Viviendo en la Luna: una historia de las bases lunares
por Daniel Marín
La Luna es el cuerpo celeste más próximo a la Tierra y el más accesible en términos energéticos. Eso explica que hasta el momento sea el único mundo visitado por humanos. Pero, ¿qué hay de vivir en la Luna? ¿Podemos hacerlo?
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| Concepto de base lunar de 1989 (NASA/Pat Rawlings). |
La humanidad ha soñado con viajar a la Luna desde tiempos inmemoriales, pero especialmente desde que tomamos consciencia de que se trataba de un lugar real, con montañas y valles como la Tierra. La verdadera naturaleza de la Luna sería revelada por vez primera en 1610, cuando Galileo contempló nuestro satélite a través de su famoso perspicillum. Apenas unos años después, el astrónomo Johannes Kepler escribió Somnium, una novela de fantasía en la que imaginó una raza de seres inteligentes que vivían en la Luna. Para estas criaturas, el cielo de la Luna -a la que llamaban Levania-, estaba dominado por la presencia de la Tierra, conocida para ellos como Volva. Kepler imaginó acertadamente que Levania estaba dividida en dos hemisferios: Subvolva, en el cual siempre se podía ver la Tierra inmóvil en el cielo -se ve que Kepler no tuvo en cuenta el fenómeno de las libraciones-, y Privolva, donde nuestro planeta estaba ausente de los cielos y que hoy conocemos como ‘cara oculta’. Kepler también predijo que la larga duración del día lunar sería todo un desafío para las formas de vida nativas por culpa de los enormes contrastes térmicos.
Los relatos de viajes imaginarios a la Luna serían muy populares en los siglos XVIII y XIX, pero habría que esperar hasta el siglo XX para que quedase meridianamente claro lo complicado de la empresa. La Luna es un lugar, sí, pero un lugar despiadado para la vida, mucho más de lo que pudo imaginar Kepler. Un mundo sin atmósfera con temperaturas extremas, bañado en radiación y sometido al bombardeo continuo de micrometeoros. No, definitivamente no es el lugar más agradable para irse de vacaiones. Y luego estaba el problema de cómo llegar. En el siglo XX también quedó patente que los cohetes serían el mejor método para alcanzar nuestro satélite, pero si queremos viajar hasta la Luna necesitamos cohetes realmente grandes. Y cuando digo grandes me refiero a gigantescos.
Veamos un ejemplo práctico. El Saturno V del programa Apolo tenía una masa al lanzamiento de 2800 toneladas, pero sólo podía poner unas 15 toneladas en la superficie lunar (el módulo lunar LM). Es decir, el 0,54% de la masa inicial. Las cifras del cohete lunar soviético N1 eran aún más deprimentes. A pesar de tener unas 2750 toneladas al lanzamiento, el módulo lunar LK apenas alcanzaba las seis toneladas (la gran diferencia entra ambos lanzadores venía dada por el uso de combustibles menos eficientes y la diferente situación del lugar del lanzamiento, circunstancias que conspiraban para que la eficiencia del N1 fuese significativamente menor).
Y sin embargo, a pesar de las dificultades, a mediados del siglo XX comenzaron a aparecer los primeros conceptos serios de bases lunares. El optimismo de la posguerra sumado al enorme ritmo de progreso tecnológico de la época se aliaron para crear una generación que no temía pensar a lo grande. Los viajes a la Luna ya no eran meras fantasías de escritores de ciencia ficción, sino proyectos que podían hacerse realidad. Uno de los primeros proyectos de base lunar fue concebido en 1950 por R. A. Smith, de la British Interplanetary Society. Este proyecto, popularizado por Arthur C. Clarke en 1951, consistía en una ciudad lunar donde los habitantes vivirían en cúpulas presurizadas dispuestas en el pico central de un cráter. La base usaría energía solar durante el día y energía nuclear para sobrellevar las duras noches lunares de dos semanas. Alrededor de la base se hallaban varios invernaderos dispuestos en filas concéntricas para producir la comida necesaria. Uno de los principales objetivos de la base serían las observaciones astronómicas, que podrían llevarse a cabo sin las molestas interferencias de la atmósfera terrestre.
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| Base lunar de 1951 de la British Interplanetary Society (NASA). |
En una fecha tan temprana como ésta, Clarke introduce el concepto de ISRU (In-Situ Resource Utillization). Lo que en cristiano viene a ser usar los recursos naturales autóctonos para reducir la dependencia de la Tierra. Algo muy necesario si recordamos lo complejo -y caro- que resulta situar un kilogramo de carga útil en la superficie lunar. Clarke s upuso -acertadamente- que se podría sacar oxígeno de las rocas lunares y, con un poco de suerte, algún tipo de combustible para los cohetes, puede que hidrógeno. La zona de aterrizaje de las naves estaría separada de la base para evitar la contaminación por regolito (el fino polvo lunar que lo cubre todo) y se usaría una catapulta electromagnética para enviar a la Tierra los productos fabricados en la base -cualesquiera que fuesen éstos-.
Entre 1952 y 1954 apareció en la revista Collier’s una serie de artículos titulados Man will conquer space soon! (nótese el signo de exclamación) donde varios científicos explicaban con un estilo ameno y didáctico cómo los viajes espaciales serían una realidad en pocos años. Algunos de estos artículos estaban dedicados a las bases lunares y habían sido escritos por científicos de la talla de Fred Whipple o los alemanes Wernher von Braun y Willy Ley, además estar profusamente ilustrados por artistas como Chesley Bonestell, Fred Freeman o Rolf Klep (curiosamente, hoy en día mucha gente cree erróneamente que estos artículos fueron escritos únicamente por von Braun e ilustrados por Bonestell en solitario). Técnicamente, los artículos de Collier’s no eran más que una obra de ficción, pero tuvieron un profundo impacto en el público estadounidense de la época. Y es que la visión de estaciones espaciales y bases en la Luna y en Marte era francamente atractiva.
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| El cohete Saturno I original de 1959 (NASA). |
Los cohetes Saturno de von Braun despegarían desde la isla Christmas, situada en el océano Índico. Una vez en órbita terrestre, la nave lunar se acoplaría con la estación MOS (Minimal Orbital Station), donde se cargaría el combustible necesario para alcanzar la Luna. La estación MOS estaría formada por etapas superiores del Saturno acopladas entre sí. Para cada misión lunar se necesitarían seis lanzamientos de un Saturno I como mínimo: cuatro para poner en órbita tanques de combustible, uno con tripulación para la estación y la nave lunar y otro con la nave lunar propiamente dicha, denominada LLV. Tras cargarla de combustible, entre 3 y 16 personas abordarían la nave lunar y pondrían rumbo hacia nuestro satélite, donde aterrizaría directamente sin pasar por la órbita lunar. La nave lunar tendría una masa de 64 toneladas, aunque una vez en la Luna quedarían reducidas a 22. Los soldados regresarían a la Tierra en esta nave o en otra denominada LERV.
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| Nave lunar del Project Horizon, con la cápsula de retorno a la derecha (NASA). |
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| Estación orbital MOS del Project Horizon (NASA). |
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| Nave LERV (NASA). |
La base lunar tendría capacidad para mantener a doce soldados de forma permanente en turnos de quince días. La defensa de la base era un asunto al que se le dio especial importancia. Además de armas de fuego capaces de disparar en el vacío, el personal militar contaría con minas Claymore modificadas para agujerear los trajes de presión y, si las cosas se ponían realmente feas, misiles Davy Crockett con cabezas nucleares de baja potencia. Todo era poco para mantener a raya a las hordas soviéticas. La construcción de la base requeriría 61 lanzamientos del Saturno I y 88 del Saturno II, y los primeros dos soldados llegarían a la superficie lunar en 1965. Dos reactores nucleares suministrarían la energía necesaria para la base, que estaría formada por módulos cilíndricos de 3,05 x 6,10 metros presurizados a una atmósfera terrestre. Los módulos estarían enterrados bajo la superficie para reducir la exposición a los rayos cósmicos, los micrometeoros y, llegado el caso, las armas soviéticas. Project Horizon fue cancelado poco después por ser -¡oh!, sorpresa- demasiado ambicioso para la época y por culpa del creciente poder de la NASA, fundada en 1958. La administración Eisenhower se oponía además a los intentos de los militares por acaparar el esfuerzo espacial del país y veía con muy malos ojos aventuras exóticas de este tipo.
Durante los años 60 y principios de los 70, los proyectos de bases lunares norteamericanos estuvieron dominados por adaptar la infraestructura del programa Apolo. Surgieron literalmente decenas de propuestas de bases lunares que hacían uso de módulos lunares y cohetes Saturno V más o menos modificados. Los proyectos más ambiciosos fueron el ALSS (Apollo Logistics Support System) y LESA (Lunar Exploration Systems for Apollo) de 1964, capaces de mantener misiones de 15 y 90 días de duración, respectivamente. LESA hubiera sido una base lunar semipermanente que debía suceder a la pequeña ALSS y habría tenido una tripulación de seis personas. Ninguno de estos planes fructificaron, pero en su Integrated Program Plan de 1969, la agencia espacial mantenía entre sus posibles objetivos la construcción de una base lunar modular que estaría abastecida por transbordadores cislunares con motores nucleares NERVA.
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| Proyecto de base lunar con tecnología del Apolo de 1971 (NASA). |
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| Ciudad lunar basada en módulos LESA de principios de los 70. Los módulos están enterrados en el regolito (NASA). |
No obstante, el plan más sólido de la época surgió en 1971 con el Lunar Base Synthesis Study, realizado por la empresa North American Rockwell bajo un contrato de la NASA. Este estudio incorporaba las lecciones aprendidas durante el programa Apolo. Una hipotética base lunar debería usar módulos basados en los de una estación espacial en órbita baja y la infraestructura de lanzamiento giraría alrededor del nuevo transbordador espacial en vez del Saturno V. La base emplearía las técnicas ISRU para crear oxígeno, pero no agua, ya que los análisis de las muestras del Apolo habían demostrado que los minerales lunares no contenían cantidades significativas de agua. El hidrógeno, mucho más ligero, podría ser transportado desde la Tierra. El regolito lunar se había revelado como una auténtica molestia. Se adhería a cualquier material y resultaba prácticamente imposible limpiarlo. Por este motivo muchas propuestas de base lunar incluyen una ducha, a pesar de que el agua es un bien preciado en la Luna.
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| Módulo de una base lunar de principios de los 70 basado en los módulos de estaciones en LEO (NASA). |
Por esta época también aparecieron curiosas propuestas de bases móviles como el tren lunar de la compañía North American de 1971. ¿Por qué limitarse a explorar la Luna en una zona cuando podemos recorrerla por completo? La idea de usar un tren de vehículos lunares no era nueva, pero cobró fuerza durante la década de los 70 y se trata de un concepto recurrente en los planes de exploración lunar. El tren, denominado LSV (Lunar Sortie Vehicle) consistía en tres módulos presurizados para la tripulación y varios módulos no presurizados. Uno de los módulos incorporaría un generador de radioisótopos (RTG) a base de plutonio capaz de generar 3,5 kW de electricidad. Los módulos podían separarse para realizar travesías independientes si fuera necesario. El LSV sería capaz de circunnavegar la Luna en 90 días con una tripulación de dos personas.
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| Tren lunar LSV de 1971 (NASA). |
Esta idea de base móvil fue resucitada en 1985 por Cintala, Spudis y Hawke. El proyecto, conocido como GTV (Geological Traverse Vehicle), consistía en dos rover presurizados y dos no presurizados para actividades extravehiculares de corta duración. El GTV no recorrería toda la circunferencia lunar pero podría explorar un área de 500 kilómetros de radio.
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| Tren lunar GTV de 1985 (NASA). |
En la Unión Soviética el concepto de base lunar permanente nunca fue demasiado popular, a diferencia de las bases marcianas, que sí recibieron una atención especial. Los proyectos de las distintas oficinas de diseño favorecieron las bases semipermanentes, como es el caso del proyecto LEK de Valentín Glushkó de principios de los 70 frente a los costosos y enormes complejos tripulados de la NASA. No obstante, en 1971 se finalizaría el proyecto de la oficina de diseño KBOM de Vladímir Barmin, consistente en una base formada por nueve módulos cilíndricos enterrados bajo el regolito. En la base, conocida como LP (“población lunar”) o DLB (“base lunar de larga duración”), vivirían doce astronautas que llevarían a cabo travesías a bordo de un tren lunar formado por dos módulos presurizados y un enorme taladro para obtener muestras a gran profundidad. Este proyecto sería cancelado en 1973 cuando el esfuerzo del programa espacial soviético se concentró en el sistema de lanzamiento Energía-Burán.
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| Radiotelescopio situado en la cara oculta de la Luna (NASA). |
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| El primer telescopio en la Luna: un telescopio ultravioleta en la misión Apolo 16 (NASA). |
Las propuestas de bases lunares de la época son demasiado numerosas para citarlas todas, pero dos destacan especialmente por encima de todas: el diseño FLO (First Lunar Outpost) y el Lacus Veris Lunar Outpost, ambas de 1989. FLO fue un estudio llevado a cabo por la NASA bajo la dirección de Gary Kitmacher y debía usar un módulo similar a los empleados en la estación espacial Freedom, con unas dimensiones de 4,5 x 8 metros. La construcción de la base FLO comenzaría en 1997 y los primeros astronautas llegarían en 1999. Los astronautas viajarían a bordo de una nave que alcanzaría la Luna de forma directa usando un lanzador pesado de nueva generación. En una primera fase, el módulo estaría situado encima de la etapa de descenso, pero después sería colocado en la superficie mediante grúas y se procedería a cubrirlo con bolsas llenas de regolito para blindarlo contra la radiación.
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| Módulo FLO (NASA). |
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| Nave de ascenso directo y lanzador pesado del proyecto FLO (NASA). |
La tripulación estaría formada por cuatro personas que realizarían turnos de seis semanas. En 2003 la tripulación aumentaría hasta las cinco personas y se incluirían instalaciones astronómicas y de ISRU para generar oxígeno, hidrógeno y -quizás- helio-3, el que por entonces parecía ser el combustible del futuro para las centrales de fusión. Se añadirían uno o varios hábitats inflables y la tripulación aumentaría hasta las ocho personas en 2009. Para facilitar la movilidad de los astronautas, los módulos tenían techos muy altos y las escaleras poseían escalones muy separados entre sí, un requisito necesario si queremos movernos cómodamente en la débil gravedad lunar. El concepto FLO gozaría de un breve periodo de fama durante la fallida Iniciativa de Exploración Espacial (SEI) de Bush padre. El concepto FLO era muy completo, pero usaba una arquitectura de lanzamiento basada en un cohete pesado del que la NASA carecía, lo que terminaría por sellar su destino. Posteriormente sería reciclado en el proyecto Artemis de 1992, una propuesta conjunta de McDonnell Douglas y la empresa japonesa Shimizu.
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| Módulo del Proyecto Artemis (NASA). |
Otra propuesta tanto o más popular fue el Lacus Veris Lunar Outpost, nacida de un estudio del centro espacial Johnson de la NASA en 1989. La base de Lacus Veris -llamada así por el lugar elegido para el emplazamiento de la base- era una gran cúpula hinchable de 16 metros de diámetro y un volumen de 2145 metros cúbicos y una superficie útil de 742 metros cuadrados. El proyecto, que parecía sacado de un artículo de Collier’s de los años 50, contemplaba una cúpula con cinco pisos y una tripulación permanente de 12 personas -se ve que ésta es una cifra recurrente en los proyectos de bases lunares-. La energía se generaría mediante una ‘granja’ de paneles solares durante el día y células de combustible durante la noche (de 25 kW de potencia). También se emplearía un RTG modelo SP-100 de 300 kW para procesar el regolito con el fin de generar unas cien toneladas de oxígeno líquido al año.
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| Lacus Veris Lunar Outpost de 1989 (NASA/JSC/Pat Rawlings). |
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| Disposición de la base (NASA). |
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| Planta ISRU de Lacus Veris (NASA). | |
El peligro de la radiación se había convertido en el más relevante para los diseñadores de bases lunares, de ahí que algunos diseños de principios de los 90 vayan un paso más allá y sugieran enterrar la base lunar a profundidades de varios metros o, mejor aún, usar módulos construidos usando el regolito lunar. De esta forma se puede ahorrar masa y proteger a la tripulación de forma más efectiva.
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| Base Genesis II de 1991 completamente enterrada propuesta por G. T. Moore (NASA). |
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| Módulos inflables con cubierta de regolito propuestos por P. S. Nowak en 1992 (NASA). |
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| Concepto de base lunar modular de 1992 a partir de módulos fabricados a
partir del regolito lunar propuesta por E. R. Haninger y P. J. Richter
(NASA). |
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| Base lunar inflable propuesta por K. Kennedy en 1992 (NASA). |
En 1992 renació el concepto de base móvil de la mano del Nomad Explorer, un proyecto de Madhu Thangavelu consistente en un enorme vehículo de 45 toneladas denominado VLTV (Very Long Traverse Vehicle) y que sería capaz de desplazarse por la superficie lunar continuamente. De este modo, los astronautas casi no tendrían que salir de su base para realizar sus investigaciones, evitando así la exposición al fino y molesto regolito lunar, que por entonces comenzó a destacar como otro de los inconvenientes a tener en cuenta en el diseño de una base lunar. De hecho, se descubrió que el regolito podría ser tóxico para el ser humano tras exposiciones muy prolongadas al mismo. El VLTV tendría unas dimensiones de 16 x 4,5 x 10 metros y un volumen presurizado de 640 metros cúbicos, un verdadero tanque lunar.
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| El Nomad Explorer de 1992 (NASA). |
John Frassanito creó en 1993 otro concepto de base móvil que, a diferencia de los anteriores, no consistía en un tren ni en un gigantesco vehículo. La propuesta de Frassanito se basaba en el uso de varios rovers que podrían viajar independientemente hasta encontrar un lugar interesante. Entonces se acoplarían entre sí para formar una base temporal con esclusa incluida. El concepto de Frassanito formaba parte de la iniciativa LUNOX de 1993 para crear una base lunar que hiciera uso de ISRU con el objetivo de generar oxígeno a partir del regolito. La tripulación debía viajar a la Luna en la nave Phoenix de 34 toneladas, un vehículo de aterrizaje horizontal que recordaba a la Eagle de la mítica serie de ciencia ficción Space: 1999. Para facilitar el transporte de carga hasta la Luna, LUNOX preveía usar el cohete ruso gigante Energía.
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| Base lunar móvil de I. A. Kozlov y V. V. Shevchenko de 1995 (NASA). |
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| Propuesta HaBot (Habitat Robot) de 2000 (NASA). |
Muchos de estos conceptos serían reciclados para la base lunar del Programa Constellation de la NASA de mediados de la década pasada. Esta base estaría situada en el borde del cráter Shackleton del polo sur lunar. De este modo gozaría de una iluminación permanente y al mismo tiempo podría tener acceso a las reservas de hielo descubiertas en la zona por la sonda LCROSS. La base lunar usaría rovers presurizados y módulos independientes que se moverían sobre patas derivadas del concepto HaBot. Este sistema recibe el nombre de ATHLETE (All-Terrain Hex-Legged Extra-Terrestrial Explorer) y combina la precisión de las patas con la movilidad de las ruedas (cada pata tiene una pequeña rueda en el extremo). Por otro lado, en los últimos años, la sonda LRO ha descubierto varias “cuevas” en la superficie lunar que podrían servir como emplazamientos naturales para bases lunares.
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| Base lunar de la ESA fabricada mediante impresión 3D (ESA). |
El gran problema de una base lunar a día de hoy es encontrar una justificación para su construcción. La idea de montar un observatorio astronómico en la superficie lunar ya no resulta válida. La baja gravedad lunar, los pequeños pero constantes terremotos lunares y -sobre todo- el molesto y pegajoso regolito desaconsejan usar la Luna para esta tarea. Siempre será más rápido y barato instalar un telescopio en órbita solar o en los puntos de Lagrange Tierra-Sol que en la superficie lunar, aunque un radiotelescopio en la cara oculta o un interferómetro en radio sigue teniendo interés para los astrónomos. ¿Investigar la propia Luna? Puede hacerse con misiones automáticas o tripuladas de corta duración.
La única, digamos, ‘excusa’ sería usar la Luna como punto de abastecimiento de combustible para misiones a los asteroides o a Marte usando el hielo de los polos lunares. Esta fue la justificación dada durante el Programa Constelación para construir una base lunar, aunque muchos críticos consideran que es más sencillo y barato viajar a Marte directamente sin pasar por la Luna. Total, en Marte hay mucho más hielo que en la Luna y también se puede aprovechar la atmósfera de dióxido de carbono para producir combustible mediante ISRU. Sea como sea, medio siglo después de alcanzar el espacio seguimos sin tener una base lunar. ¿Viviremos algún día en la Luna?
Fuente: danielmarin.naukas.com
