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La colonización de Marte es el proceso propuesto para establecer y mantener el control de la tierra marciana para su explotación y posible asentamiento en Marte . [1] La mayoría de los conceptos de colonización se centran en el asentamiento, pero la colonización es un concepto ético más amplio, [2] que el derecho espacial internacional ha limitado, [3] y los programas espaciales nacionales han evitado, [4] centrándose en cambio en la misión humana a Marte para explorar el planeta . El asentamiento de Marte requeriría la migración de humanos al planeta, el establecimiento de una presencia humana permanente y la explotación de los recursos locales.
No se han producido misiones tripuladas a Marte, aunque ha habido misiones robóticas exitosas al planeta . Las agencias espaciales públicas (incluidas la NASA , la ESA , Roscosmos , la ISRO , la CNSA , entre otras) han explorado conceptos de colonización, pero se han centrado principalmente en una mayor exploración robótica de Marte y la posibilidad de aterrizajes tripulados. Algunos grupos de defensa del espacio , como la Mars Society y la National Space Society , [5] así como algunas organizaciones privadas, como SpaceX , han promovido la idea de la colonización. La perspectiva de colonizar Marte se ha explorado ampliamente en la escritura de ciencia ficción, el cine y el arte .
Los desafíos locales para el asentamiento incluyen la intensa radiación ionizante que impacta la superficie marciana y el polvo fino y tóxico que cubre el planeta. Marte tiene una atmósfera , pero es irrespirable y delgada. Las temperaturas de la superficie fluctúan ampliamente, entre −70 y 0 °C (−94 y 32 °F). Si bien Marte tiene agua subterránea y otros recursos , las condiciones no favorecen la producción de energía mediante viento y sol ; de manera similar, el planeta tiene pocos recursos para la energía nuclear . La órbita de Marte es la tercera más cercana a la órbita de la Tierra , aunque lo suficientemente lejos de la Tierra como para que la distancia presente un serio obstáculo para el movimiento de material y colonos. Las justificaciones y motivaciones para colonizar Marte incluyen la curiosidad tecnológica, la oportunidad de realizar una investigación de observación en profundidad, la posibilidad de que el asentamiento de otros planetas pueda disminuir la probabilidad de extinción humana , el interés en establecer una colonia independiente de la Tierra y los beneficios potenciales de la explotación económica de los recursos del planeta.
La colonización de Marte difiere de las misiones de exploración tripuladas de Marte que actualmente llevan a cabo las agencias espaciales públicas, ya que su objetivo es llevar humanos a la Tierra para su exploración . [6] [7]
La terminología utilizada para referirse a una posible presencia humana en Marte ha sido examinada al menos desde la década de 2010, [4] con la colonización espacial en general desde 1977, como por Carl Sagan , quien prefirió referirse a los asentamientos en el espacio como ciudades, en lugar de colonias debido al colonialismo implícito ; el Departamento de Estado de los EE. UU. ya había dejado en claro que evitaría el uso del término debido al significado colonialista. [ ¿cuándo? ] [8] Hoy en día se prefiere "asentamiento" por razones similares, tratando de evitar las amplias [2] connotaciones sociopolíticas de la colonización. [1]
Hoy en día, el término es utilizado de manera más destacada por Robert Zubrin y el programa de colonización de Marte de SpaceX , y también se utiliza el término Occupy Mars , [9] aspirando a una colonia independiente de Marte, a pesar de las limitaciones del derecho espacial internacional . [3]
Los módulos de aterrizaje y los vehículos exploradores han explorado con éxito la superficie de Marte y han proporcionado información sobre las condiciones en la Tierra. El primer módulo de aterrizaje que logró aterrizar con éxito, el Viking 1 , aterrizó en el planeta en 1976. [10]
Se han propuesto misiones tripuladas a Marte, [11] pero ninguna persona ha puesto un pie en el planeta, y no ha habido misiones de regreso. La mayoría de los conceptos de misión humana tal como están concebidos actualmente por los programas espaciales gubernamentales nacionales no serían precursores directos de la colonización. Programas como los que están planificando provisionalmente la NASA , Roscosmos y la ESA están pensados únicamente como misiones de exploración, con el establecimiento de una base permanente posible pero aún no como el objetivo principal. [ cita requerida ] La colonización requiere el establecimiento de hábitats permanentes que tengan el potencial de autoexpansión y autosuficiencia. Dos propuestas tempranas para construir hábitats en Marte son los conceptos Mars Direct y Semi-Direct , defendidos por Robert Zubrin , un defensor de la colonización de Marte. [12]
En la Cumbre Mundial de Gobiernos de febrero de 2017, los Emiratos Árabes Unidos anunciaron un plan para establecer un asentamiento en Marte en 2117, liderado por el Centro Espacial Mohammed bin Rashid . [13] [14]
La gravedad superficial de Marte es solo 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 , [16] [17] no se sabe si la gravedad marciana tendría un efecto similar. El Biosatélite de Gravedad de Marte fue un proyecto propuesto diseñado para aprender más sobre qué efecto tendría la gravedad superficial inferior de Marte sobre los humanos, pero fue cancelado debido a la falta de financiación. [18]
Marte tiene una superficie equivalente al 28,4% de la de la Tierra, apenas un poco menos que la superficie terrestre (que es el 29,2% de la superficie terrestre). Marte tiene la mitad del radio de la Tierra y solo una décima parte de la masa, lo que significa que tiene un volumen menor (≈15%) y una densidad media menor que la de la Tierra.
Debido a la falta de magnetosfera , los eventos de partículas solares y los rayos cósmicos pueden alcanzar fácilmente la superficie marciana. [19] [20] [21]
La presión atmosférica en Marte está muy por debajo del límite de Armstrong en el que las personas pueden sobrevivir sin trajes de presión . Dado que la terraformación no puede esperarse como 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 suman menos del 0,4% de otros gases, incluido el oxígeno).
Esta delgada atmósfera no filtra la luz ultravioleta del sol , lo que provoca inestabilidad en los enlaces moleculares entre los átomos. Por ejemplo, el amoniaco (NH3 ) no es estable en la atmósfera marciana y se descompone después de unas horas. [22] 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. [23] Sin embargo, la variación de temperatura entre el día y la 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. [24]
El agua en Marte es escasa: los exploradores Spirit y Opportunity han encontrado menos que en el desierto más seco de la Tierra. [25] [26] [27]
El clima es mucho más frío que el de la Tierra, con temperaturas medias en la superficie entre 186 y 268 K (−87 y −5 °C) (dependiendo de la estación y la latitud). [28] [29] 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 entra en su atmósfera superior por unidad de área (la constante solar ) es alrededor del 43,3% de lo que llega a la atmósfera superior de la Tierra. [30] Sin embargo, debido a la atmósfera mucho más delgada, una fracción mayor de la energía solar llega a la superficie en forma de radiación. [31] [32] 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 pueden compararse con las de la isla Devon en el Ártico canadiense en junio. [33] La órbita de Marte es más excéntrica que la de la Tierra, lo que aumenta las variaciones de temperatura y constante solar a lo largo del año marciano. [ cita requerida ] Marte no tiene lluvia y prácticamente no tiene nubes, [ cita requerida ] por lo que, aunque hace frío, está permanentemente soleado (aparte de 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. [34] [35] Se ha observado que esto causa caídas de temperatura de 4 °C durante varios meses después de la tormenta. [36] En contraste, los únicos eventos comparables en la Tierra son erupciones volcánicas grandes e infrecuentes como el evento Krakatoa que arrojó grandes cantidades de ceniza a la atmósfera en 1883, causando una caída de la temperatura global de alrededor de 1 °C. Estas tormentas de polvo afectarían la producción de electricidad de los paneles solares durante largos períodos e interferirían con las comunicaciones con la Tierra. [24]
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 es de aproximadamente 1,88 años terrestres. El régimen de temperatura de Marte es más similar al de la Tierra que al de cualquier otro planeta del sistema solar. Si bien en general es más frío que la Tierra, Marte puede tener temperaturas similares a las de la Tierra en algunas áreas y en ciertos momentos.
El suelo marciano es tóxico debido a concentraciones relativamente altas de cloro y compuestos asociados, como percloratos, que son peligrosos para todas las formas de vida conocidas, [37] [38] aunque algunos microorganismos halotolerantes podrían ser capaces de hacer frente a mayores concentraciones de perclorato aprovechando adaptaciones fisiológicas similares a las observadas en la levadura Debaryomyces hansenii expuesta en experimentos de laboratorio a concentraciones crecientes de NaClO 4. [39]
Las plantas y los animales no pueden sobrevivir a las condiciones ambientales de la superficie de Marte. [40] Sin embargo, algunos organismos extremófilos que sobreviven en condiciones hostiles en la Tierra han soportado períodos de exposición a entornos que se aproximan a algunas de las condiciones encontradas en Marte.
El día marciano (o sol ) tiene una duración muy similar a la de la Tierra. Un día solar en Marte dura 24 horas, 39 minutos y 35,244 segundos. [41]
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, a excepción de las cimas de las nubes de Venus . [42] Sin embargo, la superficie no es hospitalaria para los humanos o la mayoría de las formas de vida conocidas debido a la radiación, la presión del aire muy reducida y una atmósfera con solo 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). [43] [44] [45] Algunos científicos piensan que las cianobacterias podrían desempeñar un papel en el desarrollo de puestos avanzados tripulados autosostenibles en Marte. [46] Proponen que las cianobacterias podrían usarse directamente para varias aplicaciones, incluida la producción de alimentos, combustible y oxígeno, pero también indirectamente: los productos de su cultivo podrían sustentar el crecimiento de otros organismos, abriendo el camino a una amplia gama de procesos biológicos de soporte vital basados en los recursos marcianos. [46]
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 . [47] La presión atmosférica en las altitudes más altas alcanzadas por los ascensos en globo tripulado (35 km (114.000 pies) en 1961, [48] 38 km en 2012) es similar a la de la superficie de Marte. Sin embargo, los pilotos no estuvieron expuestos a la presión extremadamente baja, ya que los habría matado, sino que estaban sentados en una cápsula presurizada. [49]
La supervivencia humana en Marte requeriría vivir en hábitats artificiales con sistemas complejos 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 5-8% en el agua corporal total causa fatiga y mareos, y con una disminución del 10% viene el deterioro físico y mental (ver Deshidratación ). Una persona en el Reino Unido usa de 70 a 140 litros de agua por día en promedio. [50] A través de la experiencia y el entrenamiento, los astronautas en la ISS han demostrado que es posible usar mucho menos, y que alrededor del 70% de lo que se usa se puede reciclar utilizando los sistemas de recuperación de agua de la ISS . (Por ejemplo, la mitad de toda el agua se usa durante las duchas. [51] ) Se necesitarían sistemas similares en Marte, pero tendrían que ser mucho más eficientes, ya que las entregas robóticas regulares de agua a Marte serían prohibitivamente caras (la ISS se abastece de agua cuatro veces al año). La NASA ha investigado el posible acceso al agua del lugar (congelada o no) mediante perforaciones. [52]
Marte presenta un entorno hostil para la habitación humana. Se han desarrollado diferentes tecnologías para ayudar a la exploración espacial a largo plazo y pueden adaptarse para la habitación en Marte. El récord existente para el vuelo espacial continuo más largo es de 438 días por el cosmonauta Valeri Polyakov , [53] y el mayor tiempo acumulado en el espacio es de 1.111 días por Oleg Kononenko . El tiempo más largo pasado fuera de la protección del cinturón de radiación de Van Allen de la Tierra es de unos 12 días para el aterrizaje en la Luna del Apolo 17. Esto es menor en comparación con el viaje de 1100 días a Marte y de regreso [54] previsto por la NASA posiblemente para tan pronto como el año 2028. Los científicos también han planteado la hipótesis de que muchas funciones biológicas diferentes pueden verse afectadas negativamente por el entorno de Marte. Debido a los niveles más altos de radiación, hay una multitud de efectos secundarios físicos que deben mitigarse. [55] Además, el suelo marciano contiene altos niveles de toxinas que son peligrosas para la salud humana.
La diferencia de gravedad puede afectar negativamente a la salud humana debilitando los huesos y los músculos . También existe el riesgo de osteoporosis y problemas cardiovasculares . Las rotaciones actuales en la Estación Espacial Internacional ponen a los astronautas en gravedad cero durante seis meses, un tiempo comparable a un viaje de ida a Marte. Esto da a los investigadores la capacidad de entender mejor el estado físico en el que llegarían los astronautas que van a Marte. Una vez en Marte, la gravedad superficial es solo el 38% de la de la Tierra. La microgravedad afecta a 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 tira de la sangre hacia abajo. Esto puede tener varios efectos negativos. Una vez que entras en microgravedad, la presión arterial en la parte inferior del cuerpo y las piernas se reduce significativamente. [56] 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 del 17% del plasma sanguíneo, lo que contribuyó a una disminución de la secreción de eritropoyetina . [57] [58] En el sistema esquelético, que es importante para mantener la postura corporal, los vuelos espaciales largos y la exposición a la microgravedad causan desmineralización y atrofia de los músculos. Durante la reaclimatación, se observó que los astronautas tenían una gran variedad de síntomas, incluidos sudores fríos, náuseas, vómitos y mareos. [59] Los astronautas que regresaron también se sintieron desorientados. Una vez en Marte, con su menor gravedad superficial (38% de la de la Tierra), estos efectos sobre la salud serían una preocupación grave. [60] Al regresar a la Tierra, la recuperación de la pérdida ósea y la atrofia es un proceso largo y los efectos de la microgravedad pueden nunca revertirse por completo. [ cita requerida ]
A pesar de que Marte está mucho más alejado del Sol que la Tierra, la superficie de Marte recibe cantidades peligrosas de radiación. El planeta ha perdido su dinamo interior, lo que le ha dado una magnetosfera global más débil que la de la Tierra. Esto, combinado con una atmósfera delgada, permite que una cantidad significativa de radiación ionizante llegue a la superficie marciana. Existen 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 las GCR no cargadas y altamente energéticas. Hay formas de mitigar la radiación solar, pero sin una gran atmósfera, la única solución al flujo de GCR es un blindaje 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. [61]
La nave espacial Mars Odyssey lleva un instrumento, el Experimento del Entorno de Radiación de Marte (MARIE), para medir la radiación. MARIE descubrió que los niveles de radiación en órbita sobre Marte son 2,5 veces más altos que en la Estación Espacial Internacional , o mucho más altos que la lluvia radiactiva global combinada de las miles de pruebas de armas nucleares . La dosis diaria promedio fue de aproximadamente 220 μGy (22 mrad), equivalente a 0,08 Gy por año. [62] Una exposición de tres años a tales niveles excedería los límites de seguridad actualmente adoptados por la NASA, [63] 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. [64] [65] Los eventos solares de protones (SPE) ocasionales 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 cualquier otra observada anteriormente, debido a una tormenta solar masiva e inesperada . [66] La construcción de viviendas bajo tierra (posiblemente en tubos de lava marcianos ) reduciría significativamente la exposición de los colonos a la radiación.
Aún queda mucho por aprender sobre la radiación espacial. En 2003, el Centro Espacial Lyndon B. Johnson de la NASA abrió una instalación, el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA , en el Laboratorio Nacional de Brookhaven , que emplea aceleradores de partículas para simular la radiación espacial. La instalación estudia sus efectos sobre los organismos vivos, así como también experimenta con técnicas de protección. [70] Inicialmente, hubo alguna evidencia de que este tipo de radiación crónica de bajo nivel no es tan peligrosa como se pensaba; y que ocurre la hormesis de la radiación . [71] 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 que se había estimado anteriormente, exponiendo a los astronautas a un mayor riesgo de cáncer y otras enfermedades. [72] Como resultado de la mayor radiación en el entorno marciano, el informe resumido del Comité de Revisión de los Planes de Vuelos Espaciales Humanos 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". [72] 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. [72]
Debido a los retrasos en las comunicaciones, es necesario desarrollar nuevos protocolos para evaluar la salud psicológica de los miembros de la tripulación. Los investigadores han desarrollado una simulación marciana llamada HI-SEAS (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation) que coloca a los científicos en un laboratorio marciano simulado para estudiar los efectos psicológicos del aislamiento, las tareas repetitivas y la convivencia en espacios reducidos con otros científicos durante un máximo de un año. 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. [73]
La terraformación de Marte es el conjunto hipotético de proyectos de ingeniería planetaria que modificarían Marte para permitir que la vida terrestre sobreviva sin protección ni mediación. Se han presentado propuestas para la terraformación de Marte , pero existe un debate considerable sobre su viabilidad y la ética asociada a la terraformación. [74]
No existe consenso sobre el tamaño mínimo viable de una colonia que se requiere para garantizar que no se produzca endogamia. [75] Mediante el modelado matemático del tiempo que las personas pasan trabajando en una colonia, Jean-Marc Salotti concluyó que el número mínimo para una colonia en Marte es 110. [76] Esto es similar a otros estudios sobre los problemas genéticos involucrados en el viaje más largo a Proxima Centauri b (más de 6000 años). [77] Otros estudios, centrados en el asentamiento interestelar, han concluido que las poblaciones mínimas viables o un número deseable de colonos varían de 198 a 10 000. [75] [78]
Para ser autosuficiente, una colonia tendría que ser lo suficientemente grande como para proporcionar todos los servicios vitales necesarios, entre ellos: [76]
Marte requiere menos energía por unidad de masa ( delta V ) para llegar desde la Tierra que cualquier planeta excepto Venus . Usando una órbita de transferencia de Hohmann , un viaje a Marte requiere aproximadamente nueve meses en el espacio. [79] Las trayectorias de transferencia modificadas que reducen el tiempo de viaje a cuatro a siete meses en el espacio son posibles con cantidades incrementalmente mayores de energía y combustible en comparación con una órbita de transferencia de Hohmann, y son de uso estándar para misiones robóticas a Marte. Acortar el tiempo de viaje por debajo de unos seis meses requiere un delta-v mayor y una cantidad creciente de combustible, y es difícil con cohetes químicos . Podría ser factible con tecnologías avanzadas de propulsión de naves espaciales , algunas de las cuales ya han sido probadas a diferentes niveles, como el Cohete Magnetoplasma de Impulso Específico Variable , [80] y los cohetes nucleares . En el primer caso, podría alcanzarse un tiempo de viaje de cuarenta días, [81] y en el segundo, un tiempo de viaje de aproximadamente dos semanas. [12] 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 sólo 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. [82] [83]
Durante el viaje, los astronautas estarían expuestos a la radiación , por lo que necesitarían un medio para protegerlos. La radiación cósmica y el viento solar causan daños en 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 adicional de entre el 1% y el 19% (una estimación es del 3,4%) de 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 son generalmente más grandes. [84]
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Marte tiene una gravedad superficial 0,38 veces mayor que la de la Tierra, y la densidad de su atmósfera es de aproximadamente el 0,6% de la de la Tierra. [85] La gravedad relativamente fuerte y la presencia de efectos aerodinámicos dificultan el aterrizaje de naves espaciales tripuladas pesadas con solo propulsores, como se hizo con los alunizajes del Apolo , pero la atmósfera es demasiado delgada para que los efectos aerodinámicos sean de mucha ayuda para el aerofrenado y el aterrizaje de un vehículo grande. El aterrizaje de misiones tripuladas 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. [86]
Si se supone que se dispondrá de material de construcción de nanotubos de carbono con una resistencia de 130 GPa (19.000.000 psi), se podría construir un ascensor espacial para llevar personas y materiales a Marte. [87] También se ha propuesto un ascensor espacial en Fobos (una luna marciana). [88]
Fobos está orbitando sincrónicamente Marte , donde la misma cara permanece orientada hacia el planeta a ~6.028 km sobre la superficie marciana . Un ascensor espacial podría extenderse desde Fobos a Marte 6.000 km, 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 a Fobos. En total, el ascensor espacial se extendería más de 12.000 km, que estarían por debajo de la órbita areoestacionaria de Marte (17.032 km). Todavía se necesitaría 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 giraría alrededor de Marte a 0,77 km/s, por lo que solo se necesitarían 0,52 km/s de Delta-v para llegar al ascensor espacial. Fobos orbita a 2,15 km/s y la parte más externa del ascensor espacial rotaría alrededor de Marte a 3,52 km/s. [88]
La colonización de Marte requeriría una amplia variedad de equipos, tanto para proporcionar servicios directamente a los humanos como para producir alimentos, combustible, agua, energía y oxígeno respirable, a fin de apoyar los esfuerzos de colonización humana. El equipo necesario incluirá: [12]
Para funcionar, la colonia necesitaría los servicios básicos necesarios para sustentar la civilización humana. Estos tendrían que estar diseñados para soportar el duro entorno marciano y tendrían que ser útiles mientras se lleva un traje EVA (actividad extravehicular) o estar alojados dentro de un entorno habitable para los 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 pueden ser necesarios sistemas automáticos de eliminación de polvo para evitar la exposición humana a las condiciones de la superficie. [36] Si la colonia va a escalar más allá de unas pocas personas, los sistemas también tendrán que maximizar el uso de los recursos locales para reducir la necesidad de reabastecimiento desde la Tierra, por ejemplo reciclando agua y oxígeno y estando adaptados para poder utilizar cualquier agua que se encuentre en Marte, sea cual sea su forma.
Las comunicaciones con la Tierra son relativamente sencillas durante la fase semisolar , cuando la Tierra se encuentra 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 cuenta con satélites de comunicaciones . Si bien estos se desgastarán con el tiempo, es probable que se lancen más orbitadores 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 de unos 3 minutos en el punto de aproximación más cercano (aproximado por el perihelio de Marte menos el afelio de la Tierra) a 22 minutos en la mayor conjunción superior posible (aproximada por el afelio de Marte más el afelio de la Tierra). La comunicación en tiempo real, como las conversaciones telefónicas o el Internet Relay Chat , entre la Tierra y Marte sería muy poco práctica debido a los largos retrasos de tiempo involucrados. La NASA ha descubierto que la comunicación directa puede bloquearse durante unas dos semanas cada período sinódico , alrededor del momento de la conjunción superior cuando el Sol está directamente entre Marte y la Tierra, [92] 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 mínima de datos que es aceptable desde el punto de vista de la misión. En realidad, la mayoría de las misiones a Marte han tenido períodos de apagón de las comunicaciones del orden de un mes. [93]
Un satélite en el punto de Lagrange L 4 o L 5 de la Tierra y el Sol podría servir como estación de 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 completo. Sin embargo, el tamaño y la potencia del equipo necesario para estas distancias hacen que las ubicaciones L4 y L5 sean poco realistas para las estaciones de relevo, y la estabilidad inherente de estas regiones, aunque beneficiosa en términos de mantenimiento de la posición, también atrae polvo y asteroides, lo que podría representar un riesgo. [94] A pesar de esa preocupación, las sondas STEREO pasaron por las regiones L4 y L5 sin daños a fines 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 "flotara" sobre Marte, fuera del plano orbital de los dos planetas. [95] 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 mientras mantiene una comunicación continua entre los dos planetas.
El camino hacia una colonia humana podría ser preparado por sistemas robóticos como los exploradores de Marte Spirit , Opportunity , Curiosity y Perseverance . 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 avances en los vuelos espaciales comerciales , es posible que estos sistemas involucren tanto a propietarios privados como gubernamentales. Estos sistemas robóticos también tienen un costo reducido en comparación con las primeras operaciones tripuladas y presentan menos riesgo político.
Los sistemas cableados podrían sentar las bases para los primeros aterrizajes y bases tripuladas, al producir diversos consumibles, como combustible, oxidantes, agua y materiales de construcción. El establecimiento de los elementos básicos de energía, comunicaciones, refugio, calefacción y fabricación puede comenzar con sistemas robóticos, aunque sea solo como preludio a las operaciones tripuladas.
El módulo de aterrizaje MIP (Mars ISPP Precursor) del Mars Surveyor 2001 debía demostrar la fabricación de oxígeno a partir de la atmósfera de Marte , [97] y probar tecnologías de células solares y métodos para mitigar el efecto del polvo marciano en los sistemas de energía. [98] [ necesita actualización ]
Antes de que se transporte gente a Marte en la infraestructura de transporte marciana prevista para la década de 2020 por SpaceX , se emprenderían primero una serie de misiones de carga robóticas para transportar el equipo , los hábitats y los suministros necesarios. [99] El equipo que sería necesario incluiría "máquinas para producir fertilizantes, metano y oxígeno a partir del nitrógeno atmosférico y el dióxido de carbono de Marte y el hielo de agua del subsuelo del planeta", así como materiales de construcción para construir domos transparentes para las áreas agrícolas iniciales. [100]
En la literatura se ha hecho una diferenciación de las diferentes etapas que abarcaría el poblamiento de Marte:
El auge de los vehículos de lanzamiento reutilizables en la década de 2020 ha reducido sustancialmente el coste del acceso al espacio. 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 baja de la Tierra o 4.020 kg (8.860 lb) a Marte, [102] los cohetes Falcon 9 de SpaceX ya son los "más baratos de la industria". [103] La reutilización de SpaceX incluye el Falcon Heavy y futuros vehículos de lanzamiento basados en metano, incluido el Starship . SpaceX tuvo éxito en el desarrollo de la tecnología reutilizable con Falcon 9 y Falcon Heavy y, a partir de abril de 2024, estaba avanzando rápidamente hacia la reutilización de Starship. Se espera que esto "tenga un impacto importante en el costo del acceso al espacio" y cambie el mercado cada vez más competitivo en los servicios de lanzamiento espacial. [104] [105]
Entre los enfoques alternativos de financiación se podría incluir la creación de premios de incentivo . Por ejemplo, la Comisión Presidencial de 2004 sobre la Aplicación de la Política de Exploración Espacial de los Estados Unidos sugirió que se estableciera un concurso de premios de incentivo, tal vez por parte del gobierno, para el logro de la colonización del espacio. Un ejemplo que se proporcionó fue el de ofrecer un premio a la primera organización que colocara seres humanos en la Luna y los mantuviera durante un período determinado antes de que regresaran a la Tierra. [106]
No se ha recogido ninguna prueba de que en Marte existan recursos abundantes que tengan valor para la Tierra. [75] La distancia entre Marte y la Tierra presentaría un desafío considerable para el posible comercio entre los planetas. [75]
Algunas de las primeras colonias de Marte podrían especializarse en el desarrollo de recursos locales para el consumo marciano, como agua y/o hielo. [ cita requerida ] Los recursos locales también pueden utilizarse en la construcción de infraestructura. [107] Una fuente de mineral marciano que se sabe que está disponible actualmente 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 bien comercial intermarciano durante la colonización podría ser el estiércol, [108] ya que el suelo sería muy pobre para el cultivo de plantas.
La energía solar es una candidata a la energía 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 con el cuadrado de la distancia . Sin embargo, la delgada atmósfera de Marte permitiría que casi toda esa energía llegara 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 similar a un día moderadamente nublado en la Tierra. [109]
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 asteroides capturados del cinturón de asteroides. [110]
16 Psyche , en el cinturón principal, podría tener minerales por un valor de más de 10.000 billones de dólares . El 13 de octubre de 2023, la NASA lanzó el orbitador Psyche , que está previsto que llegue al asteroide en agosto de 2029. [111]
511 Davida podría tener minerales y recursos por un valor de 27 cuatrillones de dólares. [112] El uso de la luna Fobos para lanzar naves espaciales es energéticamente favorable y una ubicación útil desde la cual enviar misiones a los asteroides del cinturón principal. [113]
La explotación minera del cinturón de asteroides de Marte y sus lunas podría ayudar a la colonización de Marte. [114] [115] [116]
Se ha propuesto establecer una primera base en un polo marciano, lo que permitiría el acceso al agua. [117]
Las cuevas proporcionarían naturalmente un cierto grado de aislamiento de los peligros marcianos para los humanos en el planeta. [118] Estos peligros incluyen la radiación, los eventos de impacto y la amplia gama de temperaturas en la superficie. [118]
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 u otras estructuras similares podrían proporcionar contra la radiación y los micrometeoroides. También se sospecha que en las regiones ecuatoriales existe energía geotérmica. [119]
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. [118] Cada una estaba a 60 millas (100 km) de una ubicación ideal para su uso como sitio de aterrizaje y había sido fotografiada en alta resolución por HiRISE . [118]
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 protección completa contra la radiación y sean relativamente fáciles de sellar utilizando materiales del lugar, especialmente en pequeñas subsecciones. [120]
Hellas Planitia es la llanura más baja situada por debajo del punto de referencia geodésico marciano . La presión atmosférica es relativamente más alta en este lugar en comparación con el resto de Marte.
Se ha debatido intensamente sobre la relación entre la presencia humana en Marte y la posible existencia de vida autóctona en Marte. Más fundamentalmente, se ha debatido incluso sobre la propia comprensión de la vida humana en relación con la vida extraterrestre y sus diferentes valores. [121]
Las naves espaciales robóticas que viajan a Marte deben estar esterilizadas, tener como máximo 300.000 esporas en el exterior de la nave, y esterilizarse más completamente si entran en contacto con "regiones especiales" que contienen agua, [122] [123] de lo contrario existe el riesgo de contaminar no solo los experimentos de detección de vida sino posiblemente el planeta mismo.
Es imposible esterilizar las misiones humanas a este nivel, ya que los humanos son anfitriones de típicamente cien billones de microorganismos de miles de especies del microbioma humano , y estos no pueden eliminarse preservando la vida del humano. La contención parece la única opción, pero es un desafío importante en caso de un aterrizaje brusco (es decir, un choque). [124] Se han realizado varios talleres planetarios sobre este tema, pero no hay pautas finales para un camino a seguir. [125] Los exploradores humanos también serían vulnerables a la contaminación de regreso a la Tierra si se convierten en portadores de microorganismos en caso de que Marte tenga vida. [126]
En el Tratado del Espacio Ultraterrestre de las Naciones Unidas de 1967 se determinó que ningún país puede reclamar el espacio o sus habitantes.
La NASA tuvo que hacer frente a 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. [127] En 2017, el presidente Donald Trump prometió que los humanos volverían a la Luna y, finalmente, a Marte, [128] y aumentó el presupuesto de la NASA en 1100 millones de dólares, [129] para centrarse principalmente en el desarrollo del nuevo Sistema de Lanzamiento Espacial . [130] [131]
No se prevé cómo el primer aterrizaje humano en Marte cambiará las políticas actuales en materia de exploración del espacio y ocupación de cuerpos celestes. Dado que el planeta Marte ofrece un entorno desafiante y obstáculos peligrosos que los humanos deberán superar, las leyes y la cultura en el planeta probablemente serán diferentes a las de la Tierra. [132] Con Elon Musk anunciando sus planes de viajar a Marte, no se sabe con certeza cómo se desarrollará a escala nacional y global la dinámica de que una empresa privada sea la primera en poner a un humano en Marte. [133] [134]
Se ha argumentado que colonizar Marte puede desviar la atención de la solución de problemas en la Tierra que también pueden convertirse en problemas en Marte, [135] con el razonamiento de que los planes sobre Marte siempre tienen que ver con los planes que tenemos para la Tierra. [136] Jeff Bezos , fundador de Blue Origin , el competidor de SpaceX en vuelos espaciales comerciales , ha rechazado la colonización de Marte como un mero "Plan B", sugiriendo en cambio preservar la Tierra a través del desarrollo espacial y trasladar toda la actividad industrial pesada al espacio. [137]
Se ha señalado que el impacto del asentamiento humano en Marte, con respecto a la protección planetaria , una cuestión crucial en la exploración espacial, no ha recibido una respuesta exhaustiva. [135]
Se ha argumentado que existen consecuencias físicas y sociales que deben abordarse con respecto a la supervivencia a largo plazo en la superficie de Marte. [136] El expresidente Barack Obama ha caracterizado a Marte como más inhóspito de lo que sería la Tierra "incluso después de una guerra nuclear ", [138] y otros han señalado que la Tierra y los refugios subterráneos en la Tierra aún podrían proporcionar mejores condiciones y protección para más personas de escenarios apocalípticos. [135] La colonización de Marte ha sido llamada un "delirio peligroso" por Lord Martin Rees , un cosmólogo/astrofísico británico y astrónomo real del Reino Unido . [139] Musk ha declarado que permanecer en Marte es un esfuerzo potencialmente mortal que debe ser glorioso para que valga la pena. [140] También se ha argumentado que es mejor dejar la exploración de Marte en manos de las misiones robóticas ya exitosas, ya que las misiones tripuladas son simplemente demasiado caras, peligrosas y aburridas. [135]
En general , se ha hablado de la colonización del espacio como una continuación del imperialismo y el colonialismo [142], especialmente en lo que respecta a la toma de decisiones sobre Marte, y se han cuestionado las razones de la mano de obra colonial [143] y la explotación de la tierra con una crítica poscolonial . Al ver la necesidad de una participación e implementación inclusivas [144] y democráticas de cualquier exploración, infraestructura o colonización del espacio y Marte, muchos han pedido reformas sociológicas drásticas y garantías para prevenir el racismo, el sexismo y otras formas de prejuicio. [145]
La narrativa de la exploración espacial como una " nueva frontera " ha sido criticada como una continuación irreflexiva del colonialismo de asentamiento y el destino manifiesto , continuando la narrativa de la exploración colonial como fundamental para la naturaleza humana asumida . [146] [147] [148]
La perspectiva predominante de la colonización territorial en el espacio ha sido denominada surfacismo , especialmente comparando la defensa de la colonización de Marte frente a la de Venus . [149] [150]
Un posible desafío ético al que se podrían enfrentar 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 los 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 de las raciones a bordo, así como un tratamiento y cuidado especiales. El embarazo afectaría a los deberes y habilidades de la tripulante embarazada. Todavía no se sabe completamente 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 genética. [151] Durante un largo viaje a Marte, es probable que los miembros de una nave puedan tener relaciones sexuales debido a su entorno estresante y aislado. [152]
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 llevar a cabo la exploración humana de Marte y ha establecido estaciones de investigación análogas a 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 primeros exploradores determinen que es posible habitarlos permanentemente.
Elon Musk fundó SpaceX con el objetivo a largo plazo de desarrollar las tecnologías que permitirán una colonia humana autosuficiente en Marte. [133] [153] Richard Branson , en vida, está "decidido a ser parte de la creación de una población en Marte. Creo que es absolutamente realista. Sucederá... Creo que en los próximos 20 años", [a partir de 2012] "llevaremos literalmente a cientos de miles de personas al espacio y eso nos dará los recursos financieros para hacer cosas aún más grandes". [154]
El autor Robert Zubrin ha sido un gran defensor de la exploración y colonización de Marte durante muchos años. Es miembro de la Mars Society y ha escrito varios libros de ficción y no ficción sobre el tema. En 1996 escribió The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must (El caso de Marte: el plan para colonizar el planeta rojo y por qué debemos hacerlo) . Sigue defendiendo la exploración de Marte y del espacio, y su libro más reciente es The Case for Space: How the Revolution in Spaceflight Opens Up a Future of Limitless Possibility (El caso del espacio: cómo la revolución de los vuelos espaciales abre un futuro de posibilidades ilimitadas).
En junio de 2013, Buzz Aldrin , ingeniero y ex astronauta estadounidense , y la segunda persona en caminar sobre la Luna , escribió una opinión, publicada en The New York Times , apoyando una misión humana a Marte y viendo a la Luna "no como un destino sino más como un punto de partida, uno que coloca a la humanidad en una trayectoria para colonizar Marte y convertirse en una especie de dos planetas". [155] En agosto de 2015, Aldrin, en asociación con el Instituto de Tecnología de Florida , presentó un "plan maestro", para consideración de la NASA, para astronautas, con un "período de servicio de diez años", para colonizar Marte antes del año 2040. [156]
Hay críticos del proyecto de colonización de Marte. El politólogo estadounidense Daniel Deudney ha sostenido que una colonia en Marte plenamente desarrollada representa una amenaza existencial para la permanencia de los seres humanos en la Tierra. Su libro Dark Skies: Space Expansionism, Planetary Geopolitics, and the Ends of Humanity (Cielos oscuros: expansionismo espacial, geopolítica planetaria y los fines de la humanidad ) desafía la opinión generalizada entre los defensores de que una colonia en Marte sería favorable a los intereses de los seres humanos en la Tierra. [157] 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 extensión directa de la civilización en la Tierra, en lugar de un nuevo tipo de civilización con objetivos, valores, temores y deseos distintos.
En la ficción, hay algunos ejemplos que ofrecen descripciones detalladas de la colonización de Marte. Entre ellos se incluyen los siguientes:
Mapa interactivo de la topografía global de Marte . Pase el cursor tu ratónsobre la imagen para ver los nombres de más de 60 características geográficas destacadas y haga clic para acceder a ellas. Los colores del mapa base indican elevaciones relativas , según los datos del altímetro láser Mars Orbiter en el Mars Global Surveyor de la NASA . Los blancos y marrones indican las elevaciones más altas (+12 a +8 km ); seguido de rosas y rojas (+8 a +3 km ); el amarillo es0 km ; los verdes y azules son elevaciones más bajas (hasta−8 km ). Los ejes son latitud y longitud ; se indican las regiones polares .Tendría que tirar un montón de cosas antes de empezar a poner gente allí. ... Es un sistema de transporte entre la Tierra y Marte.
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