no se sabe si la gravedad marciana tendría un efecto similar. El Mars Gravity Biosatellite fue un proyecto propuesto diseñado para aprender más sobre el efecto que tiene Marte en la Tierra. La menor gravedad superficial tendría sobre los humanos, pero fue cancelada por falta de financiación.

Marte tiene una superficie que es el 28,4% de la de la Tierra, que es sólo un poco menos que la cantidad de tierra firme de la Tierra (que es el 29,2% de la superficie de la Tierra). Marte tiene la mitad del radio de la Tierra y sólo una décima parte de la masa. Esto significa que tiene un volumen menor (≈15%) y una densidad promedio menor que la Tierra.

Magnetosfera

Debido a la falta de una magnetosfera, los eventos de partículas solares y rayos cósmicos pueden alcanzar fácilmente la superficie marciana.

Ambiente

La presión atmosférica en Marte está muy por debajo del límite de Armstrong al que la gente puede sobrevivir sin trajes presurizados. Dado que no se puede esperar que la terraformación sea una solución a corto plazo, las estructuras habitables en Marte tendrían que construirse con recipientes a presión similares a las naves espaciales, capaces de contener una presión de entre 30 y 100 kPa. La atmósfera también es tóxica ya que la mayor parte está compuesta de dióxido de carbono (95% de dióxido de carbono, 3% de nitrógeno, 1,6% de argón y trazas que totalizan menos del 0,4% de otros gases, incluido el oxígeno).

Esta fina atmósfera no filtra la luz solar ultravioleta, lo que provoca inestabilidad en los enlaces moleculares entre los átomos. Por ejemplo, el amoníaco (NH₃) no es estable en la atmósfera marciana y se descompone al cabo de unas horas. También debido a la delgadez de la atmósfera, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es mucho mayor que en la Tierra, normalmente alrededor de 70 °C. Sin embargo, la variación de temperatura entre día y noche es mucho menor durante las tormentas de polvo, cuando muy poca luz llega a la superficie incluso durante el día y, en cambio, calienta la atmósfera media.

Agua y clima

El agua en Marte es escasa y los exploradores Spirit y Opportunity encuentran menos que la que hay en el desierto más seco de la Tierra.

El clima es mucho más frío que el de la Tierra, con temperaturas superficiales medias entre 186 y 268 K (-87 y -5 °C) (dependiendo de la estación y la latitud). La temperatura más baja jamás registrada en la Tierra fue de 184 K (-89,2 °C) en la Antártida.

Debido a que Marte está aproximadamente un 52% más lejos del Sol, la cantidad de energía solar que ingresa a su atmósfera superior por unidad de área (la constante solar) es solo alrededor del 43,3% de la que llega a la atmósfera superior de la Tierra. Sin embargo, debido a la atmósfera mucho más delgada, una mayor fracción de la energía solar llega a la superficie en forma de radiación. La irradiancia solar máxima en Marte es de aproximadamente 590 W/m² en comparación con aproximadamente 1000 W/m² en la superficie de la Tierra; Las condiciones óptimas en el ecuador marciano se pueden comparar con las de la isla Devon en el Ártico canadiense en junio. Marte' Su órbita es más excéntrica que la de la Tierra, lo que aumenta la temperatura y las variaciones constantes solares a lo largo del año marciano. En Marte no llueve y prácticamente no hay nubes, por lo que, aunque hace frío, está permanentemente soleado (excepto durante las tormentas de polvo). Esto significa que los paneles solares siempre pueden funcionar con la máxima eficiencia en días sin polvo.

Las tormentas de polvo globales son comunes durante todo el año y pueden cubrir todo el planeta durante semanas, impidiendo que la luz solar llegue a la superficie. Se ha observado que esto provoca descensos de temperatura de 4 °C durante varios meses después de la tormenta. Por el contrario, los únicos fenómenos comparables en la Tierra son las grandes erupciones volcánicas poco frecuentes, como el fenómeno del Krakatoa, que arrojó grandes cantidades de ceniza a la atmósfera en 1883, provocando una caída de la temperatura global de alrededor de 1 °C. Estas tormentas de polvo afectarían la producción de electricidad a partir de paneles solares durante largos períodos e interferirían con las comunicaciones con la Tierra.

Temperatura y estaciones

Marte tiene una inclinación axial de 25,19°, similar a la de la Tierra de 23,44°. Como resultado, Marte tiene estaciones muy parecidas a las de la Tierra, aunque en promedio duran casi el doble porque el año marciano dura aproximadamente 1,88 años terrestres, a pesar de tener un período de rotación similar (conocido como sol) al de un día terrestre (ver más abajo). . Marte' El régimen de temperatura es más similar al de la Tierra que al de cualquier otro planeta del sistema solar. Aunque generalmente es más frío que la Tierra, Marte puede tener temperaturas similares a las de la Tierra en algunas áreas y en ciertos momentos.

Suelo

El suelo marciano es tóxico debido a concentraciones relativamente altas de cloro y compuestos asociados, como los percloratos, que son peligrosos para todas las formas de vida conocidas, aunque algunos microorganismos halotolerantes podrían hacer frente a concentraciones elevadas de perclorato recurriendo a adaptaciones fisiológicas similares a las observadas en la levadura Debaryomyces hansenii expuesta en experimentos de laboratorio a concentraciones crecientes de NaClO4.

Supervivencia

Las plantas y los animales no pueden sobrevivir a las condiciones ambientales de la superficie de Marte. Sin embargo, algunos organismos extremófilos que sobreviven en condiciones hostiles en la Tierra han soportado períodos de exposición a ambientes que se aproximan a algunas de las condiciones que se encuentran en Marte.

Duración del día

El día (o sol) marciano tiene una duración muy similar a la de la Tierra. Un día solar en Marte dura 24 horas, 39 minutos y 35,244 segundos.

Condiciones para la habitación humana

Las condiciones en la superficie de Marte son más cercanas a las condiciones de la Tierra en términos de temperatura y luz solar que en cualquier otro planeta o luna, excepto las cimas de las nubes de Venus. Sin embargo, la superficie no es hospitalaria para los humanos ni para la mayoría de las formas de vida conocidas debido a la radiación, la presión del aire muy reducida y una atmósfera con solo un 0,16% de oxígeno.

En 2012, se informó que algunos líquenes y cianobacterias sobrevivieron y mostraron una notable capacidad de adaptación para la fotosíntesis después de 34 días en condiciones marcianas simuladas en el Laboratorio de Simulación de Marte (MSL) mantenido por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Algunos científicos piensan que las cianobacterias podrían desempeñar un papel en el desarrollo de puestos avanzados tripulados autosostenibles en Marte. Proponen que las cianobacterias podrían utilizarse directamente para diversas aplicaciones, incluida la producción de alimentos, combustible y oxígeno, pero también indirectamente: los productos de su cultivo podrían favorecer el crecimiento de otros organismos, abriendo el camino a una amplia gama de funciones biológicas que sustentan la vida. Procesos basados en recursos marcianos.

Los humanos han explorado partes de la Tierra que coinciden con algunas condiciones de Marte. Según los datos del rover de la NASA, las temperaturas en Marte (en latitudes bajas) son similares a las de la Antártida. La presión atmosférica en las altitudes más altas alcanzadas por los ascensos en globo pilotado (35 km (114.000 pies) en 1961, 38 km en 2012) es similar a la de la superficie de Marte. Sin embargo, los pilotos no fueron expuestos a la presión extremadamente baja, ya que los habría matado, sino que fueron sentados en una cápsula presurizada.

La supervivencia humana en Marte requeriría vivir en hábitats artificiales de Marte con complejos sistemas de soporte vital. Un aspecto clave de esto serían los sistemas de procesamiento de agua. Al estar compuesto principalmente de agua, un ser humano moriría en cuestión de días sin ella. Incluso una disminución del 5 al 8 % en el agua corporal total provoca fatiga y mareos, y con una disminución del 10 % se produce deterioro físico y mental (ver Deshidratación). Una persona en el Reino Unido utiliza una media de entre 70 y 140 litros de agua al día. A través de la experiencia y el entrenamiento, los astronautas de la ISS han demostrado que es posible utilizar mucha menos cantidad y que alrededor del 70% de lo que se utiliza puede reciclarse utilizando los sistemas de recuperación de agua de la ISS. (Por ejemplo, la mitad del agua se utiliza durante las duchas.) Se necesitarían sistemas similares en Marte, pero tendrían que ser mucho más eficientes, ya que el suministro regular de agua por robots a Marte sería prohibitivamente caro (la ISS recibe agua cuatro veces al año). La NASA ha investigado el posible acceso al agua del sitio (congelada o no) mediante perforación.

Efectos sobre la salud humana

Marte presenta un ambiente hostil para la habitación humana. Se han desarrollado diferentes tecnologías para ayudar en la exploración espacial a largo plazo y pueden adaptarse para habitar en Marte. El récord existente del vuelo espacial consecutivo más largo es de 438 días, obra del cosmonauta Valeri Polyakov, y el de mayor tiempo acumulado en el espacio es de 878 días, de Gennady Padalka. El tiempo más largo que se pasa fuera de la protección del cinturón de radiación de Van Allen de la Tierra son unos 12 días durante el alunizaje del Apolo 17. Esto es menor en comparación con el viaje de ida y vuelta a Marte de 1.100 días previsto por la NASA para posiblemente ya en el año 2028. Los científicos también han planteado la hipótesis de que muchas funciones biológicas diferentes pueden verse afectadas negativamente por el entorno de las colonias de Marte. Debido a los niveles más altos de radiación, hay una multitud de efectos secundarios físicos que deben mitigarse. Además, el suelo marciano contiene altos niveles de toxinas que son peligrosas para la salud humana.

Efectos físicos

La diferencia de gravedad puede afectar negativamente a la salud humana al debilitar los huesos y los músculos. También existe riesgo de osteoporosis y problemas cardiovasculares. Las rotaciones actuales en la Estación Espacial Internacional colocan a los astronautas en gravedad cero durante seis meses, un período de tiempo comparable al de un viaje de ida a Marte. Esto brinda a los investigadores la capacidad de comprender mejor el estado físico en el que llegarían los astronautas que van a Marte. Una vez en Marte, la gravedad de la superficie es solo el 38% de la de la Tierra. La microgravedad afecta los sistemas cardiovascular, musculoesquelético y neurovestibular (nervioso central). Los efectos cardiovasculares son complejos. En la Tierra, la sangre dentro del cuerpo permanece un 70% por debajo del corazón, pero en microgravedad este no es el caso debido a que nada empuja la sangre hacia abajo. Esto puede tener varios efectos negativos. Una vez que se entra en microgravedad, la presión arterial en la parte inferior del cuerpo y las piernas se reduce significativamente. Esto hace que las piernas se debiliten debido a la pérdida de masa muscular y ósea. Los astronautas muestran signos de cara hinchada y síndrome de patas de pollo. Después del primer día de regreso a la Tierra, las muestras de sangre mostraron una pérdida de plasma sanguíneo del 17%, lo que contribuyó a una disminución de la secreción de eritropoyetina. En el sistema esquelético, que es importante para apoyar la postura de nuestro cuerpo, los vuelos espaciales prolongados y la exposición a la microgravedad provocan la desmineralización y la atrofia de los músculos. Durante la reaclimatación, se observó que los astronautas tenían una gran variedad de síntomas que incluían sudores fríos, náuseas, vómitos y mareos. Los astronautas que regresaron también se sintieron desorientados. Los viajes hacia y desde Marte son de seis meses es el tiempo promedio que se pasa en la ISS. Una vez en Marte, con su menor gravedad superficial (38% de la de la Tierra), estos efectos sobre la salud serían una seria preocupación. Al regresar a la Tierra, la recuperación de la pérdida y atrofia ósea es un proceso largo y es posible que los efectos de la microgravedad nunca se reviertan por completo.

Radiación

Cantidades peligrosas de radiación llegan a Marte' superficie a pesar de estar mucho más lejos del Sol en comparación con la Tierra. Marte ha perdido su dinamo interior, lo que le da una magnetosfera global más débil que la de la Tierra. Combinado con una atmósfera delgada, esto permite que una cantidad significativa de radiación ionizante alcance la superficie marciana. Hay dos tipos principales de riesgos de radiación al viajar fuera de la protección de la atmósfera y la magnetosfera de la Tierra: los rayos cósmicos galácticos (GCR) y las partículas energéticas solares (SEP). La magnetosfera de la Tierra protege de las partículas cargadas del Sol, y la atmósfera protege de los GCR descargados y altamente energéticos. Hay formas de mitigar la radiación solar, pero sin mucha atmósfera, la única solución al flujo de GCR es un escudo pesado de aproximadamente 15 centímetros de acero, 1 metro de roca o 3 metros de agua, lo que limita a los colonos humanos a vivir bajo tierra. la mayor parte del tiempo.

La nave espacial Mars Odyssey lleva un instrumento, el Mars Radiation Environment Experiment (MARIE), para medir la radiación. MARIE descubrió que los niveles de radiación en la órbita de Marte son 2,5 veces más altos que en la Estación Espacial Internacional. La dosis diaria promedio fue de aproximadamente 220 μGy (22 mrad), equivalente a 0,08 Gy por año. Una exposición de tres años a tales niveles excedería los límites de seguridad adoptados actualmente por la NASA, y el riesgo de desarrollar cáncer debido a la exposición a la radiación después de una misión a Marte podría ser dos veces mayor de lo que los científicos pensaban anteriormente. Los eventos ocasionales de protones solares (SPE) producen dosis mucho más altas, como se observó en septiembre de 2017, cuando la NASA informó que los niveles de radiación en la superficie de Marte se duplicaron temporalmente y se asociaron con una aurora 25 veces más brillante que cualquiera observada anteriormente, debido a una tormenta solar masiva e inesperada. Construir viviendas bajo tierra (posiblemente en tubos de lava marcianos) reduciría significativamente el nivel de vida de los colonos. exposición a la radiación.

Aún queda mucho por aprender sobre la radiación espacial. En 2003, el Centro Espacial Lyndon B. Johnson de la NASA inauguró una instalación, el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA, en el Laboratorio Nacional Brookhaven, que emplea aceleradores de partículas para simular la radiación espacial. La instalación estudia sus efectos en los organismos vivos, además de experimentar con técnicas de protección. Inicialmente, hubo cierta evidencia de que este tipo de radiación crónica de bajo nivel no es tan peligrosa como se pensaba; y que se produzca la hormesis por radiación. Sin embargo, los resultados de un estudio de 2006 indicaron que los protones de la radiación cósmica pueden causar el doble de daño grave al ADN de lo estimado anteriormente, exponiendo a los astronautas a un mayor riesgo de cáncer y otras enfermedades. Como resultado de la mayor radiación en el ambiente marciano, el informe resumido del Comité de Revisión de los Planes de Vuelos Espaciales Tripulados de EE. UU. publicado en 2009 informó que "Marte no es un lugar fácil de visitar con la tecnología existente y sin una inversión sustancial". de recursos." La NASA está explorando una variedad de técnicas y tecnologías alternativas, como escudos deflectores de plasma para proteger a los astronautas y las naves espaciales de la radiación.

Efectos psicológicos

Debido a los retrasos en las comunicaciones, es necesario desarrollar nuevos protocolos para evaluar la calidad de vida de los miembros de la tripulación. Salud psicológica. Los investigadores han desarrollado una simulación marciana llamada HI-SEAS (Simulación y analogía de exploración espacial de Hawái) que coloca a los científicos en un laboratorio marciano simulado para estudiar los efectos psicológicos del aislamiento, las tareas repetitivas y la convivencia con otros científicos durante un máximo de un año a la vez. Se están desarrollando programas informáticos para ayudar a las tripulaciones con problemas personales e interpersonales en ausencia de comunicación directa con profesionales en la Tierra.

Terraformación

Varias obras de ficción proponen la idea de terraformar Marte para permitir que una amplia variedad de formas de vida, incluidos los humanos, sobrevivan sin ayuda en Marte. superficie. Se han conjeturado algunas ideas sobre posibles tecnologías que podrían contribuir a la terraformación de Marte, pero ninguna sería capaz de llevar al planeta entero al hábitat similar a la Tierra representado en la ciencia ficción.

Tamaño mínimo de una colonia

Para ser autosuficiente, una colonia tendría que ser lo suficientemente grande como para proporcionar todos los servicios vitales necesarios. Éstas incluyen

• Gestión de los ecosistemas: producir gases apropiados, controlar la presión y la temperatura de la composición del aire, recolectar y producir agua, cultivar alimentos y procesar desechos orgánicos.
• Producción de energía: esto incluye la extracción de metano para vehículos y si se utilizan células fotovoltaicas para producir energía, esto incluiría la extracción y el procesamiento de silicatos, para aumentar o reemplazar cualquier equipo original.
• Industria: extracción y procesamiento de ores apropiados, herramientas de fabricación y otros objetos; producción de ropa, medicina, vidrio, cerámica, plásticos.
• Edificio: incluso si la base se construye antes de la llegada, necesitará una adaptación frecuente según la evolución del asentamiento, así como un reemplazo inevitable.
• Actividades sociales: esto incluye criar niños y educarlos, atención médica, preparación de comidas, limpieza, lavado, organización del trabajo y toma de decisiones. El tiempo para el deporte, la cultura y el entretenimiento se puede minimizar pero no eliminar.

A medida que crece el número de individuos, se pueden compartir entre ellos tanto actividades como objetos. El crecimiento también compensará los riesgos de colapso de la sociedad, provocados por muertes repentinas, accidentes, infertilidad o endogamia. Pero esto puede no impedir el combate mortal entre diferentes grupos de individuos, o la pérdida de eficiencia debido a una organización social inadecuada.

Mediante el modelado matemático del tiempo que pasa la gente en estos temas y manteniendo las cosas simples, Salotti concluye que el número mínimo para una colonia en Marte es 110. Esto está cerca de otros estudios de los problemas genéticos implicados en el viaje más largo a Proxima Centauri b (6.000 años más).

Transporte

Vuelo espacial interplanetario

Marte requiere menos energía por unidad de masa (delta V) para llegar desde la Tierra que cualquier planeta excepto Venus. Utilizando una órbita de transferencia de Hohmann, un viaje a Marte requiere aproximadamente nueve meses en el espacio. Las trayectorias de transferencia modificadas que reducen el tiempo de viaje de cuatro a siete meses en el espacio son posibles con cantidades cada vez mayores de energía y combustible en comparación con una órbita de transferencia de Hohmann, y son de uso estándar para las misiones robóticas a Marte. Acortar el tiempo de viaje por debajo de unos seis meses requiere un delta-v más alto y una cantidad cada vez mayor de combustible, y es difícil con los cohetes químicos. Podría ser factible con tecnologías avanzadas de propulsión de naves espaciales, algunas de las cuales ya se han probado en distintos niveles, como el cohete de magnetoplasma de impulso específico variable y los cohetes nucleares. En el primer caso, se podría alcanzar una duración de viaje de cuarenta días, y en el segundo, una duración de viaje de unas dos semanas. En 2016, un científico de la Universidad de California en Santa Bárbara dijo que podrían reducir aún más el tiempo de viaje de una pequeña sonda robótica a Marte a “tan solo 72 horas” con el uso de un sistema de vela propulsada por láser (propulsión fotónica dirigida) en lugar del sistema de propulsión de cohetes basado en combustible.

Durante el viaje los astronautas estarían expuestos a la radiación, lo que requeriría un medio para protegerlos. La radiación cósmica y el viento solar dañan el ADN, lo que aumenta significativamente el riesgo de cáncer. Se desconoce el efecto de los viajes de larga duración en el espacio interplanetario, pero los científicos estiman un riesgo añadido de entre el 1% y el 19% (una estimación es del 3,4%) para que los hombres mueran de cáncer debido a la radiación. durante el viaje a Marte y de regreso a la Tierra. En el caso de las mujeres, la probabilidad es mayor debido a que los tejidos glandulares generalmente son más grandes.

Aterrizando en Marte

Marte tiene una gravedad superficial 0,38 veces mayor que la de la Tierra, y la densidad de su atmósfera es aproximadamente el 0,6% de la de la Tierra. La gravedad relativamente fuerte y la presencia de efectos aerodinámicos dificultan el aterrizaje de naves espaciales pesadas tripuladas únicamente con propulsores, como se hizo con los alunizajes del Apolo, pero la atmósfera es demasiado delgada para que los efectos aerodinámicos sean de mucha ayuda en el frenado aerodinámico y el aterrizaje. un vehículo grande. El aterrizaje de misiones pilotadas en Marte requeriría sistemas de frenado y aterrizaje diferentes a los utilizados para aterrizar naves espaciales tripuladas en la Luna o misiones robóticas en Marte.

Si se supone que habrá material de construcción de nanotubos de carbono disponible con una resistencia de 130 GPa (19.000.000 psi), entonces se podría construir un ascensor espacial para llevar personas y material a Marte. También se ha propuesto un ascensor espacial en Fobos (una luna marciana).

Fobos como ascensor espacial para Marte

Phobos orbita sincrónicamente Marte, donde la misma cara permanece mirando al planeta a ~6.028 km sobre la superficie marciana. Un ascensor espacial podría extenderse desde Fobos hasta Marte a 6.000 kilómetros, a unos 28 kilómetros de la superficie, y justo fuera de la atmósfera de Marte. Un cable de ascensor espacial similar podría extenderse 6.000 km en la dirección opuesta que contrarrestaría Fobos. En total, el ascensor espacial se extendería a lo largo de 12.000 km, quedando por debajo de la órbita areoestacionaria de Marte (17.032 km). Aún sería necesario un lanzamiento de cohete para llevar el cohete y la carga al comienzo del ascensor espacial, a 28 km sobre la superficie. La superficie de Marte gira a 0,25 km/s en el ecuador y la parte inferior del ascensor espacial estaría girando alrededor de Marte a 0,77 km/s, por lo que sólo se necesitarían 0,52 km/s de Delta-v para llegar al espacio. ascensor. Fobos orbita a 2,15 km/s y la parte más exterior del ascensor espacial rotaría alrededor de Marte a 3,52 km/s.

Equipo necesario para la colonización

La colonización de Marte requeriría una amplia variedad de equipos, tanto equipos para brindar servicios directamente a los humanos como equipos de producción utilizados para producir alimentos, propulsores, agua, energía y oxígeno respirable, para apoyar los esfuerzos de colonización humana. El equipo requerido incluirá:

• Servicios básicos (oxigeno, energía, comunicaciones locales, eliminación de desechos, saneamiento y reciclaje de agua)
• Hábitats
• Instalaciones de almacenamiento
• Espacios de trabajo
• Airlock, para la presurización y la gestión del polvo
• Equipo de extracción de recursos —inicialmente para agua y oxígeno, más tarde para una sección transversal más amplia de minerales, materiales de construcción, etc.
• Equipo para producción de energía y almacenamiento de energía, algunos solares y quizás nucleares también

• Espacios y equipos de producción de alimentos.
• Equipo de producción propellant, generalmente considerado hidrógeno y metano a través de la reacción Sabatier para el combustible —con oxidizador de oxígeno— para motores de cohetes químicos
• Combustibles u otra fuente de energía para uso con transporte superficial. Monóxido de carbono/oxigeno (CO/O₂) motores se han sugerido para el transporte temprano de la superficie, ya que el monóxido de carbono y el oxígeno pueden ser producidos directamente por la electrolisis de dióxido de zirconio de la atmósfera marciana sin requerir el uso de cualquiera de los recursos de agua marcianos para obtener hidrógeno.
• Equipo de comunicación fuera de la plataforma
• Equipo para moverse sobre la superficie Un traje de Marte, una tripulación y posiblemente incluso un avión Marte.

Utilidades básicas

Para funcionar, la colonia necesitaría los servicios básicos para sustentar la civilización humana. Estos tendrían que diseñarse para soportar el duro entorno marciano y tendrían que poder funcionar con un traje EVA o estar alojados dentro de un entorno habitable para humanos. Por ejemplo, si los sistemas de generación de electricidad dependen de la energía solar, también se necesitarán grandes instalaciones de almacenamiento de energía para cubrir los períodos en que las tormentas de polvo bloquean el sol, y es posible que se necesiten sistemas automáticos de eliminación de polvo para evitar la exposición humana a las condiciones de la superficie. Si la colonia va a expandirse más allá de unas pocas personas, los sistemas también deberán maximizar el uso de los recursos locales para reducir la necesidad de reabastecimiento desde la Tierra, por ejemplo, reciclando agua y oxígeno y adaptándose para poder utilizar cualquier agua que se encuentre en Marte. , cualquiera que sea la forma en que se encuentre.

Comunicación con la Tierra

Las comunicaciones con la Tierra son relativamente sencillas durante el medio sol, cuando la Tierra está sobre el horizonte marciano. La NASA y la ESA incluyeron equipos de retransmisión de comunicaciones en varios de los orbitadores de Marte, por lo que Marte ya tiene satélites de comunicaciones. Si bien estos eventualmente se desgastarán, es probable que se lancen orbitadores adicionales con capacidad de retransmisión de comunicaciones antes de que se organicen expediciones de colonización.

El retraso en la comunicación unidireccional debido a la velocidad de la luz varía desde aproximadamente 3 minutos en el máximo acercamiento (aproximadamente por el perihelio de Marte menos el afelio de la Tierra) hasta 22 minutos en la conjunción superior más grande posible (aproximadamente por el afelio de Marte más afelio de la Tierra). La comunicación en tiempo real, como conversaciones telefónicas o chats de retransmisión por Internet, entre la Tierra y Marte sería muy poco práctica debido a los largos retrasos que implica. La NASA ha descubierto que la comunicación directa puede bloquearse durante aproximadamente dos semanas en cada período sinódico, aproximadamente en el momento de la conjunción superior cuando el Sol está directamente entre Marte y la Tierra, aunque la duración real del apagón de las comunicaciones varía de una misión a otra dependiendo de varios factores. —como la cantidad de margen de enlace diseñado en el sistema de comunicaciones y la velocidad de datos mínima que es aceptable desde el punto de vista de la misión. En realidad, la mayoría de las misiones a Marte han tenido períodos de bloqueo de comunicaciones del orden de un mes.

Un satélite en el punto Lagrangiano Tierra-Sol L4 o L5 podría servir como relevo durante este período para resolver el problema; Incluso una constelación de satélites de comunicaciones sería un gasto menor en el contexto de un programa de colonización total. Sin embargo, el tamaño y la potencia del equipo necesario para estas distancias hacen que las ubicaciones L4 y L5 no sean realistas para las estaciones repetidoras, y la estabilidad inherente de estas regiones, aunque beneficiosa en términos de mantenimiento de la posición, también atrae polvo y asteroides, que podrían representar un riesgo. A pesar de esa preocupación, las sondas STEREO pasaron por las regiones L4 y L5 sin sufrir daños a finales de 2009.

Un trabajo reciente del Laboratorio de Conceptos Espaciales Avanzados de la Universidad de Strathclyde, en colaboración con la Agencia Espacial Europea, ha sugerido una arquitectura de retransmisión alternativa basada en órbitas altamente no keplerianas. Se trata de un tipo especial de órbita que se produce cuando la propulsión continua de bajo empuje, como la producida por un motor de iones o una vela solar, modifica la trayectoria natural de una nave espacial. Una órbita de este tipo permitiría comunicaciones continuas durante la conjunción solar al permitir que una nave espacial de retransmisión "flote" sobre el planeta. sobre Marte, fuera del plano orbital de los dos planetas. Un relé de este tipo evita los problemas de los satélites estacionados en L4 o L5 al estar significativamente más cerca de la superficie de Marte y al mismo tiempo mantener una comunicación continua entre los dos planetas.

Precursoras robóticas

El camino hacia una colonia humana podría prepararse mediante sistemas robóticos como los vehículos de exploración de Marte Spirit, Opportunity, Curiosity y Perseverancia. Estos sistemas podrían ayudar a localizar recursos, como agua subterránea o hielo, que ayudarían a una colonia a crecer y prosperar. La vida útil de estos sistemas sería de años e incluso décadas y, como han demostrado los recientes acontecimientos en los vuelos espaciales comerciales, es posible que estos sistemas sean de propiedad privada y gubernamental. Estos sistemas robóticos también tienen un costo reducido en comparación con las primeras operaciones tripuladas y tienen menos riesgo político.

Los sistemas cableados podrían sentar las bases para los primeros aterrizajes y bases tripulados, al producir diversos consumibles, incluidos combustible, oxidantes, agua y materiales de construcción. El establecimiento de elementos básicos de energía, comunicaciones, refugio, calefacción y fabricación puede comenzar con sistemas robóticos, aunque sólo sea como preludio a las operaciones tripuladas.

El Mars Surveyor 2001 Lander MIP (Mars ISPP Precursor) debía demostrar la fabricación de oxígeno a partir de la atmósfera de Marte y probar tecnologías de células solares y métodos para mitigar el efecto del polvo marciano en los sistemas de energía.

Antes de transportar personas a Marte en la infraestructura de transporte hipotética a Marte de la década de 2020 imaginada por SpaceX, primero se llevarían a cabo una serie de misiones de carga robóticas para transportar el equipo, los hábitats y los suministros necesarios. El equipo que sería necesario incluiría "máquinas para producir fertilizantes, metano y oxígeno desde Marte' nitrógeno atmosférico y dióxido de carbono y el hielo de agua subterráneo del planeta" así como materiales de construcción para construir domos transparentes para áreas agrícolas iniciales.

Economía

Al igual que con las primeras colonias del Nuevo Mundo, la economía sería un aspecto crucial para el éxito de una colonia. El pozo de gravedad reducido de Marte y su posición en el Sistema Solar pueden facilitar el comercio entre Marte y la Tierra y proporcionar una justificación económica para la continuidad del asentamiento en el planeta. Dado su tamaño y recursos, este podría eventualmente ser un lugar para cultivar alimentos y producir equipos para explotar el cinturón de asteroides.

Algunas de las primeras colonias de Marte podrían especializarse en el desarrollo de recursos locales para el consumo marciano, como agua y/o hielo. Los recursos locales también se pueden utilizar en la construcción de infraestructura. Una fuente de mineral marciano que actualmente se sabe que está disponible es el hierro metálico en forma de meteoritos de níquel-hierro. El hierro en esta forma se extrae más fácilmente que de los óxidos de hierro que cubren el planeta.

Otro importante bien comercial intermarciano durante las primeras colonizaciones podría ser el estiércol. Suponiendo que no exista vida en Marte, el suelo será muy pobre para el cultivo de plantas, por lo que el estiércol y otros fertilizantes serán muy valorados en cualquier civilización marciana hasta que el planeta cambie lo suficiente químicamente como para sustentar el crecimiento de la vegetación por sí solo.

La energía solar es candidata a potencia para una colonia marciana. La insolación solar (la cantidad de radiación solar que llega a Marte) es aproximadamente el 42% de la de la Tierra, ya que Marte está aproximadamente un 52% más lejos del Sol y la insolación disminuye como el cuadrado de la distancia. Pero la delgada atmósfera permitiría que casi toda esa energía llegue a la superficie en comparación con la Tierra, donde la atmósfera absorbe aproximadamente una cuarta parte de la radiación solar. La luz del sol en la superficie de Marte sería muy parecida a un día moderadamente nublado en la Tierra.

Impulsores económicos

Se puede decir que la colonización espacial en Marte es posible cuando los métodos necesarios de colonización espacial se vuelven lo suficientemente baratos (como el acceso al espacio mediante sistemas de lanzamiento más baratos) para cubrir los fondos acumulativos que se han reunido para ese propósito.

Aunque no hay perspectivas inmediatas de que las grandes cantidades de dinero necesarias para cualquier colonización espacial estén disponibles dados los costos de lanzamiento tradicionales, hay algunas perspectivas de una reducción radical de los costos de lanzamiento en la década de 2020, lo que en consecuencia reduciría el costo de cualquier esfuerzo en esa dirección. Con un precio publicado de 62 millones de dólares por lanzamiento de hasta 22.800 kg (50.300 lb) de carga útil a la órbita terrestre baja o 4.020 kg (8.860 lb) a Marte, Los cohetes SpaceX Falcon 9 ya son los "más baratos de la industria". Los planes reutilizables de SpaceX incluyen Falcon Heavy y futuros vehículos de lanzamiento basados en metano, incluido el Starship. Si SpaceX tiene éxito en el desarrollo de la tecnología reutilizable, se espera que "tenga un impacto importante en el costo de acceso al espacio" y cambie el mercado cada vez más competitivo de los servicios de lanzamiento espacial.

Los enfoques de financiación alternativos podrían incluir la creación de premios de incentivo. Por ejemplo, la Comisión Presidencial sobre la Implementación de la Política de Exploración Espacial de los Estados Unidos de 2004 sugirió que se debería establecer un concurso de premios de incentivo, tal vez por parte del gobierno, para lograr la colonización espacial. Un ejemplo fue ofrecer un premio a la primera organización que colocara humanos en la Luna y los sustentara durante un período determinado antes de que regresaran a la Tierra.

Extracción de los cinturones de asteroides de Marte

Dado que Marte está mucho más cerca del cinturón de asteroides que la Tierra, se necesitaría menos Delta-v para llegar al cinturón de asteroides y devolver minerales a Marte. Una hipótesis es que las lunas de Marte (Fobos y Deimos) son en realidad capturas de asteroides del cinturón de asteroides. 16 Psyche en el cinturón principal podría tener minerales por valor de más de 10.000 mil billones de dólares. El 13 de octubre de 2023,

NAS lanzó el Psyche oiter, que llegará al asteroide d el 20 de agosto. 511 Davida podría tener minerales y recursos por valor de 27 billones de dólares. Usar la luna Fobos para lanzar naves espaciales es energéticamente favorable y un lugar útil desde el cual enviar misiones a los asteroides del cinturón principal. Minar el cinturón de asteroides de Marte y sus lunas podría ayudar en la colonización de Marte.

Posibles ubicaciones de los asentamientos

Polacos

Se ha propuesto establecer una primera base en un polo marciano, que permitiría el acceso al agua.

Cuevas

Las cuevas proporcionarían naturalmente cierto grado de aislamiento de los peligros marcianos para los humanos en el planeta. Estos peligros incluyen la radiación, los impactos y la amplia gama de temperaturas en la superficie.

Mars Odyssey encontró lo que parecen ser cuevas naturales cerca del volcán Arsia Mons. Se ha especulado que los colonos podrían beneficiarse del refugio que estas o estructuras similares podrían proporcionar contra la radiación y los micrometeoroides. También se sospecha de la energía geotérmica en las regiones ecuatoriales.

Un equipo de investigadores que se presentó en Geological Society of America Connects 2022 identificó unas 139 cuevas que vale la pena explorar como posibles refugios. Cada uno estaba a 100 kilómetros (60 millas) de una ubicación ideal para usar como lugar de aterrizaje y HiRISE había fotografiado en alta resolución.

Tubos de lava

Se han localizado varios posibles tragaluces de tubos de lava marcianos en los flancos de Arsia Mons. Los ejemplos terrestres indican que algunos deberían tener pasajes largos que ofrezcan una protección completa contra la radiación y ser relativamente fáciles de sellar usando materiales in situ, especialmente en subsecciones pequeñas.

Hellas Planicia

Hellas Planitia es la llanura más baja debajo del datum geodésico marciano. La presión atmosférica es relativamente más alta en este lugar en comparación con el resto de Marte.

Protección planetaria

Las naves espaciales robóticas a Marte deben estar esterilizadas y tener como máximo 300.000 esporas en el exterior de la nave, y una esterilización más exhaustiva si entran en contacto con "regiones especiales" que contenga agua, de lo contrario existe el riesgo de contaminar no sólo los experimentos de detección de vida sino también el planeta mismo.

Es imposible esterilizar las misiones humanas a este nivel, ya que los humanos albergan típicamente cien billones de microorganismos de miles de especies del microbioma humano, y estos no pueden eliminarse mientras se preserva la vida del ser humano. La contención parece la única opción, pero es un desafío importante en caso de un aterrizaje forzoso (es decir, un accidente). Ha habido varios talleres planetarios sobre este tema, pero aún no hay directrices finales sobre el camino a seguir. Los exploradores humanos también serían vulnerables a la contaminación de la Tierra si se convirtieran en portadores de microorganismos en caso de que Marte tuviera vida.

Desafíos éticos, políticos y legales

No está previsto cómo el primer aterrizaje humano en Marte cambiará las políticas actuales en materia de exploración del espacio y ocupación de cuerpos celestes. En el Tratado de las Naciones Unidas sobre el Espacio Ultraterrestre de 1967, se determinó que ningún país puede reclamar el espacio o sus habitantes. Dado que el planeta Marte ofrece un entorno desafiante y obstáculos peligrosos que los humanos deben superar, las leyes y la cultura del planeta probablemente serán muy diferentes a las de la Tierra. Con Elon Musk anunciando sus planes de viajar a Marte, no está claro cómo se desarrollará a escala nacional y global la dinámica de que una empresa privada sea posiblemente la primera en llevar un ser humano a Marte. La NASA tuvo que afrontar varios recortes de financiación. Durante la presidencia de Barack Obama, el objetivo de la NASA de llegar a Marte quedó relegado a un segundo plano. En 2017, el presidente Donald Trump prometió devolver humanos a la Luna y, eventualmente, a Marte, y aumentó el presupuesto de la NASA en 1.100 millones de dólares, para centrarse principalmente en el desarrollo del nuevo Sistema de Lanzamiento Espacial.

Colonialismo

La colonización espacial en general ha sido discutida como una continuación del imperialismo y el colonialismo, especialmente en lo que respecta a la toma de decisiones coloniales en Marte, y las razones del trabajo colonial y la explotación de la tierra han sido cuestionadas por la crítica poscolonial. Al ver la necesidad de una participación e implementación inclusivas y democráticas de cualquier exploración, infraestructura o colonialización del espacio y Marte, muchos han pedido reformas sociológicas dramáticas y garantías para prevenir el racismo, el sexismo y otras formas de prejuicio.

La narrativa de la exploración espacial como una "nueva frontera" ha sido criticado como una continuación irreflexiva del colonialismo de colonos y del destino manifiesto, continuando la narrativa de la exploración colonial como fundamental para la supuesta naturaleza humana.

La perspectiva predominante de colonización territorial en el espacio ha sido denominada surfacismo, especialmente comparando la defensa de la colonización de Marte con la de Venus.

Peligros para el embarazo

Un posible desafío ético al que podrían enfrentarse los viajeros espaciales es el del embarazo durante el viaje. Según las políticas de la NASA, está prohibido que los miembros de la tripulación tengan relaciones sexuales en el espacio. La NASA quiere que los miembros de su tripulación se traten entre sí como lo harían sus compañeros de trabajo en un entorno profesional. Una miembro embarazada en una nave espacial es peligrosa para todos los que están a bordo. La mujer embarazada y el niño necesitarían nutrición adicional procedente de las raciones a bordo, así como un trato y cuidados especiales. El embarazo afectaría los deberes y capacidades de la tripulante embarazada. Todavía no se sabe del todo cómo afectaría el entorno de una nave espacial al desarrollo de un niño a bordo. Sin embargo, se sabe que un feto sería más susceptible a la radiación solar en el espacio, lo que probablemente tendría un efecto negativo en sus células y su genética. Durante un largo viaje a Marte, es probable que los miembros de la nave tengan relaciones sexuales debido a su entorno estresante y aislado.

Defensa

Varios grupos no gubernamentales defienden la colonización de Marte por diversas razones y con propuestas variadas. Uno de los grupos más antiguos es la Mars Society, que promueve un programa de la NASA para realizar la exploración humana de Marte y ha establecido estaciones de investigación análogas de Marte en Canadá y Estados Unidos. Mars to Stay aboga por reciclar los vehículos de retorno de emergencia para convertirlos en asentamientos permanentes tan pronto como los exploradores iniciales determinen que es posible una habitación permanente.

Elon Musk fundó SpaceX con el objetivo a largo plazo de desarrollar tecnologías que permitan una colonia humana autosostenible en Marte. Richard Branson, en vida, está "decidido a formar parte del inicio de una población en Marte". Creo que es absolutamente realista. Sucederá... creo que en los próximos 20 años”, dijo. [de 2012] "llevaremos literalmente a cientos de miles de personas al espacio y eso nos dará los recursos financieros para hacer cosas aún mayores".

El autor Robert Zubrin ha sido un importante defensor de la exploración y colonización de Marte durante muchos años. Es miembro de la sociedad Mars y es autor de varios libros de ficción y no ficción sobre el tema. En 1996 escribió El caso de Marte: El plan para colonizar el planeta rojo y por qué debemos hacerlo. Continúa defendiendo Marte y la exploración espacial y su libro más reciente es El caso de Marte. : Cómo la revolución en los vuelos espaciales abre un futuro de posibilidades ilimitadas.

En junio de 2013, Buzz Aldrin, ingeniero y ex astronauta estadounidense, y segunda persona en caminar sobre la Luna, escribió una opinión, publicada en The New York Times, apoyando una misión humana a Marte. y ver la Luna "no como un destino sino más bien como un punto de partida, uno que coloca a la humanidad en una trayectoria para establecerse en Marte y convertirse en una especie de dos planetas". En agosto de 2015, Aldrin, en asociación con el Instituto de Tecnología de Florida, presentó un "plan maestro", para la consideración de la NASA, para astronautas, con un "período de servicio de diez años", colonizar Marte antes del año 2040.

Hay críticas al proyecto de colonización de Marte. El politólogo estadounidense Daniel Deudney ha argumentado que una colonia en Marte completamente desarrollada representa una amenaza existencial para los humanos que permanecen en la Tierra. Su libro, Cielos oscuros: expansionismo espacial, geopolítica planetaria y los fines de la humanidad, desafía la opinión generalizada entre sus defensores de que una colonia en Marte sería favorable a los intereses de los humanos que aún se encuentran en la Tierra. Según Deudney, esto es simplemente una suposición basada en la afirmación en gran medida no examinada de que una futura colonia en Marte será una simple extensión de la civilización en la Tierra, en lugar de un tipo de civilización completamente nuevo con objetivos, valores, miedos y deseos distintos.

En la ficción

Algunos ejemplos de ficción proporcionan descripciones detalladas de la colonización de Marte. Incluyen:

• Aria (2002-2008), por Kozue Amano
• Away (2020), publicado por Netflix
• Escalando Olimpo (1994), de Kevin J. Anderson
• Colony One Mars: A SciFi Thriller (2016), por Gerald Kilby
• Primer aterrizaje (2002), por Robert Zubrin
• Para toda la humanidad (2019), aireación originalmente en Apple TV+, desde la serie 3 en adelante
• Icehenge (1985), la trilogía Marte (Red Mars, Green Mars, Blue Mars, 1992 a 1996) y Los marcianos (1999), por Kim Stanley Robinson
• John Carter (2012), por Mark Andrews
• Hombre Plus (1976), por Frederik Pohl
• El marciano (1992) y Volver a Marte (1999), por Ben Bova
• Marte (2016) por National Geographic
• Marte Diaries (2000), de Sigmund Brouwer
• Marte Underground (1997), por William K. Hartmann
• Gótico marciano: Unificación (2000), desarrollado por Creative Reality para Microsoft Windows y Coyote Developments para PlayStation, publicado por TalonSoft para Microsoft Windows y Take-Two Interactive para PlayStation
• Mr. Nadie (2009), por Jaco Van Dormael
• Facción roja (2001), desarrollada por Volición, publicada por THQ
• Planeta Rojo (1949), por Robert A. Heinlein
• Sobreviviendo a Marte (2018), desarrollado por Haemimont Games, publicado por Paradox Interactive
• Terra Formars (2011)
• TerraGenesis (2016) desarrollado por Edgeworks Entertainment, publicado por Tilting Point
• La destrucción de Faena (1974), por Alexander Kazantsev
• El Expanso (2016-2021) aireación originalmente en Syfy, entonces Amazon Prime
• El marciano (2011), por Andy Weir (y la película 2015 dirigida por Ridley Scott)
• Las Crónicas Marcianas (1950), por Ray Bradbury
• Las arenas de Marte (1951), por Arthur C. Clarke
• El espacio entre nosotros (2016 película), por Peter Chelsom
• Tom y Jerry: Apaguen a Marte (2005) película cómica de ciencia ficción animada por Warner Bros. Animación y Turner Entertainment
• Total (1990), por Paul Verhoeven
• Podemos recordarlo por usted al por mayor (1966), por Philip K. Dick

Mapa interactivo de Marte