La colonización del espacio , o colonización del espacio , está más allá de un tema de ficción clásico , un proyecto astronáutico de habitación humana permanente y en gran parte autosuficiente fuera de la Tierra . Está vinculado a la conquista del espacio .
Varios grupos de desarrollo de la NASA , la ESA , agencias espaciales rusas y chinas y otros científicos han estudiado la viabilidad de proyectos de colonias espaciales en varios lugares del Sistema Solar . Aunque determinaron que hay materias primas explotables en la Luna y asteroides cercanos a la Tierra , que la energía solar está disponible en grandes cantidades y que no se necesitan nuevos descubrimientos científicos importantes, evaluaron que 'se necesitarían destrezas de ingeniería técnica , mejores conocimientos de adaptación humana al espacio y, sobre todo, enormes recursos económicos para hacer realidad este tipo de proyectos. Por tanto, casi todos los proyectos se reducen a un nivel teórico de evaluación o incluso se han abandonado.
La única presencia humana permanente en el espacio hoy en día es la de la Estación Espacial Internacional , que, sin embargo, no es autónoma. En 2008, el único proyecto con un plan de financiación era una base permanente de cuatro astronautas en la Luna que utilizaría los recursos locales planificados por la NASA para 2019-2024, pero su presupuesto fue cuestionado en 2010. La ESA, así como la rusa. , Las agencias espaciales japonesas y chinas planean establecer un puesto de avanzada en la Luna después de 2025.
Otros estudios teóricos de colonias espaciales ubicadas en otros satélites naturales , asteroides o planetas como Marte han sido estudiados por científicos, y algunos de ellos creen que las primeras colonias podrían ser estaciones espaciales ubicadas en órbita planetaria o solar. Se han realizado estudios aún más prospectivos y ambiciosos, desde la colonización de las lunas de Júpiter hasta el establecimiento de colonias de cientos de miles de individuos o la terraformación de ciertos planetas, pero estos son aún más teóricos y requerirán mayores conocimientos científicos y técnicos. avances que solo serán posibles a muy largo plazo.
El director de la NASA hasta 2009, Michael Griffin , identificó la colonización del espacio como el objetivo final de los programas espaciales actuales, pero la necesidad de que la humanidad colonice el espacio en un futuro cercano o lejano.No obstante, no es unánimemente aceptado por la comunidad científica , y todavía se está debatiendo sobre este tema.
“La Tierra es la cuna de la humanidad , pero no pasas toda tu vida en una cuna. "
- Constantin Tsiolkovsky , carta dirigida a su amigo, el ingeniero Boris Vorobiev, 12 de agosto de 1911
El concepto de colonización espacial está íntimamente ligado al de los vuelos espaciales , la astronáutica y la conquista del espacio y se basa en los mismos padres fundadores.
El pionero de la astronáutica rusa , Constantino Tsiolkovsky , fue el primero en evocar el concepto de colonización espacial de una manera científica en su 1903 libro , el cohete en el espacio cósmico , en el que describe el uso del espacio. ' La energía solar , la gravedad artificial por la rotación y el uso de un invernadero para crear un ecosistema cerrado. También fue el primero en concebir el proyecto del ascensor espacial en su libro de 1895 Especulaciones sobre la Tierra y el Cielo y sobre Vesta . Resume su perspectiva sobre el futuro de la humanidad en una de sus citas más famosas:
“La Tierra es la cuna de la humanidad, pero no pasas toda tu vida en una cuna. "
El físico alemán Hermann Oberth propuso en 1923 el uso de estaciones orbitales permanentes y viajes interplanetarios en un libro que fue su tesis doctoral rechazada como utópica por la Universidad de Múnich pero aceptada por la Universidad Babeş-Bolyai de Rumanía el mismo año.
El científico esloveno Herman Potočnik es el primero en diseñar una estación orbital en forma de rueda colocada en órbita geoestacionaria . Uno de los antiguos asistentes de Oberth, el astronauta Wernher von Braun , retomó en 1952 las ideas de Potočnik con el proyecto de una estación espacial en forma de rueda que gira sobre sí misma para asegurar una gravedad artificial de 75 metros de diámetro que sirva de puesto de avanzada y base. campamento para una instalación permanente en la Luna en la región de Sinus Roris y para la exploración de Marte . El estadounidense Robert Goddard , otro padre de la astronáutica, es el primero en plantear la idea de utilizar un arco espacial de propulsión nuclear para salvar a la humanidad de un Sol moribundo y llevarla a otro sistema planetario . El miedo a la crítica científica le hizo colocar el manuscrito en un sobre cerrado y no se publicó hasta 50 años después. El uso de recursos extraterrestres para la conquista del espacio también fue explicado por Goddard en 1920.
El astrofísico suizo Fritz Zwicky en 1948 y el astrónomo estadounidense Carl Sagan en 1961 son los primeros en plantear la idea de una terraformación para transformar las condiciones de vida de un mundo para que la humanidad pueda colonizarlo. El físico inglés Freeman Dyson propuso en 1960 el concepto de que una civilización avanzada podría haber rodeado completamente su estrella con hábitats espaciales o asteroides, creando así una esfera de Dyson .
En 1975 la NASA publicó una serie de estudios sobre el tema, realizados en colaboración con varias universidades. Este informe estima que para que la colonización espacial sea posible, se deben considerar miles de lanzamientos, lo que requeriría un sistema de lanzamiento mucho más económico que los cohetes consumibles de la época. Es en este contexto que se desarrolló el transbordador espacial estadounidense , inicialmente un lanzador reutilizable , pero que finalmente solo será parcialmente reutilizable debido a los costos de desarrollo y las restricciones presupuestarias tras el final gradual de la carrera hacia el espacio después de la conquista de la Luna .
El físico estadounidense Gerard K. O'Neill , en su libro de 1977 The High Frontier: Human Colonies in Space , desarrolla la idea de una colonización masiva con hábitats espaciales gigantes.
Después de una pausa debido al cese de la carrera espacial que estaba vinculada a la Guerra Fría , el concepto de colonización espacial se vuelve menos ambicioso pero más realista, con el establecimiento de la estación espacial internacional de bases permanentes en la Luna y luego en Marte por la creación de un programa a medio y largo plazo de la NASA y la ESA. Los científicos también han estudiado muchos otros proyectos de colonización del Sistema Solar durante décadas, pero ninguno ha recibido financiación como la de la NASA.
La construcción de colonias en el espacio requiere mano de obra, alimentos, materiales de construcción, energía, transporte, comunicaciones, un entorno viable que incluya protección contra la gravedad y la radiación . Para ser viable, una colonia debe estar ubicada de tal manera que facilite el acceso a estos diferentes recursos. Las siguientes partes desarrollan los puntos estudiados por los estudios de científicos y diferentes agencias espaciales.
Desde los inicios de la conquista del espacio y los primeros cohetes en la década de 1960 , la tecnología de acceso al espacio desde la Tierra no ha evolucionado de manera importante, y sigue basándose en lanzadores espaciales que se pueden consumir fuera de la Tierra. Transbordador espacial estadounidense que se detuvo su servicio en 2011. Las tecnologías actuales permiten obtener un índice constructivo, es decir, la relación entre la masa de las estructuras y la masa de los propulsores , del orden del 10%. Poner cargas que van desde unas pocas toneladas hasta unas pocas decenas de toneladas como máximo en órbita baja , conduce a lanzadores con varias etapas, que pueden pesar cientos de toneladas en el despegue. La masa de la carga útil es solo un pequeño porcentaje de la masa de despegue del lanzador. La masa a la que un lanzador puede dar la velocidad de lanzamiento que permite escapar de la atracción terrestre, es decir, 11 km / s , es de 4 a 5 veces menor que el rendimiento en órbita baja que requiere 8 km / s , esto que multiplica el costo por kg en consecuencia.
Actualmente, el coste es de varios miles de euros por kg puesto en órbita, sin incluir los costes de desarrollo del lanzador. El cohete Ariane 5 puede enviar 20 toneladas a órbita baja por un costo de lanzamiento de alrededor de 150 millones de euros, o 7.500 euros por kg de carga útil. Para el repostaje de la estación espacial internacional en órbita baja , esto asciende a 11.300 euros por kg para el buque Russian Progress a 43.000 euros por kg para el vehículo de transferencia automática europeo . Se necesitan 14.000 euros para enviar cargas útiles ligeras a una órbita baja con el futuro lanzador Vega . Para enviar una carga útil de más de 100 toneladas a una órbita baja, o 47 toneladas a la luna, debe construir un cohete gigantesco con tanques grandes para almacenar combustible y oxidante . Un ejemplo de un cohete de este tipo es el lanzador Saturn V, que por sí solo costó un tercio del presupuesto del programa de desarrollo y lanzamiento de Apollo , más de $ 6.4 mil millones en ese momento.
A pesar de estas altas cifras, el costo de lanzamiento es marginal en el costo total de ciertas misiones espaciales, aparte de los costos de desarrollo del lanzador. Por ejemplo, el costo de 422 millones de dólares del lanzador del muy caro Titán IV representa solo el 13% del presupuesto de 3.270 millones de dólares para la misión Cassini-Huygens .
Sin embargo, el costo del transporte a la órbita de la Tierra y más allá se considera uno de los principales límites de la exploración espacial según la NASA, que cree que resolverá el problema utilizando cohetes mucho más ligeros utilizando nuevos materiales, o utilizando para la colonización el recursos de planetas, lunas o asteroides con una gravedad mucho menor que la de la Tierra y, por lo tanto, costos reducidos de transporte según lo estudiado por Robert Zubrin o O'Neill y la NASA. También hay planes teóricos a muy largo plazo para construir un ascensor espacial , pero quedan muchos problemas por resolver.
Transporte en el sistema solarLos medios de transporte que utilizan recursos externos a la Tierra para la propulsión reducirían los costos de manera significativa. Los combustibles enviados desde la Tierra costarían demasiado incluso con las innovaciones descritas anteriormente. Otras tecnologías como el anclaje espacial , el VASIMR , el motor de iones , la llamarada solar térmica , la vela solar y el cohete térmico nuclear pueden reducir potencialmente el problema de los costos y el tiempo de transporte una vez en el espacio. La propulsión VASIMR podría reducir el tiempo de transporte entre la Tierra y Marte , que actualmente es de dos años, a solo 39 días.
En la Luna, una posibilidad que la NASA está explorando es construir una catapulta electromagnética para lanzar materias primas a instalaciones en órbita a un costo mucho menor que las materias primas enviadas desde la Tierra. Según estudios teóricos de Jerome Pearson, consultor de la NASA, se podría utilizar un ascensor espacial lunar . A diferencia del Earth Space Elevator , se puede construir con las tecnologías existentes, pero aún no se ha establecido un programa de construcción.
Para abastecer las colonias orbitales, lanzar materiales desde la Tierra sería muy caro, también científicos, como Robert Zubrin , piensan en traer las materias primas de la Luna, Ceres , asteroides cercanos a la Tierra , Fobos o Deimos , donde las fuerzas gravitacionales son muy inferior y donde no hay atmósfera ni biosfera dañina. Las colonias de la Luna y Marte podrán utilizar los recursos locales, aunque la Luna tiene cantidades insuficientes de hidrógeno , carbono y nitrógeno, pero mucho oxígeno , silicio y metales. Los asteroides cercanos a la Tierra contienen grandes cantidades de metales, oxígeno, hidrógeno y carbono, así como algo de nitrógeno, pero no lo suficiente como para evitar el suministro de la Tierra. Más lejos, los asteroides troyanos parecen tener un alto contenido de hielo de agua y otros materiales volátiles.
La energía solar , abundante y confiable en la órbita de la Tierra, es comúnmente utilizada por los satélites y la Estación Espacial Internacional en la actualidad. No hay noche en el espacio, ni nubes , ni atmósfera que bloquee la luz del sol . La energía solar disponible en vatios por metro cuadrado a cualquier distancia d del Sol se puede calcular mediante la fórmula E = 1366 / d 2 ; d se mide en unidad astronómica .
Se necesitarán grandes estructuras para convertir la energía solar en electricidad para los pioneros. En la Tierra, el consumo promedio de los países desarrollados es de 2 a 6 kilovatios hora por persona (o 10 megavatios hora por persona por año), las necesidades en el espacio sin duda serán mucho mayores, dos paneles solares de la estación espacial internacional de ocho pueden ya satisfacen las necesidades de una treintena de viviendas terrestres medias. Entre 1978 y 1981, el Congreso de los Estados Unidos autorizó a la NASA y al DOE a estudiar el concepto. Están organizando el Programa de Evaluación y Desarrollo de Satélites de Generación de Energía, que sigue siendo el estudio más completo jamás realizado sobre el tema. Particularmente en gravedad cero , la luz solar se puede usar directamente con hornos solares hechos de telas de alambre ultraligero que pueden generar temperaturas de varios miles de grados o reflejar la luz solar en los cultivos, todo prácticamente sin costo. La energía podría incluso ser un producto de exportación para colonias espaciales utilizando una transmisión de energía inalámbrica por rayos de microondas desde el orbital solar central a la Luna o la Tierra.
La Luna tiene noches de dos semanas, pero las áreas de los polos lunares tienen sol permanente. Marte está más lejos del Sol y en ocasiones sufre tormentas de polvo que atenúan levemente la intensidad de su radiación. Sin embargo, su atmósfera filtra la radiación solar menos que la de la Tierra, lo que permite esperar un uso de la energía solar con una eficiencia del mismo orden, además de una mayor regularidad de la insolación.
La energía nuclear , por tanto, seguiría siendo una alternativa para la energía continua en estos cuerpos celestes, pero no hay mineral de uranio todavía no se ha detectado, que proporcionaría la materia prima de la Tierra según lo previsto misiones a Marte por la NASA. El desarrollo de la fusión nuclear sería una ventaja para las colonias, ya que el helio 3 está presente en muchos cuerpos del Sistema Solar, incluida la Luna, en regolitos de superficie y gigantes gaseosos . Una de las grandes dificultades de utilizar la energía solar térmica o la energía nuclear en entornos con poca o ninguna atmósfera será la de dispersar el inevitable calor generado por el ciclo de Carnot . Esto requeriría grandes superficies radiantes para dispersar el calor mediante radiación infrarroja .
En comparación con otras necesidades, la comunicación es fácil para la órbita terrestre o lunar, y la mayoría de las comunicaciones actuales ya se realizan a través de satélites . Sin embargo, las comunicaciones con Marte y más allá sufrirán retrasos debido a la propagación de la luz y otros fenómenos de ondas . Para Marte , esto representa de 3 a 22 minutos dependiendo de su proximidad a la Tierra (para comunicaciones simples sin respuesta) y más tiempo para colonias más distantes. Las comunicaciones con colonias ubicadas alrededor de otras estrellas ascenderían a años para las más cercanas.
Una relación de supervivencia entre organismos, su hábitat y un entorno extraterrestre se puede efectuar de tres formas diferentes, o mediante una combinación de estas:
Como las dos últimas soluciones todavía pertenecen al ámbito de la ciencia ficción o la teoría, el sistema de soporte vital es la solución inmediata. De hecho, los colonos necesitarán aire , agua , comida , gravedad y temperatura adecuada para sobrevivir largos períodos de tiempo. En la Tierra, la biosfera proporciona todo esto. En las instalaciones espaciales, un sistema relativamente pequeño y de circuito cerrado tendrá que reciclar todos los elementos necesarios para la vida sin ningún posible fallo. La NASA y la ESA están investigando las diversas posibilidades de los sistemas de soporte vital que van mucho más allá en términos de reciclaje de residuos de lo que se utiliza actualmente en la Estación Espacial Internacional.
El sistema de soporte vital actual más cercano es seguramente el del submarino nuclear . Utiliza sistemas mecánicos para satisfacer las necesidades humanas durante meses sin salir a la superficie. Sin embargo, estos submarinos liberan dióxido de carbono aunque reciclan oxígeno . El reciclado de CO 2 se ha contemplado en la literatura utilizando la reacción de Sabatier o la reacción de Bosch .
Para las misiones marcianas, la NASA proporciona tres sistemas de soporte vital redundantes para evitar cualquier falla crítica . Dos se basan en sistemas de purificación y transformación química como los que se utilizan en el transbordador espacial . El tercero utiliza plantas cultivadas localmente para producir agua y oxígeno para los astronautas, pero la última tecnología aún no se ha validado.
El proyecto Biosphere II en Arizona demostró que una biosfera pequeña, compleja, confinada y creada por el hombre podría sustentar a 8 personas durante al menos un año, aunque había muchos problemas. Después de un año, cuando la misión iba a durar dos años, la Biosfera II tuvo que reponerse con oxígeno.
Más allá de la Biosfera II, las estaciones de investigación en entornos hostiles, como la base Amundsen-Scott en la Antártida o la Estación de Investigación Ártica Flashline Mars en la isla Devon , también pueden proporcionar experiencia en la construcción y operación de puestos de avanzada en otros mundos. La Estación de Investigación del Desierto de Marte , mantenida por la Sociedad de Marte , es un hábitat construido especialmente en el desierto de Utah . Para este último, si el terreno se parece al de Marte , las temperaturas son mucho más cálidas y el clima circundante no es el más inhóspito de la Tierra.
La NASA ha identificado 45 riesgos, en 16 disciplinas, asociados con la salud, la seguridad y el desempeño de una tripulación durante una misión espacial y, por lo tanto, también afectan a los colonos en el espacio o en un planeta de baja gravedad que requiera hábitat. Los principales riesgos enumerados se refieren a:
Los efectos perjudiciales para un organismo humano que vive en ingravidez durante un largo período de tiempo se han demostrado gracias a las largas estancias en las estaciones orbitales Salyut , Mir e ISS de cosmonautas como Valeri Polyakov (14 meses seguidos a bordo del Mir y 678 días acumulados en el espacio), Sergei Avdeyev (748 días) o Sergei Krikaliov (803 días).
Si bien la enfermedad espacial causa efectos a corto plazo como desorientación o trastornos digestivos leves, la adaptación humana al espacio y la ausencia de gravedad durante estadías prolongadas es más problemática. En particular, hay una pérdida de masa muscular, la aparición de osteoporosis y una disminución de la eficacia del sistema inmunológico .
En una situación de microgravedad o ingravidez, el sistema musculoesquelético ya no está sujeto a las limitaciones que le impone la gravedad en la Tierra, provocando su progresivo deterioro. Después de un vuelo espacial, se observan cambios en el balance de calcio que se vuelve negativo como resultado de una reducción en la absorción intestinal de calcio y un aumento en la excreción digestiva y urinaria. Los efectos sobre la densidad mineral ósea son muy variables pero la osteoporosis es más importante en los huesos de la parte inferior del cuerpo, que habitualmente en carga, la pelvis, las vértebras lumbares y el cuello femoral. El ejercicio físico por sí solo no parece suficiente para mantener constante la masa ósea y se están evaluando medidas farmacológicas.
Asimismo, la musculatura esquelética , menos estresada, también se deteriora con la aparición de atrofia muscular, una disminución de la fuerza y potencia máxima, lo que lleva a una disminución de las capacidades funcionales y un aumento de la fatigabilidad de los músculos de las extremidades. Para limitar el daño muscular, parecería que el método más eficaz son los ejercicios físicos de resistencia de alta intensidad, realizados durante cortos períodos de tiempo pero repetidamente a lo largo del día.
La solución ideal para las colonias ubicadas en hábitats espaciales es el establecimiento de gravedad artificial mediante rotación o aceleración. El efecto fisiológico , por otra parte, es desconocido para los colonos ubicados en mundos con una gravedad menor que la de la Tierra como la Luna o Marte y el problema no puede resolverse tan fácilmente como para una instalación ubicada en el espacio. Los medios para evitar cualquier problema de salud serían la formación intensiva o el uso de centrifugadoras . Una evolución fisiológica de los astronautas sometidos a la ingravidez a muy largo plazo, incluso toda su vida desde su nacimiento o durante varias generaciones, podría ser, según la ESA, una atrofia de las piernas que habrían perdido la movilidad, pero de los brazos. lo que mantendría una musculatura comparable a la de un humano todavía sujeto a la atracción de la tierra. Los biólogos y neurofisiólogos de la ESA señalaron que la supervivencia a largo plazo en gravedad cero era un problema menor que regresar a la Tierra después de una estancia muy larga.
Uno de los peligros naturales más peligrosos para los astronautas es la exposición a la radiación espacial, que es uno de los principales obstáculos para la exploración humana del Sistema Solar. Esta radiación proviene principalmente de partículas emitidas por la radiación solar , los rayos cósmicos y el cinturón de Van Allen que rodea la Tierra. El efecto negativo de la radiación en la salud de los astronautas será aún más importante a medida que los vuelos espaciales largos se alejen de la órbita terrestre baja ofreciendo cierta protección.
Las partículas emitidas por esta radiación envían energía suficiente para modificar las moléculas de ADN , que pueden causar diferentes daños en función de la intensidad y duración de la exposición. En dosis bajas, no hay peligro, las células muertas son reemplazadas naturalmente por células nuevas. Por otro lado, durante una exposición particularmente prolongada o intensa, se exceden las capacidades de reparación del ADN y las células se dañan o mueren, lo que conduce a problemas de salud a corto o largo plazo.
La exposición a la radiación espacial depende de factores como la altitud, el grado de protección del astronauta, la duración de su misión, la duración e intensidad de la exposición y el tipo de radiación. La vulnerabilidad de un individuo a la radiación depende de su sensibilidad a la radiación, su edad, sexo y salud general; también pueden estar implicadas otras variables, como la ingravidez o la temperatura corporal.
Algunas afecciones agudas, como cambios en la sangre o problemas digestivos (diarrea, náuseas, vómitos) pueden ser leves y curar espontáneamente. Otros pueden ser mucho más graves y causar la muerte. La exposición a la radiación no suele causar efectos agudos, excepto cuando se expone a grandes erupciones solares que producen niveles muy altos de radiación y que pueden ser fatales. El principal problema es la exposición crónica a la radiación espacial que produce efectos a largo plazo como cataratas , infertilidad , cáncer e incluso envejecimiento prematuro. Un efecto observado, pero aún no estudiado científicamente, es que el 80% de los hijos de astronautas, independientemente de su nacionalidad, son niñas. Este efecto ya se había observado en pilotos de combate y estaría relacionado con la radiación o las microondas. Los hijos de los astronautas, sin embargo, no tenían problemas de salud graves.
El establecimiento de estándares para los límites de dosis de radiación a los que pueden estar expuestos los astronautas es objeto de estudio del comité internacional que se ocupa de cuestiones médicas relativas a los astronautas en la Estación Espacial Internacional , integrado por el Grupo Multilateral de Actividades Médicas y su grupo. trabajo de radiación. Los estándares se establecen siguiendo las recomendaciones establecidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica y el Consejo Nacional de Protección y Medidas Radiológicas . Si un astronauta excede el límite de dosis establecido para la duración de su carrera, los vuelos espaciales están prohibidos. Los límites de exposición a la radiación para intervalos de treinta días y un año están destinados a prevenir efectos agudos, mientras que los límites de toda la carrera están destinados a proteger contra efectos a largo plazo.
Las agencias espaciales deben estudiar los riesgos involucrados y desarrollar tecnologías de protección adecuadas.
Las instalaciones deben estar rodeadas de escudos para absorber la radiación. Esto se puede hacer en la Luna, Marte o asteroides usando regolitos locales o construyendo instalaciones subterráneas. El blindaje de las naves interplanetarias y las estaciones orbitales planteará más problemas porque representa un peso adicional significativo y, por lo tanto, un costo, y debe ser eficiente y ligero. Si bien un escudo de unos pocos centímetros de espesor puede limitar la exposición a las partículas de las erupciones solares, se requerirían escudos de varios metros de espesor para detener los rayos cósmicos mucho más energéticos, una solución que actualmente parece poco realista. Existen conceptos más exóticos, como la creación de una especie de magnetosfera en miniatura capaz de proteger a los astronautas de la radiación.
Para asegurar una dieta adaptada a los futuros colonos, imprescindible para misiones espaciales de larga duración, los especialistas deben estudiar primero las modificaciones ambientales resultantes de los vuelos espaciales y determinar las necesidades específicas influenciadas por las numerosas modificaciones fisiológicas observadas durante las estancias en el espacio. Ahora es evidente que el estado nutricional se altera durante y después de los vuelos espaciales de larga duración. En la mayoría de los astronautas, la ingesta de energía es particularmente baja, asociada con una ingesta insuficiente de vitaminas y minerales . También hay una disminución de la hemoglobina , MVV y glóbulos rojos que podría deberse a un trastorno del metabolismo del hierro relacionado con la microgravedad. Se pueden usar suplementos nutricionales para limitar estos efectos, pero se necesita más investigación. El suministro de macronutrientes puede garantizarse satisfactoriamente a bordo de los buques, pero un suministro adecuado de micronutrientes sigue siendo un problema por resolver. El problema se agravará en las colonias espaciales más distantes de la Tierra y una independencia alimentaria capaz de satisfacer todas las necesidades nutricionales de sus habitantes será sin duda una cuestión de supervivencia en caso de un problema de importación. Como se desconocen los efectos a largo plazo de gravedades débiles como la de la Luna o Marte , los requisitos nutricionales exactos de los humanos en estos mundos también son teóricos y solo pueden extrapolarse a partir de experimentos realizados en la órbita de la Tierra.
La vida en una colonia requerirá estrés y adaptación psicológica a las nuevas condiciones de vida. La NASA cree que la seguridad de la tripulación y el buen funcionamiento de una misión de larga duración podrían verse seriamente amenazados en caso de falla psicológica humana, como errores en la realización de tareas importantes, problemas de comunicación y dinámica de vuelo . Grupo dentro de la tripulación, crítico estrés psicológico después de una estancia en un espacio confinado o trastornos crónicos del sueño . Son numerosos los casos de tripulaciones que han tenido problemas para cooperar y trabajar juntas o con controladores terrestres, ya sea en programas espaciales estadounidenses o rusos. Los problemas de relación y la mala comunicación ya han dado lugar a situaciones potencialmente peligrosas, como que los miembros de la tripulación se nieguen a hablar entre ellos o comunicarse con tierra cuando realizan operaciones críticas.
Los factores de riesgo son inadaptación psicológica, problemas con el sueño y el ritmo circadiano , problemas con la interfaz humano / sistema, afecciones neuropsiquiátricas como el síndrome ansio-depresivo .
Este fallo en la actuación humana puede deberse a un desajuste psicológico frente al estrés inherente a los vuelos espaciales. Las causas de este estrés son los riesgos potenciales asociados con la misión y vivir en un entorno confinado y aislado. Este estrés puede verse incrementado por la monotonía y el aburrimiento, especialmente a nivel alimentario, por problemas de autonomía y dependencia de los demás, por la promiscuidad , por la separación con familiares y amigos, por la duración del vuelo, por incompatibilidades y tensiones interpersonales, por tensiones mecánicas. fallas del vaso, por mala comunicación, por alteraciones del sueño o aislamiento social.
La interrupción de los ciclos circadianos , la degradación aguda y crónica de la calidad y cantidad del sueño son un riesgo bien conocido de los vuelos espaciales que provocan fatiga, reducción del rendimiento y aumento del estrés. Todos los estudios sobre el sueño en el espacio han demostrado que la duración media del sueño se reduce a 6 horas diarias, o incluso menos al realizar intervenciones mayores o en una emergencia. La calidad del sueño de los astronautas en el espacio también se ve afectada. Los medicamentos que se administran con mayor frecuencia son los hipnóticos . Estos problemas pueden disminuir gravemente el rendimiento cognitivo de la tripulación, lo que plantea riesgos para su seguridad y el éxito de la misión.
Las soluciones a considerar para limitar este riesgo son la implementación de rigurosos criterios de selección de la tripulación antes de una misión. Una vez en vuelo, la monitorización discreta de los niveles de estrés, las estrategias de ajuste y afrontamiento, el rendimiento y el sueño con un protocolo preciso para el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades psicológicas y conductuales que puedan surgir es fundamental para asegurar un sueño de calidad, configurar una distribución precisa y planificación de cargas de trabajo.
El tratado espacial ya limita el uso del espacio y los cuerpos celestes con fines militares o la apropiación de los recursos de un planeta. La Luna, por ejemplo, se considera res communis .
El espacio y los planetas están sujetos por este tratado al derecho internacional público (artículo II) mientras que los colonos están sujetos a la ley de la nación propietaria del buque o base donde residen (artículo VIII), como es el caso de los buques en aguas internacionales. . El derecho espacial , regido por la Asamblea General de las Naciones Unidas , regula muchos aspectos del uso del espacio y los recursos, como la resolución 47/68 sobre los Principios sobre el uso de fuentes de energía nuclear en el espacio ultraterrestre o sobre la cooperación internacional en la exploración y utilización del espacio ultraterrestre en beneficio y beneficio de todos los Estados.
El 17 de diciembre de 2020, la NASA y la ONU , a través de UNOOSA , firmaron un memorando de entendimiento destinado al uso pacífico y colaborativo del espacio.
La reproducción de humanos en el espacio sigue siendo un tema tabú para las agencias espaciales, pero también plantea muchas limitaciones físicas y biológicas y será esencial para la supervivencia a largo plazo de las colonias. La reproducción en el espacio ya se ha experimentado muchas veces en multitud de especies de insectos, peces, anfibios y mamíferos con éxito, pero también con algunos fallos que han revelado que la gravedad es un factor importante en la reproducción.
Por ejemplo, los experimentos han demostrado que era necesario un período de gravedad 3 horas después de la fertilización para asegurar la simetría bilateral en las larvas de rana. Los huevos de gallina no pudieron ser fertilizados en órbita y los experimentos en tritones, Waltl's Pleurodèle , llevados a cabo en 1996 y 1998 por los astronautas Claudie Haigneré y luego Léopold Eyharts a bordo de la estación Mir durante las misiones franco-rusas CASSIOPEE y luego PEGASE, mostraron la aparición de anomalías durante fertilización y desarrollo embrionario. En un experimento soviético, “5 ratas hembras y 2 machos permanecieron en órbita durante 19 días, sin parir después de su regreso a la Tierra. Pero no es seguro que copularan ”, pudiendo la microgravedad dificultar el acoplamiento en las posiciones habituales a los animales.
Por otro lado, el pez Oryzias latipes se reprodujo con éxito en 1994, con el nacimiento de 8 alevines a pesar de algunos fallos debido a la dificultad de los animales para posicionarse durante el apareamiento. Habiéndose producido una gravedad artificial "en una centrífuga a bordo del transbordador en septiembre de 1992", la NASA pudo obtener "el nacimiento de 440 renacuajos perfectamente formados".
El intento de concebir un hijo de forma natural se intentó en 1982 a bordo del Salyut 7 mediante una relación sexual entre la cosmonauta Svetlana Savitskaya y uno de los otros dos ocupantes masculinos de la estación, pero no se concibieron niños. La posibilidad en sí misma de poder llevar a cabo relaciones sexuales en el espacio también ha sido estudiada informalmente por la NASA, que siempre ha desmentido los hechos durante un vuelo del transbordador de 1996 según un científico de la agencia que reveló que el experimento habría sido un fracaso. éxito.
En 2002 , el antropólogo John H. Moore estimó que una población de 150 a 180 individuos permitiría una reproducción normal durante 60 a 80 generaciones, o alrededor de 2000 años.
Una población mucho más pequeña, de dos mujeres, por ejemplo, sería viable siempre que se dispusiera de embriones humanos traídos de la Tierra. El uso de un banco de esperma también permitiría una población inicial más baja con una consanguinidad insignificante. No obstante, podrían surgir algunos problemas éticos .
Los investigadores en biología tienden a adoptar la regla "50/500" emitida por Franklin y Soulé . Esta regla dice que una población base (N e ) de 50 individuos es necesaria a corto plazo para evitar un nivel inaceptable de endogamia mientras que a largo plazo es necesaria una población N e de 500 individuos para mantener una buena diversidad genética . La recomendación corresponde a una consanguinidad del 1% por generación, que es la mitad del máximo tolerado por los criadores de mascotas contemporáneos . El valor intenta equilibrar la tasa de ganancia de la variación genética debida a mutaciones con la tasa de pérdida debida a la deriva genética .
El tamaño efectivo de la población N e depende del número de hombres N m y mujeres N f en la población según la fórmula:
La NASA estimó que una colonia de menos de 100.000 no podría ser independiente y necesitaría el apoyo continuo de la Tierra.
La autorreproducción es opcional, pero puede permitir un desarrollo mucho más rápido de los asentamientos, al tiempo que elimina el costo y la dependencia en relación con la Tierra. Incluso podría estipularse que el establecimiento de tal colonia sería el primer acto de autorreproducción de la vida terrena.
Las fórmulas intermedias incluyen colonias que solo necesitan información de la Tierra (ciencia, ingeniería, entretenimiento, etc.) o colonias que solo necesitarán suministros de luz como circuitos integrados , drogas , energía, ADN o herramientas específicas.
La creación de buques robots autorreplicantes para acelerar el asentamiento también se discutió desde un punto de vista teórico mediante la reutilización del constructor universal de John von Neumann en el proyecto Daedalus .
La ubicación de las primeras colonias espaciales en el Sistema Solar es un punto de frecuente controversia entre los defensores de la colonización espacial. Las ubicaciones de las colonias pueden estar en el suelo o en el subsuelo de un planeta , un satélite natural o un asteroide, pero también en órbita alrededor de la Tierra , el Sol , otro objeto celeste o ubicadas en un punto de Lagrange . La estrategia actual de exploración y colonización es, para Estados Unidos , el establecimiento de una base permanente en la Luna para experimentar con nuevos sistemas y tecnologías astronáuticas, pero también para utilizar los recursos del satélite natural de la Tierra para facilitar la exploración de Marte mediante misiones tripuladas, que sería un primer paso. La estación espacial internacional se utilizará para estudiar los efectos nocivos de las largas estancias en el espacio sobre los astronautas y para desarrollar medidas para combatirlos. La búsqueda de planetas extrasolares habitables también se ha convertido en un objetivo oficial. Uno de los objetivos declarados del gobierno de los Estados Unidos es buscar nuevos recursos en otros planetas para facilitar la exploración del Sistema Solar, pero también para promover sus intereses científicos, económicos y de seguridad, al tiempo que promueve la cooperación internacional. La Unión Europea y Rusia están planeando la misma estrategia, ambas también favoreciendo la cooperación internacional ante los enormes recursos requeridos.
La estación espacial internacional, cuya construcción se inició en 1998, ha permitido una presencia humana permanente en el espacio desde el 2 de noviembre de 2000, fecha de la primera expedición . Se encuentra en órbita terrestre baja a una altitud de 350 km . La construcción de la estación se completará en 2015 y se mantendrá en funcionamiento hasta al menos 2020. La estación, que cuenta con una tripulación de tres, albergará a seis personas para utilizar plenamente sus capacidades de investigación científica. La construcción se lleva a cabo mediante la cooperación internacional entre 16 naciones entre las que se encuentran Estados Unidos , Rusia , Japón , Canadá , los once países europeos que conforman la ESA y Brasil . En junio de 2008, 163 personas de 16 países habían visitado la estación espacial, incluidas 107 de la NASA, 27 de la Agencia Espacial Federal Rusa , 12 de la ESA y 5 turistas espaciales .
Uno de los principales objetivos de la estación es la investigación científica utilizando las condiciones específicas que prevalecen a bordo, que incluyen biología ( investigación médica y biotecnología ), física ( mecánica de fluidos , ciencia de materiales , mecánica cuántica ), astronomía (incluida la cosmología ), meteorología y nanotecnología . Más allá de la investigación programada, la vida cotidiana a bordo de la estación permitió aprender mucho sobre la vida cotidiana de los astronautas en ese entorno. Por ejemplo, el equipo de la estación usa el Tiempo Universal Coordinado ubicado equidistante entre sus dos centros de control en Houston y Moscú , y crea noches artificiales cubriendo las ventanas de la estación, con el sol saliendo y poniéndose 16 veces por día o descansando o experimentando en la parte más tranquila de la estación no prevista para este propósito, el vehículo de transferencia automática europea Jules-Verne .
La parte médica de la investigación se ocupa en gran medida de la adaptación humana al espacio y el estudio de los efectos de la ausencia prolongada de gravedad en el cuerpo humano para futuras misiones a largo plazo. El plan oficial de la NASA es utilizar la Estación Espacial Internacional como soporte para sus próximas misiones a la Luna y Marte . Nicolai Sevastyanov, presidente de Energia Space Corporation , propone utilizar la estación como plataforma de montaje para futuras naves lunares, pero también como muelle de recepción de helio 3 extraído en la Luna como parte de la cooperación internacional.
Cada vuelo del transbordador espacial cuesta $ 1.3 mil millones, incluidos los costos de desarrollo, o $ 173 mil millones en total para todo el programa de 1981 a 2010 para 131 vuelos, incluidos 29 para la construcción de la estación espacial internacional para los cuales la ESA estimó el costo en 100 mil millones de euros o 157 mil millones de dólares.
Debido a su proximidad, la Luna es el lugar donde la colonización humana es más cercana en la escala de tiempo. También se beneficia de una velocidad de liberación muy baja que permite un intercambio más fácil de materiales con la Tierra u otras colonias espaciales, e incluso la instalación a muy largo plazo de un ascensor espacial lunar . Si la Luna tiene cantidades insuficientes de hidrógeno , carbono y nitrógeno , tiene mucho oxígeno , silicio y metales. Como ocurre con Marte , la baja gravedad lunar, que representa una sexta parte de la de la Tierra, planteará problemas para el regreso a la Tierra o la salud de los futuros colonos. Dado que la cara visible está parcialmente protegida del viento solar por la Tierra, se supone que es en los mares del otro lado donde se encuentran las concentraciones más altas de helio 3 en la Luna. Este isótopo es muy raro en la Tierra, pero tiene un gran potencial como combustible en reactores de fusión nuclear. Por tanto, podría ser una nueva herramienta de propulsión.
La NASA siguió el proyecto lanzado por el presidente George W. Bush para un puesto de avanzada lunar ubicado en uno de los polos en 2024, con fondos asegurados hasta la fecha, pero fue cancelado por el presidente Barack Obama en febrero de 2010 en su solicitud de presupuesto de 2011. El puesto de avanzada habría albergado a 4 astronautas que se habrían turnado durante un período de 6 meses y que habrían utilizado los recursos locales. La agencia espacial quería "expandir la esfera económica de la Tierra".
La Agencia Espacial Europea está planeando una base permanente en 2025 con la construcción comenzando alrededor de 2020. La Agencia Espacial Federal de Rusia está planeando una base en la Luna poco después de 2025 y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón , después de anunciar una base construida con ella. Robot de asistencia para 2025 ha pospuesto la construcción de ésta hasta 2030. Nicolai Sevastyanov, presidente de Energia Space Corporation planeó la instalación de una base lunar rusa en 2015 para extraer helio 3 industrialmente en 2020, a pesar de que requeriría una instalación minera muy grande ; en 2019, este proyecto no había recibido ninguna puesta en marcha. La Academia de Ciencias de China en un informe de estrategia de desarrollo a los responsables políticos sugirió el establecimiento de una base en la Luna para 2030. China también tiene planes para la explotación de helio lunar 3.
marzoMarte es el objetivo preferido, junto con la Luna, para futuros proyectos de colonización y exploración de agencias espaciales con misiones humanas de la década de 2020 de la NASA y proyectos de la base de Marte varias veces estudiados. La idea de una base en Marte fue desarrollada por el astronauta y senador de Apolo Harrison Schmitt y la NASA ya a fines de la década de 1970 con una fecha de establecimiento programada para antes de la década de 2000, lo que había interesado momentáneamente al presidente Jimmy Carter . El proyecto había sido abandonado por razones políticas y la prioridad dada al transbordador espacial , luego se reanudó y abandonó varias veces durante las décadas siguientes, incluso abordando el proyecto muy teórico y a muy largo plazo de una terraformación de Marte . El programa actual de la agencia espacial ya no habla de una base marciana sino solo de exploración humana, con el uso de recursos locales para apoyar la misión.
La superficie de Marte es igual a la de la superficie continental de la Tierra y contiene grandes reservas de agua en sus polos y posiblemente en permafrost , o incluso mollis , lo que facilitaría su colonización para algunos científicos agrupados en la Mars Society . Marte contiene dióxido de carbono en cantidad en su atmósfera y muchos minerales, incluido el hierro . Marte es considerado por la Mars Society como el objetivo principal de la colonización por parte de la especie humana, y la independencia económica necesaria para la colonización puede, según ellos, provenir del hecho de que sería un punto de partida perfecto para la explotación minera de asteroides . La atracción de Marte también es científica, porque los investigadores creen que la vida extraterrestre pudo haber existido en algún momento de su historia como se sospecha en el meteorito marciano ALH 84001 y que aún puede estar presente en el planeta como en la forma entre otros puntos negros detectados. cerca de los polos que aparecen cada primavera, una hipótesis rechazada por otros científicos y la NASA.
Sin embargo, la muy fina atmósfera de Marte , las bajas temperaturas y la alta radiación impondrán sistemas de soporte vital similares a los del espacio con la ventaja de poder utilizar recursos locales para desarrollarlos. Además, se desconocen los efectos a largo plazo de la baja gravedad marciana que representa un tercio de la gravedad de la Tierra y podrían hacer imposible que los humanos nacidos en Marte o que hayan pasado mucho tiempo allí regresen a la Tierra como es el caso. en ingravidez.
En 2012 , el empresario y multimillonario Elon Musk , fundador de SpaceX, tiene como objetivo fundar una colonia de 80.000 personas en Marte, con una primera base en 2040. Musk estima que esta colonia eventualmente "necesitará un millón de personas" para ser autónoma.
Europa, Calisto y otras lunas jovianasEuropa , Calisto y Ganímedes son las tres lunas más grandes de Júpiter . Están cubiertos de hielo de agua y son un objetivo para misiones tripuladas de la NASA a muy largo plazo.
Callisto recibió prioridad como base avanzada alrededor de Júpiter en la década de 2045 por un estudio de la NASA en 2003 debido a su baja exposición a la radiación de Júpiter. La base ocupada por humanos pero también por robots permitiría explorar esta luna, producir combustible para un regreso a la Tierra pero también para misiones a otros satélites de Júpiter, incluida Europa, que tal vez tenga, como Calisto, océanos bajo su capa de hielo y quizás vida. también.
La colonización de Europa ha sido estudiada por el proyecto Artemis, una asociación privada creada para la colonización de la Luna de una manera económicamente viable. La colonia estaría ubicada al menos seis metros por debajo de la capa de hielo para resistir los intensos niveles de radiación. El proyecto se basa en los avances tecnológicos futuros para tener éxito, pero la NASA lo ha recibido con escepticismo.
Hábitats espacialesSegún estudios teóricos llevados a cabo por Gerard K. O'Neill y la NASA en 1975-1977, los hábitats espaciales ubicados en el espacio, llamados colonias espaciales, colonias orbitales o estaciones espaciales , podrían algún día ser utilizados para albergar humanos de forma permanente. Serán ciudades reales o mundos autónomos, de tamaño variable, desde varios miles hasta varios millones de individuos. Para O'Neill, estos hábitats espaciales son el mejor método para colonizar el espacio, más viable que colonizar planetas. La principal desventaja de las colonias ubicadas en el espacio es la falta de materias primas que tendrán que ser importadas de otros planetas o asteroides, su ventaja es la ausencia de gravedad por costos de transporte mucho más económicos. Los hábitats espaciales se pueden ubicar en la órbita terrestre o en los puntos de Lagrange para estar cerca de la Tierra.
En comparación con otras ubicaciones, la órbita de la Tierra tiene muchas ventajas y una desventaja. Las órbitas cercanas a la Tierra se pueden alcanzar en cuestión de horas, mientras que se necesitan días para ir a la Luna y meses para llegar a Marte . La ingravidez hace que la construcción de colonias sea relativamente más fácil, como lo han demostrado los astronautas al mover satélites de varias toneladas a mano. Finalmente, la pseudogravedad se controla a cualquier nivel dependiendo de la rotación de la colonia. Entonces, las áreas habitables pueden ser de 1 g . Todavía no sabemos cuál es la gravedad mínima para mantenerse saludable, pero 1 g ciertamente permitirá un crecimiento óptimo para los hijos de los colonos.
Otra posible ubicación son los cinco puntos del Lagrange Tierra-Luna. Aunque se necesitan unos días para llegar a ellos con los medios de propulsión actuales, se benefician del acceso continuo a la energía solar con la excepción de raros eclipses . Los 5 puntos de Lagrange Tierra-Sol ni siquiera tendrán un eclipse, pero solo L1 y L2 se pueden alcanzar en unas pocas horas, los otros requieren meses de viaje, pero algunos como L4 o L5 serían más estables. Sin embargo, el hecho de que los puntos de Lagrange tiendan a acumular polvo y escombros como las nubes de Kordylewski y requieran medidas de estabilización, los haría menos favorables para el establecimiento de asentamientos de lo que inicialmente se esperaba.
El concepto de hábitats espaciales gigantes nunca fue desarrollado por la NASA y nunca fue más allá del estudio teórico, siendo imposible la necesidad de enviar un millón de toneladas a la órbita alrededor de la Tierra en 6 o 10 años sin un medio de transporte económico a 55 dólares el kg como estaba previsto. por el estudio de las veces con transbordador espacial desarrollos del Saturno V cohete . No obstante, el estudio había tenido en cuenta todos los parámetros pertinentes, incluidos precursores como el impacto en la capa de ozono de los más de 2.000 lanzamientos necesarios.
Mercurio se puede colonizar utilizando la misma tecnología o equipo que para la Luna con la ventaja añadida de una gravedad igual a la de Marte y un campo magnético una quincuagésima parte del de la Tierra, ofreciendo una primera protección, según el profesor de planetología y exdirector de el Laboratorio de Propulsión a Chorro Bruce C. Murray. Las colonias estarían ubicadas en los polos para evitar las temperaturas extremas que reinan en el resto del planeta con la ventaja añadida de la presencia de hielo de agua. El interés económico de Mercurio radica en concentraciones de minerales mucho más altas que en todos los demás planetas del Sistema Solar.
VenusVenus tiene uno de los entornos más hostiles del Sistema Solar, lo que no lo favorece como planeta a colonizar, ni siquiera a largo plazo, pero no obstante, los científicos han mencionado proyectos como instalaciones en su atmósfera superior. Venus todavía tiene las ventajas de ser el planeta más cercano a la Tierra y tener una gravedad muy cercana a la de nuestro planeta.
Fobos y DeimosFobos y Deimos , satélites naturales de Marte , probablemente sean adecuados para la producción de hábitats espaciales o para establecer una colonia. Fobos puede tener agua en forma de hielo . Jim Plaxco de la National Space Society , una organización que apoya la colonización del espacio, señala que la baja velocidad en exceso requerida para llegar a la Tierra llevaría combustible y otros materiales a la zona Tierra-Luna, pero también para transportar alrededor del sistema marciano. Esto hace que estas ubicaciones sean económicamente ventajosas, ya que son fácilmente accesibles desde el resto del Sistema Solar y potencialmente tienen grandes recursos energéticos. Leonard M. Weinstein del Langley Research Center de la NASA propone la instalación de un ascensor espacial en Fobos para hacer más económico el comercio espacial entre el sistema Tierra-Luna y el sistema Marte-Fobos.
AsteroidesLa colonización de asteroides se puede realizar tanto en asteroides cercanos a la Tierra como en los del cinturón principal . Los objetos cercanos a la Tierra tienen la ventaja de acercarse a la Tierra de forma regular, a veces dentro de la órbita lunar, lo que supondría una reducción de costes y tiempos de transporte. La órbita de estos asteroides puede llevarlos muy lejos de la Tierra, algunos a más de 2,3 UA de distancia.
La ventaja de los asteroides para la colonización es su abundante materia prima en hierro, níquel o agua y su multiplicidad. Su economía, por tanto, se basaría en la minería a Marte o la Luna, cuyo suministro sería más sencillo y menos costoso por su baja gravedad que desde la Tierra, ventaja que comparten con el planeta enano Ceres . Los objetivos potenciales no faltan, se estima que 750.000 el número de asteroides mayores de 1 km de diámetro en el cinturón principal. La colonización supondrá la construcción de una base en su superficie o más probablemente excavada en el interior del asteroide, lo que permitiría la construcción de un hábitat espacial de gran extensión.
(33342) 1998 WT24 es un buen ejemplo de un asteroide cercano a la Tierra económicamente explotable por la naturaleza de su órbita o (433) Eros por su composición rica en hierro.
CeresCeres , un planeta enano ubicado en el cinturón de asteroides , ha sido designado como una base primaria ideal para la minería de asteroides . Rica en agua en forma de hielo, la teoría de un océano en su manto hace posible el descubrimiento de vida extraterrestre y es una importante materia prima potencial para los futuros colonos. Su ubicación estratégica y su baja gravedad hacen que los suministros a Marte o la Luna sean más simples y económicos, como es el caso de otros asteroides.
Gigantes de gasSegún un estudio de la NASA, las colonias ubicadas cerca de Saturno , Urano y Neptuno tendrán a su disposición helio 3 para exportar porque está presente en abundancia en gigantes gaseosos y será muy demandado por futuros reactores de fusión, otras colonias y naves. Júpiter está menos dispuesto a minar debido a su alta gravedad , alta tasa de liberación , tormentas severas y radiación.
TitánTitán , la luna más grande de Saturno , fue nombrada por el astronauta Robert Zubrin como un buen objetivo para la colonización, porque es la única luna del Sistema Solar que tiene una atmósfera densa y es rica en compuestos de carbono.
Objetos transneptunianosLa colonización de miles de millones de objetos transneptunianos, incluido el planeta enano Plutón, ha sido mencionada como un lugar de colonización, pero a muy largo plazo dadas las distancias que requieren diez años de viaje con las tecnologías actuales, aunque los nuevos proyectos de propulsión de energía nuclear aún se encuentran en la etapa teórica. Podría permitir un viaje de ida y vuelta en 4 años.
En 1994, Carl Sagan evoca la construcción de hábitats espaciales como la Esfera de Bernal donde los colonos vivirían gracias a los reactores de fusión durante miles de años antes de avanzar hacia otras estrellas. Freeman Dyson en 1999 favorece al Cinturón de Kuiper como el futuro hogar de la humanidad, prediciendo que podría suceder en varios cientos de años.
La colonización de todos los sitios explotables del Sistema Solar llevaría decenas o cientos de años, y no hay planeta tan hospitalario como la Tierra. Hay cientos de miles de millones de estrellas en nuestra galaxia , la Vía Láctea , con posibles objetivos para la colonización espacial. Ante las aplastantes distancias entre los astros, el sujeto comienza a traspasar el dominio de la ciencia para adentrarse en el de la previsión y la ciencia ficción . Pero incluso a este nivel, los científicos han trabajado para explorar las diversas posibilidades, pero ninguna de ellas ha ido más allá de la etapa teórica.
Desde principios de la década de 1990 , se han descubierto muchos exoplanetas (4075 al 8 de junio de 2019), algunos sistemas planetarios que comprenden de 4 a 5 planetas. La búsqueda de un planeta terrestre como la Tierra es el objetivo de los programas Terrestrial Planet Finder de la NASA y Darwin Space Project de la ESA programados para la década de 2020. Determinar la habitabilidad de un planeta será de suma importancia antes de lanzar expediciones en un futuro lejano. El catálogo HabCat , compilado para el programa SETI , enumera 17.129 estrellas que pueden albergar planetas habitables (o incluso hasta 3 planetas como es el caso del sistema planetario TRAPPIST-1 ). Lo ideal es encontrar un planeta orbitando en la zona habitable de un gemelo solar .
Entre los mejores candidatos identificados hasta ahora, se encuentra la estrella doble Alpha Centauri , una de las más cercanas a la Tierra y que puede albergar un sistema planetario estable. Alpha Centauri está en la parte superior de la lista de investigación del Buscador de planetas terrestres . Tau Ceti , ubicada a unos 12 años luz de la Tierra, tiene una gran cantidad de cometas y asteroides en órbita que podrían usarse para construir hábitats humanos.
El descubrimiento, el 24 de abril de 2007, De Gliese 581 c , y Gliese 581 d , súper-Tierras ubicadas en la zona habitable de su sol Gliese 581 , a 20,5 años luz del Sistema Solar, refuerza la esperanza de encontrar un destino habitables y un día accesible a las tecnologías humanas.
Una nave interestelar requiere un sistema de propulsión que le permita adquirir una velocidad mucho mayor que la de las naves interplanetarias existentes si queremos llegar a la estrella objetivo en un tiempo razonable. Por ejemplo, el objeto creado por humanos más distante de la Tierra y el que se aleja más rápido de él, la sonda Voyager 1 , lanzada en 1977 y habiendo adquirido una velocidad de 17,37 km / s , es decir, 3,5 AU / año , solo ha alcanzado los límites de el Sistema Solar y tardaría más de 72.000 años en llegar a la estrella más cercana, Proxima Centauri .
El proyecto Orion , creado en la década de 1950 , es el primer estudio de diseño de un vehículo espacial propulsado por propulsión nuclear pulsada . La idea es propuesta por el matemático Stanislaw Ulam y el proyecto está liderado por un equipo de ingenieros que incluye a celebridades como los físicos Theodore Taylor o Freeman Dyson . La velocidad de crucero que puede alcanzar una nave espacial de fusión Orion es del 8 al 10% de la velocidad de la luz (0,08 a 0,1 c). Un recipiente de fisión podría alcanzar del 3 al 5% de la velocidad de la luz. A 0.1c, una nave espacial de fusión Orión tardaría 44 años en llegar a Proxima Centauri , la estrella más cercana. El proyecto pierde su apoyo político debido a las preocupaciones sobre la contaminación causada por la propulsión y se abandona definitivamente tras el tratado de prohibición parcial de los ensayos nucleares de 1963.
La primera mejora del concepto de Orión fue propuesta en 1978 por la Sociedad Interplanetaria Británica . El proyecto Daedalus es una sonda interestelar automática prevista hacia la estrella de Barnard que alcanzaría el 12% de la velocidad de la luz gracias a un sistema de propulsión basado en la fusión explosiva de bolitas de deuterio o tritio desencadenadas por confinamiento inercial . Sin embargo, este proyecto no prevé la ralentización de los sistemas y, por lo tanto, solo permite una exploración expresa de un sistema planetario y menos aún la colonización.
En 1989, la Marina de los EE. UU. Y la NASA mejoraron aún más Daedalus con el Proyecto Longshot , una sonda de 396 toneladas. El objetivo es llegar a los 100 años en el triple sistema Alpha Centauri , el vecino más cercano del Sol (Remoto 4.36 al ) e inyectar Alpha Centauri B en órbita . El motor funcionaría durante todo el tránsito, acelerando constantemente (luego desacelerando) el vehículo.
Por lo tanto, la humanidad todavía está lejos de una nave interestelar tripulada y aún más de una nave colonizadora que debería tener sistemas de soporte vital para un viaje que duraría al menos cincuenta años para llegar a las estrellas más cercanas. La hipótesis más probable es la construcción de una nave de generación o un arca espacial como la imaginada por Robert Goddard que viajaría muy por debajo de la velocidad de la luz, con una tripulación renovándose durante varias generaciones antes de que el viaje despegara. Esto podría lograrse mediante una colonia del Sistema Solar que ya sea autosuficiente en hábitat espacial y esté provista de un medio de propulsión. La hipótesis de una embarcación inactiva en la que la mayoría o toda la tripulación pasaría el viaje en una forma de criónica (llamada incorrectamente animación suspendida o hibernación) y, por lo tanto, requeriría un sistema de soporte vital menos importante, n 'no fue desarrollada por científicos porque todavía no es posible revivir a un humano colocado en criónica.
Para el astrofísico Nicolás Prantzos , aunque algunos científicos consideren imposible la colonización de otros sistemas planetarios por las dificultades técnicas hoy insuperables, podrían surgir en dos o tres siglos al menos tres tipos de civilizaciones : una colonizadora de la Tierra. como planetas a través de la terraformación, otros asteroides y cometas colonizadores, un tercio viajando a través de las estrellas a bordo de naves mundiales.
En 2001 , el sitio de noticias espaciales SPACE.com preguntó a Freeman Dyson , J. Richard Gott y Sid Goldstein por qué los humanos deberían vivir en el espacio. Sus respuestas fueron:
Ya en 1798, el economista Thomas Malthus declaró en su Ensayo sobre el principio de población :
“Los gérmenes de existencia contenidos en este punto de la Tierra, con suficiente comida y espacio para expandirse, podrían llenar millones de mundos en unos pocos miles de años. "En la década de 1970, Gerard O'Neill sugirió la construcción de hábitats espaciales que podrían albergar 30.000 veces la capacidad de la Tierra para sustentar la población humana utilizando solo el cinturón de asteroides, y que el Sistema Solar en su conjunto podría adaptarse a las tasas de crecimiento poblacional actuales durante miles de años. . El promotor de la colonización del espacio Marshall Savage, retomando la teoría maltusiana del crecimiento exponencial de la población humana , estimó en 1992 que se podía alcanzar una población de 5 billones (5 × 10 18 ) de personas que vivían en todo el Sistema Solar al año. 3000, la mayoría de esta población vive en el cinturón de asteroides. El profesor de ciencia planetaria de la Universidad de Arizona, John S. Lewis, sugiere que los enormes recursos del sistema solar podrían permitirse albergar la vida de 100 billares (10 17 o 100 millones de billones) de personas. Considera que la noción de falta de recursos "es una ilusión nacida de la ignorancia".
Para el antropólogo Ben Finney que, entre otros, participó en el proyecto SETI y el astrofísico Eric Jones, la migración de la humanidad en el espacio está en continuidad con su historia y su naturaleza, que es una adaptación tecnológica, social y cultural para conquistar nuevos territorios y entornos.
Preservación de la especie humanaLouis J. Halle, ex miembro del Departamento de Estado de los Estados Unidos , escribió en Foreign Affairs que colonizar el espacio preservará a la humanidad en caso de una guerra nuclear . Asimismo, el periodista y escritor William E. Burrows y el bioquímico Robert Shapiro proponen un proyecto privado, la Alianza para el Rescate de la Civilización, con el objetivo de establecer una especie de reserva alienígena para la civilización humana. Así, el científico Paul Davies apoya la idea de que si una catástrofe planetaria amenazara la supervivencia de la especie humana en la Tierra, una colonia autosuficiente (un recipiente generacional ) podría "retro-colonizar" la Tierra y restaurar la civilización . El físico Stephen Hawking también señala:
“No creo que la raza humana sobreviva los próximos miles de años a menos que nos expandamos al espacio. Hay demasiados accidentes que pueden destruir la vida en un planeta. Pero soy optimista. Alcanzaremos las estrellas. "Para él, dejar a la raza humana confinada en un solo planeta los pone a merced de cualquier catástrofe, como una colisión de asteroides o una guerra nuclear, que podría llevar a una extinción masiva . La colonización del Sistema Solar sería solo un primer paso antes de la búsqueda de otro planeta con condiciones tan favorables como la Tierra en otro sistema planetario , alrededor de otra estrella .
Asimismo, la colonización de otros sistemas solares permitiría escapar de la destrucción programada de nuestro Sol , y la colonización de otras galaxias permitiría sobrevivir en caso de colisión entre galaxias .
Nueva frontera contra la guerraOtro motivo importante para justificar la colonización del espacio es el esfuerzo continuo por incrementar el conocimiento y las capacidades tecnológicas de la humanidad que podrían reemplazar ventajosamente las competencias negativas como la guerra . La Mars Society afirma, por ejemplo:
“Tienes que ir a Marte, porque es un desafío formidable de superar. Las civilizaciones deben hacer frente a esos desafíos para poder desarrollarse. La guerra ha jugado este papel durante mucho tiempo. Ahora debemos encontrar otras razones para el desbordamiento. "
De hecho, el presupuesto espacial es mucho menor que el de la defensa . Por ejemplo, tomando el caso de Estados Unidos en 2008, se hizo una estimación de $ 845 mil millones en costos directos de la guerra de Irak . En comparación, el telescopio espacial Hubble costó $ 2 mil millones y el presupuesto anual de la NASA es de $ 16 mil millones. La prioridad dada a la guerra en Irak es el mal uso del presupuesto federal, según el columnista y fundador de USA Today , Allen Neuharth. El pronóstico presupuestario actual de la NASA hasta 2020 que incluye operar la ISS y establecer una base en la Luna no predice un movimiento por encima de la marca de $ 25 mil millones por año.
El presidente de la Mars Society, Robert Zubrin, compara la importancia histórica de las decisiones que se toman ahora entre la guerra y la conquista de nuevos mundos con la que tomaron en su momento Isabel la Católica y Fernando de Aragón , recordado por haber financiado la expedición de Cristóbal Colón. , no por su política de poder.
Progreso y nuevas tecnologíasLas tecnologías espaciales resultantes de la conquista del espacio ya han ayudado a la humanidad en general: satélites de comunicación , meteorología y observación de la Tierra , GPS interviene en la vida cotidiana de los terrestres y muchas tecnologías se utilizan luego en muy variados sectores de la industria y el comercio como la aeronáutica , las renovables. energías , plásticos , cerámica , etc. Según WH Siegfried de Boeing Integrated Defense Systems, la colonización del espacio multiplicará estos efectos beneficiosos para la economía, la tecnología y la sociedad en su conjunto en una escala aún mayor.
Colonizar el espacio permitirá, según la NASA, construir y lanzar hábitats espaciales mucho más grandes, por ejemplo con materiales enviados desde la Luna donde la atracción gravitacional es seis veces menor que en la Tierra usando catapultas electromagnéticas , o según la Fuerza Aérea de Estados Unidos mucho más pesadas. naves ensambladas en muelles espaciales. Los estudios han demostrado que los telescopios gigantes o los radiotelescopios que escanean el Universo entero podrían ensamblarse en la Luna, permitiendo condiciones de observación mucho mejores que en la Tierra.
Cooperación y comprensión planetariaVer la Tierra como un objeto único y diminuto a escala cósmica puede dar un profundo sentido de unidad y humildad a sus habitantes, así como una comprensión de la fragilidad de la biosfera y la inmaterialidad de las fronteras como el astrónomo y escritor Carl Sagan ( quien creó la Sociedad Planetaria ) señaló en su libro A Pale Blue Dot . En más de 40 años de práctica, la colaboración internacional en el espacio ha demostrado su valor como esfuerzo unificador.
En 2005, el director de la NASA, Michael Griffin, se unió a la opinión expresada por Werner von Braun durante los días del programa Apollo e identificó la colonización del espacio como el objetivo de los programas espaciales actuales al decir:
"... El objetivo no es solo la exploración científica ... También es expandir el hábitat humano fuera de la Tierra a medida que avanzamos en el tiempo ... A largo plazo, una especie ubicada en un solo planeta no podrá sobrevivir ... Si los humanos queremos sobrevivir durante cientos, miles o millones de años, tenemos que poblar otros planetas. Hoy en día, la tecnología es tal que es difícil de imaginar. Estamos solo en la infancia ... quiero decir que un día, y no sé cuál, habrá más humanos viviendo fuera de la Tierra que en su superficie. También podemos tener personas viviendo en las lunas de Júpiter como en otros planetas. Puede que tengamos gente construyendo hábitats en asteroides ... Sé que los humanos colonizarán el Sistema Solar y algún día irán más allá. "
El doctor Keith Cowan, ex científico especializado en la NASA, cree que la colonización del espacio es demasiado cara y será una pérdida de tiempo, dinero público y también privado utilizado para financiar programas con costos colosales. La Estación Espacial Internacional, por ejemplo, costó más de $ 100 mil millones sin resultados inmediatos y con un presupuesto que podría haberse utilizado para mejorar las condiciones de vida en la Tierra u otros programas espaciales. El ex astronauta senador estadounidense Bill Nelson cree que el aumento presupuestario anual del 5% de la NASA no será suficiente para asegurar el programa Visión para la Exploración Espacial del presidente Bush a pesar de que Estados Unidos gasta más en investigación espacial que en todos los demás países del mundo juntos. El 55% de la opinión pública estadounidense, según una encuesta de 2004, preferiría que el presupuesto estatal se gastara en educación o salud en lugar de este nuevo programa.
Para André Lebeau, exdirector del CNES y director de programas de la ESA, las actividades comerciales vinculadas a la colonización del espacio siguen siendo limitadas, concentradas en nichos bastante frágiles. Además, las tecnologías necesarias son extremadamente complejas, incluso especulativas, y no se puede garantizar que funcionen de manera satisfactoria y rentable. También subraya que muchos lugares habitables de la Tierra no se utilizan (tres cuartas partes de la superficie terrestre están casi deshabitadas, sin olvidar el vasto entorno submarino y subterráneo), que quedan muchos recursos sin explotar ( combustibles fósiles , uranio , minerales ... y otros recursos subterráneos a profundidades aún inexploradas o en un clima hostil; potencial solar de los desiertos (tanto áridos como helados) y potencial eólico de los espacios marítimos y montañosos; hidrógeno abundante pero mal controlado ...) y que el hacerlo sería a priori será mucho más fácil que colonizar el espacio.
Para otros, los avances tecnológicos vinculados a la conquista del espacio parecen ser solo tecnologías que benefician solo a los países más desarrollados y los intereses económicos más influyentes. Para el premio Nobel de Física Richard Feynman , la conquista del espacio no supuso ningún progreso científico importante.
Presencia robótica más rentable que la presencia humanaLos avances en robótica e inteligencia artificial hacen que para el físico Lawrence M. Krauss la presencia humana en el espacio sea completamente innecesaria, al menos en un futuro próximo. De hecho, desde el último viaje de Apolo a la Luna ( Apolo 17 , 1972 ), toda la exploración espacial más allá de la órbita de la Tierra se ha llevado a cabo mediante sondas no tripuladas con una dosis creciente de autonomía. La creación de colonias humanas solo eliminaría la financiación de proyectos científicos automatizados más rentables. En una entrevista con la revista La Recherche , Jacques Blamont, quien fue uno de los fundadores de la ESA , llega a decir que “el programa científico [de la ESA] es saludable, el hombre en el espacio no tiene futuro” . Jacques Blamont añade que: “la exploración del Sistema Solar debe continuar utilizando vehículos automáticos. " Esta es también la opinión del profesor Alex Roland, un especialista en la historia de la NASA.
Por tanto, es más probable que si algún día se explotan los recursos extraterrestres del Sistema Solar, será principalmente a través de máquinas preprogramadas y controladas a distancia, posiblemente supervisadas por pequeños equipos humanos. Teniendo en cuenta el alcance del potencial de la Tierra aún inexplorado hasta el día de hoy, es poco probable que la grave colonización del espacio con miras al asentamiento exceda la órbita terrestre baja durante mucho tiempo.
Riesgo de contaminaciónSuponiendo que exista vida extraterrestre , se ha elevado el riesgo de contaminación y ecocidio de otro planeta por la instalación de hábitat humano. En el caso del planeta Marte , Robert Zubrin considera que, aunque la vida que podría descubrirse en Marte en forma de bacterias es completamente diferente, el hecho de renunciar a la colonización o terraformación para protegerlo sería una afirmación estética pero no ética. que debe limitarse a lo que es bueno para la especie humana. Para él, encontrar vida en Marte mostraría que la aparición de vida es un evento común en el universo y, por lo tanto, esta vida solo sería de interés científico. También es posible una "retrocontaminación" de la Tierra por bacterias extraterrestres.
Suponiendo que la vida se desarrolló en otras partes del universo y que existen civilizaciones extraterrestres y que han alcanzado un nivel tecnológico suficiente, podrían haberse comprometido en una colonización de otros sistemas estelares. La paradoja de Fermi , emitida por el físico del mismo nombre, se basa en el hecho de que si tales civilizaciones existieran y hubieran colonizado la galaxia, la humanidad habría detectado sus rastros a través de ondas de radio, o de lo contrario estos extraterrestres ya habrían visitado la Tierra. El modelo de colonización galáctica de coral desarrollado por Jeffrey O. Bennett y G. Seth Shostak describe la posible distribución de civilizaciones que colonizaron sistemas estelares en la galaxia. El astrónomo Claudio Maccone calculó con él que la humanidad tardaría dos millones de años en extenderse por la galaxia, a la velocidad de un viaje que muestra el 1% de la velocidad de la luz , y dado un tiempo de colonización de planetas habitables de 1000 años. Teniendo en cuenta la edad del universo, Maccone cree que, por tanto, la paradoja de Fermi está resuelta.
Se han propuesto muchas hipótesis para abordar esta paradoja, desde la hipótesis de las tierras raras , que postula que la vida solo existe en la Tierra, hasta la hipótesis del zoológico según la cual civilizaciones extraterrestres de una Vía Láctea ya en gran parte colonizada observarían la Tierra y la humanidad desde la distancia. sin intentar interactuar, al igual que los investigadores que observan animales primitivos a distancia, evitando el contacto para no molestarlos.
Si la colonización del espacio es un tema clásico de ciencia ficción, una historia del concepto de la NASA y Robert Salkeld destaca el papel de los precursores de la ciencia ficción junto a los fundadores de la astronáutica, donde, por ejemplo, Jules Verne se codea con Constantin Tsiolkovski .
De hecho, la colonización como tema de ficción y la colonización como proyecto de investigación no son independientes. La investigación alimenta la ficción y la ficción a veces inspira la investigación. El proyecto ITSF ( Innovaciones tecnológicas de ciencia ficción para aplicaciones espaciales ), apoyado por la ESA, es un ejemplo de esta fertilización cruzada.
El autor de ciencia ficción Norman Spinrad destaca el papel de la ciencia ficción como poder visionario que condujo a la conquista del espacio , expresión que lo delata por sus tendencias al imperialismo y la colonización del espacio. Il montre également que le politologue et écrivain de science-fiction Jerry Pournelle en voulant relancer la conquête de l'espace dans ce but au début des années 1980, lance en fait le projet d' initiative de défense stratégique de l'administration Reagan , ce qui pour lui est un échec, car au lieu que le programme militaire ne relance le programme spatial, c'est l'opposé qui se produit, les 40 milliards de dollars de coût du programme sont en fait enlevés à la construction d'une base en la Luna.
Uno de los grandes nombres de la ciencia ficción, Arthur C. Clarke , acérrimo partidario de las ideas de Marshall Savage, anunció en un artículo de previsión en 2001, la fecha que aparece en uno de sus títulos más famosos , en el que en 2057 habría humanos en la Luna, Marte , Europa, Ganimedes, Titán y en órbita alrededor de Venus, Neptuno y Plutón.
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