Colonización del espacio

Representación artística de un hábitat espacial llamado Toro de Stanford, hecha por Don Davis para la NASA.

La colonización del espacio, también llamada humanización del espacio, es el asentamiento humano hipotético, permanente y autónomo (autosuficiente) en lugares fuera de la Tierra. El primer paso es una presencia humana permanente en el espacio, como ocurre con la Estación Espacial Internacional (EEI, también conocida como ISS, por sus siglas en inglés).

Es un importante tema de la antigua ciencia ficción, pero que actualmente entra en el campo de la ciencia de nuestros días.

Mientras que la mayoría de la gente piensa en colonias espaciales en la Luna, o en Marte, otros opinan que las primeras colonias estarán en órbita. Varios grupos de diseño de la NASA, ESA y de otros lugares, han examinado la viabilidad de establecer una colonia en órbita. Determinaron que hay suficiente cantidad de todos los materiales necesarios en la Luna, y en asteroides cercanos a la Tierra, que la energía solar está fácilmente disponible en grandes cantidades, y que no se requieren nuevos descubrimientos científicos, aunque sí será necesario un gran despliegue de ingeniería.

Método

Construir ciudades en el espacio requerirá gente, materiales, energía, transporte, comunicación, soporte vital, un cierto nivel de gravedad (aceleración) y protección contra la radiación. Las colonias deberán ubicarse de tal manera que puedan satisfacerse estas necesidades.

Materiales

Las colonias en la Luna y en Marte pueden usar los materiales locales, aunque la Luna carece del carbono, el hidrógeno y el nitrógeno necesario. Para las colonias en órbita, enviar materiales desde la Tierra sería demasiado caro, entonces los materiales deberían provenir de la Luna, de objetos próximos a la Tierra, o de las lunas marcianas Fobos o Deimos donde las fuerzas gravitacionales son menores, no hay atmósfera, y no hay biosfera que dañar. La Luna tiene grandes cantidades de oxígeno, silicio y metales, pero poco hidrógeno, carbono o nitrógeno. Los asteroides y cometas próximos a la Tierra contienen importantes cantidades de metal, oxígeno, hidrógeno y carbón, y algo de nitrógeno, pero no necesariamente la cantidad suficiente para conseguir evitar mandar grandes suministros desde la Tierra.

Energía

La energía solar en órbita es abundante, fiable, y se usa habitualmente hoy en día para proporcionar energía a los satélites. En el espacio no hay noche, nubes o atmósfera que bloqueen la luz. La energía solar disponible, en vatios por metro cuadrado, a cualquier distancia dada del Sol, d, puede ser calculada mediante la fórmula E=,[ cita requerida] donde d viene dada en unidades astronómicas (UA).

Particularmente en las condiciones del espacio, la luz del Sol puede ser utilizada directamente, utilizando hornos solares hechos de hojas metálicas ligeras, que generarían miles de grados de temperatura sin coste alguno, o reflejando la luz hacia cultivos para que éstos puedan llevar a cabo la fotosíntesis.

Serían necesarias grandes estructuras para convertir la energía solar en grandes cantidades de electricidad para el uso del asentamiento. En la Tierra, una persona media utiliza entre 2 y 6 kW. La energía podría ser exportada de los mismos, usando rayos de microondas, para enviarla a la Tierra. En la Luna, que posee noches de dos semanas terrestres, y Marte, debido a su distancia del Sol, que tiene noches y polvo, lo que reduce la cantidad de energía solar disponible en un factor 1/2,3, la energía nuclear es la posibilidad más atractiva, aunque más peligrosa. Una de las mayores dificultades de la generación de energía nuclear y térmica en entornos sin aire tales como la Luna y el espacio y, en menor medida, la escasa atmósfera marciana es la disipación del inevitable calor generado. Dicha disipación necesita de una extensa superficie radiante.

Transporte

Acceso al Espacio

El acceso al espacio es el primer paso para cualquier posible asentamiento fuera de la Tierra. Su elevado costo es uno de los primeros desafíos a superar.

El transporte es usualmente el factor que limita los esfuerzos espaciales. Los costos de lanzamientos actuales son muy elevados (de 5000 a 30 000 dólares por kilogramo desde la Tierra a la órbita baja terrestre - también conocida como OBT o LEO).[ cita requerida] Para colonizar el espacio, se requieren vehículos mucho más baratos, así como un medio de evitar daños serios a la atmósfera causados por los miles, o incluso millones, de lanzamientos requeridos. Una posibilidad son vehículos hipersónicos (ver velocidad hipersónica), en desarrollo por la NASA y otras agencias tanto públicas como privadas. Se ha propuesto incluso la construcción de un ascensor espacial.

Viajes a la Luna y por el Sistema Solar

El transporte de millones de toneladas de materiales desde la Luna, Fobos, Deimos y asteroides Cercanos a la Tierra hacia asentamientos orbitales de construcción es una necesidad probable.

El transporte usando recursos de fuera de la Tierra como propelentes de cohetes relativamente convencionales reduciría considerablemente los costes de transporte en comparación con el sistema actual; el lanzamiento de vehículos desde la Tierra, con vistas a la colonización espacial, será seguramente prohibitivo incluso con una optimización de los costes involucrados.

Una de las posibilidades estudiadas es construir catapultas electrónicas en la Luna y lanzar materiales a asentamientos de espera. También existe un proyecto de la NASA (el Ascensor espacial), que solucionaría el problema del costo del transporte (inclusive, se podría utilizar una estación espacial como contrapeso para el indicado ascensor, en especial, para colonizar el suelo lunar).

Comunicación

Comparado con los otros requerimientos, la comunicación es relativamente fácil entre la órbita y la Luna. Muchas de las actuales conversaciones terrestres pasan ya por satélites. Las comunicaciones a Marte sufrirían demoras significativas debido a la velocidad de la luz, haciendo las conversaciones de voz poco prácticas. Otros medios de comunicación, como el correo electrónico y los mensajes de voz, no resultarían un problema.

Soporte vital

Concepción artística de Marte terraformado. La terraformación de planetas como Venus y Marte es un objetivo a largo plazo.

El ser humano necesita aire, agua, comida y temperaturas razonables para sobrevivir. En la Tierra todo esto es proporcionado por una enorme y compleja biosfera. En los asentamientos espaciales, un sistema cerrado y relativamente pequeño debe reciclar todos los nutrientes sin colapsarse. El proyecto Biosphere II en Arizona ha demostrado que una biosfera construida por el hombre en un complejo pequeño y cerrado puede albergar a ocho seres humanos durante al menos un año, aunque hubo varios problemas. Al cabo de un año de los dos que debía durar la misión, el oxígeno hubo de ser repuesto, lo que sugiere que se alcanzó la hermeticidad atmosférica. Las relaciones entre organismos, sus hábitat, y el entorno no terrestre, pueden ser:

También es posible una combinación de lo arriba expuesto.

Protección contra la radiación

Los rayos cósmicos y las variaciones solares crean un entorno de radiación letal en el espacio. Para proteger la vida, los asentamientos deben estar rodeados de suficiente masa que absorba la mayor parte de la radiación que llegue. Se requieren alrededor de cinco o diez toneladas de material por metro cuadrado de superficie. Esto se puede llevar a cabo con el material de desecho que queda del procesado del regolito lunar y de los asteroides después de extraerles oxígeno, metales y otros materiales útiles.

Auto replicación

La auto replicación es un atributo opcional, pero muchos piensan en ello como el último objetivo porque permite un incremento mucho mayor de las colonias al reducir costes y dependencia de la Tierra. Se puede argumentar que el establecimiento de una colonia así sería el primer acto de auto replicación de la Tierra. Los objetivos a medio plazo incluyen colonias que sólo esperen información procedente de la Tierra (ciencia, ingeniería, ocio, etc.) y colonias que sólo requieran un aporte periódico de objetos de poco peso, como circuitos integrados, medicamentos, material genético y quizás algunas herramientas.

Véase también: prueba de von Neumann, auto replicante, nanotecnología molecular.

Tamaño de las poblaciones

En 2002, el antropólogo John H. Moore estimó que una población de 150-180 individuos permitiría la reproducción normal de 60-80 generaciones (equivalente a 2000 años). Una población inicial mucho más reducida de dos hembras humanas sería viable mientras hubiera embriones humanos disponibles en la Tierra. El uso de un banco de esperma desde nuestro planeta también proporcionaría una base inicial con una endogamia despreciable.

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