Un grupo de investigadores ha planteado la construcción de una colonia espacial que podría ser expandida a lo largo del tiempo. Es una alternativa que presenta muchos atractivos frente a la opción más frecuente, la de la colonización de otros mundos, que no sería nada sencilla…

La atractiva idea de una colonia espacial ampliable

En la cultura popular, la idea más frecuente es, sin duda, la de establecer bases permanentes en lugares como la Luna o Marte. La colonización, sin embargo, tiene muchos inconvenientes. Las condiciones en Marte, por ejemplo, distan mucho de ser favorables para un ser humano. Dicho de otro modo, habría que construir un entorno a medida. Eso nos lleva a establecer, directamente, una similitud con una colonia espacial. Por otro lado, esa base permanente estaría en un pozo gravitacional. Es decir, llegar hasta allí requiere más energía que a una colonia espacial.

Plantean construir una colonia espacial ampliable
Concepto artístico de una colonia espacial toroidal, con capacidad para 10.000 personas. Crédito: NASA Ames Research Center

Frente a ello, las estaciones orbitales, como los populares cilindros de O’Neill, podrían estar ubicadas en cualquier lugar del Sistema Solar. Podría ser de cualquier tamaño que podamos gestionar. Cada asentamiento tendría diferentes características, como temperatura, clima, gravedad e incluso duración del día. Sin embargo, todavía estamos muy lejos de poder crear una colonia espacial capaz de acoger a una población permanente. Aunque eso podía cambiar, ligeramente, gracias a un nuevo estudio que describe cómo llevar a cabo esa tarea.

Los investigadores explican cómo se podría construir una colonia espacial, formada por cilindros concéntricos, con capacidad para hasta 8000 personas. Cualquier hábitat que acoja a una población tan grande, tendrá que enfrentarse a algunos de los problemas de la vida en el espacio. Los autores describen cinco de los desafíos que han intentado resolver al plantear la construcción de la colonia: gravedad, protección frente a la radiación, agricultura sostenible, capacidad de crecimiento del hábitat y valor comercial. Resulta de lo más intrigante…

Los retos por superar para construir una colonia espacial

La exposición a largo plazo, a la ausencia de gravedad, es todo un problema para el cuerpo humano. Provoca dificultades en la visión, pérdida de densidad ósea y muscular… Todos los problemas derivados por la ausencia de gravedad se pueden resolver con la ayuda de la gravedad artificial. La mejor forma de simularla es con la fuerza centrífuga, provocada por la rotación. Es una solución muy frecuente que proporciona a los astronautas algo similar a la gravedad. Aunque no se ha puesto en práctica, debería aliviar la mayor parte de problemas asociados con la ausencia de gravedad.

Recreación artística del interior de una esfera de Bernal. Crédito: Rick Guidice – NASA Ames Research Center

Para poder crear un sistema de gravedad artificial es necesario cumplir algunos requisitos. Si la estación es demasiado pequeña, habría una diferencia importante entre la gravedad sentida en la cabeza y pies de una persona. Algo que podría provocar mal de movimiento. No sería especialmente habitable. Además, hay que tener en cuenta la velocidad de rotación. Los investigadores explican que cualquier velocidad superior a 4 revoluciones por minuto también podría provocar el desarrollo de mal de movimiento.

Teniendo en cuenta el límite máximo de velocidad de rotación, y el radio mínimo de la estación, los investigadores obtienen que debería medir al menos 56 metros. Sería tan grande como la Torre de Pisa. Un ser humano sería capaz de vivir en un hábitat así, sin enfrentarse a los síntomas del mal de movimiento ni a las consecuencias la ausencia de gravedad. Pero no es la única complicación a la que hay que hacer frente. La exposición a la radiación, a largo plazo, también es tremendamente peligrosa para un ser humano…

El soporte vital, la temperatura, la radiación…

Una cantidad excesiva de radiación puede provocar un riesgo aumentado de cáncer y daños celulares. La solución es sencilla. Bastaría con cubrir toda la estación con 5 metros de regolito y agua. El agua se encontraría entre el regolito. La capa protectora estaría localizada en una región que los investigadores describen como el escudo. Estaría en el exterior del hábitat y cubierto de paneles solares, que proporcionaría energía a la instalación. La composición del escudo fue elegida, además, por la facilidad para obtener los materiales.

El agua y el regolito están disponibles en lugares con una gravedad baja, como la Luna y los asteroides cercanos a la Tierra. La combinación, además, es un freno fantástico para los rayos cósmicos y la radiación solar. Además de detener la radiación, el escudo también ayudará al sistema de soporte vital al rotar muy lentamente. Algo que permitirá disipar parte del gradiente térmico presente en la estructura del hábitat (por estar un lado iluminado y el otro no). La rotación del escudo sería muy baja, de solo 0.2 rotaciones por minuto.

Con un radiador acoplado en un lado del hábitat, se podría tener una temperatura interior, constante, de unos 27 ºC. Sería correcta tanto para seres humanos como para, por ejemplo, la vegetación. Las granjas estarían ubicadas en los extremos del cilindro, de forma cónica. Tendrían un techo de cristal. Además, recibiría a luz del Sol, de manera uniforme, gracias a la distribución de espejos en su entorno. Los autores calculan que cada habitante de la estación necesitaría unos 300 metros cuadrados de tierra para proporcionarles sustento.

Una colonia espacial ampliable de forma gradual

Los investigadores calculan que el hábitat, expandido a un radio de 224 metros, formado por 52 plantas de 4 metros, con un cilindro interior de 20 metros, tendría la capacidad de albergar a 8000 personas. Pero, en sus primeras etapas, el hábitat no sería capaz de albergar a tanta gente. El cilindro interior, de 20 metros de radio, sería un módulo básico. Permitiría que otros módulos se construyan a partir de él. El proceso de construcción utilizaría una técnica ya conocida: la tensegridad. Un sistema de barras y cuerdas en el que las barras están comprimidas y las cuerdas tensadas.

Una colonia espacial ampliable tendría capacidad hasta para 8000 personas.
Éste es el concepto artístico de un Toro de Stanford. Un hábitat espacial que podría albergar de 10.000 a 140.000 personas. Fue propuesto en 1.975. Crédito: Donald Davis – NASA Ames Research Center

Esa técnica permite a los ingenieros construir estructuras alucinantes. En una colonia espacial, permitiría a los constructores desarrollar una expansión en 6 fases. Podría repetirse indefinidamente sin necesidad de desconectar los sistemas de soporte vital al expandirse. Cada expansión permitiría que se pueda añadir otro cilindro al complejo. En cada paso se puede añadir una gran cantidad de espacio habitable, sin afectar a las vidas de la gente que ya viva en los cilindros que ya se han instalado. Por lo que, económicamente, sería muy interesante.

A fin de cuentas, la parte económica no es una cuestión menor. Cualquier colonia espacial que se plantee, en el futuro, deberá tener muy presente su coste. Otra forma de conseguir que sea económicamente interesante es aprovechar la propia estructura de la colonia. El centro del cilindro podría funcionar como un taller de microgravedad. Permitiría a sus usuarios llevar a cabo trabajo que sea complicado o imposible en un entorno de gravedad. Permitiría procesar, por ejemplo, material o desarrollar nuevos tipos de medicación.

La colonia espacial también sería un buen lugar para el turismo

Otra gran actividad económica, para la colonia espacial, según han explicado los investigadores, sería el turismo. Los diseñadores podrían planear un espacio abierto, central, que estuviese dedicado por completo al entorno de un parque. Su presencia sería importante para la estabilidad psicológica y emocional de los habitantes de la estación. También sería un gran reclamo turístico, que resultaría particularmente útil en las primeras colonias orbitales. A fin de cuentas, como dicen los investigadores, serán una gran atracción por sí mismos.

Recreación artística de cómo sería el interior de un cilindro de O’Neill. Crédito: Rick Guidice, NASA Ames Research Center

Hay que tener presente, sin embargo, que todavía queda un largo camino hasta que se convierta en realidad. El turismo espacial es, todavía, algo que tardará años en llegar. El coste de los lanzamientos espaciales está bajando, pero todavía queda mucho tiempo, y pasos, hasta tener la infraestructura necesaria para poder llevar a cabo, por ejemplo, minería de asteroides. Es poco probable que veamos una colonia espacial en el futuro cercano. Pero, mientras tanto, es interesante ver cómo se va avanzando hacia un futuro más allá de la Tierra.

Tarde o temprano, llegará el momento de tener una presencia permanente más allá de nuestro planeta. A corto plazo, la opción más presente y plausible es la de una pequeña base, tanto en Marte como en la Luna. En algún momento, sin embargo, se planteará la posibilidad de que sea la propia población del planeta, en cantidades más o menos grandes, la que se desplace de forma permanente más allá de nuestro planeta. Para que ese escenario se convierta en realidad, será necesario ver muchas más iniciativas como la de este estudio…

Estudio

El estudio es M. Chen, R. Goyal, M. Majji y R. Skelton; «Design and analysis of a growable artificial gravity space habitat». Será publicado en la revista Aerospace Science and Technology en noviembre de 2020.

Referencias: Universe Today