Regular la temperatura de una base lunar será una tarea muy compleja. La variación térmica es extrema y conseguir controlar la temperatura en el interior, con la menor cantidad de energía posible, será un objetivo muy deseable. Así que, ¿y si se pudiera hacer de forma completamente pasiva?
Regular la temperatura de una base lunar no será fácil
En el espacio, nos podemos encontrar con lugares con temperaturas tremendamente diferentes, en función de si están expuestas a la luz del Sol o no. En la Luna, la temperatura puede variar desde los 121ºC durante el día lunar (que dura dos semanas) hasta los -133ºC durante la noche. Es decir, una variación de 250ºC. Por lo que para regular la temperatura, en el interior de una base lunar en este entorno, haría falta tanto calefacción como refrigeración. Además, en una escala que nunca antes se ha llevado a cabo ni siquiera en la Tierra.
Por lo que, ¿y si hubiera una forma de minimizar esas variaciones? La respuesta, según se plantea en un estudio, podría estar en los materiales de cambio de fase (PCM, por sus siglas en inglés). Los PCMs son conocidos desde hace tiempo y se utilizan en algunas industrias. Se usan para cosas como baterías, plantas de energía solar, bombas de calor e incluso naves espaciales. Lo más interesante es que ya se han usado en nuestro planeta para calentar y enfriar el interior de edificios. Su funcionamiento es muy fácil de entender.
Durante el día (o los períodos cálidos) estos materiales absorben calor y lo emiten durante los períodos fríos. Funcionan como un gigante disipador térmico, por lo que tarda más en calentarse o enfriarse y proporciona aislamiento a cualquier cosa que rodee. Quizá podamos visualizarlo mejor si pensamos en un edificio a al luz del sol. De día, recibe los rayos de luz de la estrella y se calienta. Cuando pasa a estar en sombra, todavía contiene mucha energía térmica, que irá emitiendo poco a poco. En el vacío, esa energía se transmite en forma de luz infrarroja.
La utilidad de los PCM para regular la temperatura de una base lunar
Los PCMs resultan particularmente útiles para este propósito porque pueden absorber o emitir grandes cantidades de energía al cambiar entre fases. Es decir, al pasar de sólido a líquido, o de líquido a gas. Por ejemplo, en el estudio se explica que uno de los PCMs que se podría usar es el n-octadecano. Cambia de estado a 28ºC. Es decir, ligeramente por encima de la temperatura ambiente, por lo que sería perfecto para mantener una sala a una temperatura parecida. Cambiar la temperatura de algo fabricado con PCMs es mucho más difícil.
Eso quiere decir que podría ser más sencillo regular la temperatura en el interior de una base lunar. Los investigadores han utilizado un modelo para entender qué sucedería si se construyese un hábitat lunar que utilizase PCMS en sus paredes. Lo que han visto es que se produce una disminución importante en la cantidad de calor y frío necesario para mantener el interior en un rango de temperaturas que sea cómodo para los seres humanos. En los cálculos también se han tenido en cuenta otros factores, como la reflectividad de la superficie exterior de la pared.
Incluso se ha considerado en qué punto del ciclo solar se encontraría el Sol. Así, los investigadores explican que, en condiciones óptimas, los diseñadores podrían llegar a regular la temperatura de una base lunar de manera completamente pasiva por medio del uso de PCMs. Es algo que resulta muy llamativo pero tiene un inconveniente no menos importante. Es muy difícil que, en la práctica, se den esas condiciones óptimas. Pero, en el fondo, lo interesante es ver de qué manera se puede reducir la energía necesaria para mantener una temperatura estable.
Todavía estamos lejos de que se convierta en realidad
Naturalmente, cualquier ahorro de energía que proporcione el uso de un material en concreto será una buena noticia. Hará que sea más fácil regular la temperatura de unas instalaciones que, especialmente en las primeras etapas, seguramente no tengan demasiada energía a su disposición. En los últimos años se han planteado muchas ideas diferentes sobre cómo podrían construirse esas base lunares. Se ha jugado con ideas como la de utilizar el regolito lunar para poder construir las estructuras que sean necesarias.
Hemos hablado, aquí mismo, de proyectos como Lunar Lantern o incluso el uso de una torre para iluminar los alrededores y, de paso, cumplir con muchas otras funciones. Sin embargo, no está muy claro hasta qué punto sería factible incluir PCMs, por ejemplo, en las paredes de una cueva o de otras estructuras que utilicen los materiales disponibles localmente. La cantidad de PCMs necesaria para controlar la temperatura de un hábitat humano grande puede ser una barrera seria. Con el precio actual, su lanzamiento podría ser demasiado caro.
Las buenas noticias son que, a medida que pasan los años, los materiales mejoran. Hay ventajas claras en el uso de los PCMs en este contexto. Cuesta imaginar que vayan a formar parte de las primeras bases lunares (cuya construcción se espera en la década de 2030 o, como muy tarde, 2040), pero probablemente llegará un momento en el que, en futuros asentamientos lunares, sí se puedan utilizar. Este estudio es, por tanto, un paso en esa dirección y un trabajo más que nos ayuda a entender (e imaginar) los retos de construir un asentamiento lejos de nuestro planeta…
Estudio
El estudio es A. Kachalov, P. Salgado Sánchez, U, Martínez y J. M. Ezquerro; «Preliminary Design of a Space Habitat Thermally Controlled Using Phase Change Materials». Publicado en la revista Thermo el 12 de abril de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
