domingo, 20 de marzo de 2016

Colonización marciana: ficción y (brutal) realidad (I)

En la ilustración que abre este post se puede ver un estupendo cartel de la genial película 2001 (que se vuelve a reponer en los cines). En lo único que acierta esta ilustración es en el uso del IPad. Todo lo demás que se puede ver es falso, no porque no se haya realizado en 2001, sino porque no es realista desde un punto de vista bio-médico, según sabemos hoy en 2016.

La vida en Marte o en el espacio exterior tiene mucho más que ver con las realidades médicas que con la capacidad técnica de llegar a estos lugares. Aunque yo soy de los que piensan que esto se logrará algún día, la cruda realidad o si se quiere, los datos brutales, nos van revelar que estamos mucho mas lejos de lograrlo de lo que pensamos.

La realidad que nos cuentan los expertos que dominan el tema es muy diferente. Los datos brutales los puso de manifiesto recientemente el profesor James S. Logan. Logan, médico aerospacial que trabajó veinte años en la NASA llegando a ser Jefe de Medicina de vuelo y jefe de operaciones médicas en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. El profesor Logan fue invitado por la Universidad de ingeniería de Michigan para dar una conferencia sobre las posibilidades reales de colonización de la Luna o Marte. En su conferencia para posgraduados echó a todos los oyentes un jarro de agua fría.

La culpa de pensar que esto llegará pronto  la tiene el padre de la ciencia ficción. Fue Julio Verne (1828-1905) quién alimentó nuestras ansias exploradoras. Verne es el segundo escritor más traducido de todos los tiempos y gracias a él, nuestros padres y nuestros abuelos antes que nosotros, empezaron a creer en las posibilidades de vivir fuera de la tierra. En menos de una década escribió cuatro extraordinarias novelas que han influido enormemente en el afán de exploración y aventura:

  • Viaje al centro de la tierra (1864)
  • De la Tierra a la Luna (1865)
  • 20.000 leguas de viaje submarino (1870)
  • La vuelta al mundo en 80 días (1873)

Toda exploración comienza en la imaginación y por ello Verne ha inspirado directamente a Simon Lake, William Beebe, Sir Ernest Shackleton, Richard E. Byrd, Jacques Cousteau, Alberto Santos-Dumont, Robert Ballard, Hermann Oberth, Robert H. Goddard, La tripulación del Apolo 8 ...y al propio padre de la cosmonáutica: Konstantín Eduárdovich Tsiolkovski

Konstantin Tsiolkovsky (1857-19035), un humilde maestro casi sordo que vivía al norte de Moscú fue el que dio al mundo la famosa ecuación del cohete en 1897. Fue autodidacta y ya se dio cuenta de que el hombre podía viajar por el espacio cuando era un adolescente. En 1903 publica "La exploración del espacio cósmico por medio de dispositivos a reacción". En esta obra derivó la velocidad horizontal mínima requerida para orbitar la tierra (8.000 m/seg). También mostró al mundo como esto se podría obtener por medio de cohetes multi-etapa a base de hidrógeno y oxígeno líquidos. Fue autor de más de 90 trabajos (todos ignorados en su época). Derivó la velocidad de escape y fue un adelantado a su tiempo. La cruda realidad que se deriva de su fórmula nos dice que no importa la tecnología que inventemos en el futuro para impulsarnos... deberá de cumplir indefectiblemente con lo que dice esta ecuación.

...más recientemente, ¿Quién de los aficionados a la astronáutica no ha visto Apollo 13, 2001 una odisea del espacio o The Martian? Todas son excelentes películas, de las cuales pensamos que son realistas, pero nos olvidamos de que solo la primera fue verdad y casi acaba en tragedia.




Todo esto, junto con la confianza en la ciencia y en la técnica, es lo que nos ha llevado a pensar que estamos muy cerca de lograr la proeza más importante de la humanidad, pero aquí van las tres realidades brutales, algo groseras, pero en todo caso incontrovertibles:

Brutal Realidad N°1
Al espacio "le importa una mierda" lo que pensemos. Está siempre dispuesto a matarte. Rápidamente o lentamente, pero te matará.

Brutal Realidad N°2 
Los humanos no tenemos ni puñetera idea de lo que es vivir en otros cuerpos planetarios. Nuestra experiencia en este campo es casi cero.

Brutal Realidad N°3
No tenemos forma de superar los tres grandes desafíos que proponen los viajes interplanetarios.

Los tres grandes desafíos para los viajes interplanetarios son:

  • La dinámica de vuelo (siempre constreñida por la fría y dura física que impone la famosa ecuación del cohete)
  • La bioastronáutica, las realidades psico-fisiológicas de la adaptación humana al medioambiente del espacio profundo.
  • La energía (la solar no bastará, hay que encontrar otra solución que los expertos creen puede ser la fisión nuclear).

Una vez dicho esto, y para que no se me malinterprete, yo soy de los que piensa que la humanidad no puede sobrevivir si se queda en este planeta. Solo colonizando de forma exitosa otros mundos podremos garantizar la supervivencia de nuestra especie. Lo que ocurre es que esto va a tardar muchos años en ocurrir según los expertos.

¿Qué nos ha llevado a pensar que somos capaces de colonizar Marte dentro de poco?

Para el profesor Logan existe mucho desconocimiento en la globosfera y numerosos blogs cuentan cosas que sencillamente no son ciertas. Esto es algo así como (en traducción libre) el famoso "pensamiento Alicia". El profesor Logan describe incluso la ecuación de este pensamiento absurdo. Nada menos que la ignorancia elevada a la chulería. Podríamos decir en castizo que es la idiotez elevada al cubo. Efectivamente, la osadía no conoce límites para aquellos poco enterados. Todavía recuerdo aquella campaña-timo de MARS-ONE en la que se pedían voluntarios para ir a Marte en un viaje de ida. Las llamadas desbordaron a los promotores de tal sandez. Y es que, como dijo el famoso torero cuando le presentaron al profesor de metafísica, "Hay que ver, hay gente pa'tó".



El gran acierto de la película The Martian

Lo mejor de esta estupenda película para muchos científicos es la guía de supervivencia que nos narra su protagonista. Según los expertos esta guía es lo que también salvó a los astronautas del Apolo 13. Matt Damon nos contaba en el film lo siguiente:


Todo esto sabiendo que la solución que podamos tener para uno de nuestros problemas puede traer como consecuencia nuevos problemas no previstos. Esto fue precisamente lo que hizo la NASA con los problemas que tuvieron en el Apolo 13. Lo que se puede ver debajo es una foto real de la sala desde donde se dirigía la misión del Apolo 13. En la foto se puede ver al director de la misión Gene Kranz, que en la película es interpretado por Ed Harris, y en la pantalla del fondo se puede ver al comandante Lovell (interpretado por Tom Hanks) ya en la cubierta del portaaviones.  


Los números no mienten. Si hablamos de la humanidad en su conjunto, hasta el día de hoy esta es la experiencia que tenemos cuando hablamos de mandar gente al espacio:

  • Algo más de 270 misiones lanzadas
  • Algo más de 540 personas en el espacio o la Luna
  • Experiencia de unas 130 personas/año
  • 2016 es el quincuagésimo quinto año (55) de vuelos tripulados al espacio desde que la humanidad es humanidad.

Esta es la aplastante evidencia que nos dice lo que tenemos que seguir haciendo. Si esto fuera un CV nadie en su sano juicio nos daría un trabajo en el que se pidiera un mínimo de experiencia. Y con este bagaje queremos llegar a Marte nada menos. Veamos datos:


  • Seis misiones Apolo pudieron acumular solamente 300 horas en la Luna, incluyendo 81 horas de EVA. (Una tripulación de dos personas - 600 horas en la superficie/162 horas de EVA).
  • La media por astronauta del programa Apolo en la superficie de la Luna es de solo 2,08 días.
  • La media por astronauta en EVA es de solamente 13,5 horas.
  • En los últimos 44 años ningún ser humano ha viajado más lejos de nuestro planeta que la distancia equivalente a la que hay entre Madrid y Gijón.

Sin duda nos falta mucho por hacer y lo malo es que además de la experiencia nos falta también la técnica. Hoy en día debemos de lanzar a base de combustible líquido se necesitan cantidades ingentes de propelente. Para explicar un poco la fría realidad de la fórmula de empuje de Konstantin Tsiolkovsky vamos a mostrar las etapas del cohete que llevó al hombre a la Luna:


Es impresionante, pero es que debe de ser así de grande de lo contrario no se llega al destino (..o se llega pero no se puede volver). Algunos datos que apabullan:

  • 3 millones de kg (peso)
  • Tan alto como un edificio de 16 pisos. 
  • Solo 12 minutos después de la ignición menos del 5% de esta mastodóntica nave puede entrar en órbita. 
  • De este 5% menos de un 1,5% es capaz de abandonar la órbita de la tierra para seguir su camino hacia la Luna. 
  • Para poder regresar a la tierra (la cápsula de algo más de 5 toneladas de peso) representa menos de las 2 décimas del 1% de la nave... y esto es lo único que regresa a la tierra. 

Hagamos como Matt Damon y echemos cuentas. Usemos las matemáticas para comprender la verdadera dimensión de a lo que nos enfrentamos.


Estos números son para ir de la Tierra a la Luna y volver. Imaginemos ahora los números que nos saldrían para poder ir a Marte que tiene un pozo gravitatorio muchísimo mayor.

La importancia de los pozos gravitatorios

Un pozo de gravedad es la fuerza de la gravedad que ejerce un gran cuerpo en el espacio. Cuanto mayor sea el cuerpo (masa), más profundo es su pozo de gravedad. El Sol tiene también un gran pozo (o profundidad) debido a su gran gravedad. Los asteroides y lunas pequeñas tienen pozos de gravedad mucho menos profundos. Cualquier cosa en un planeta o luna se considera que está en el fondo del pozo de gravedad. Ir al espacio desde la superficie de un planeta o luna significa subir o escalar fuera del pozo de gravedad, algo que a menudo lleva una enorme cantidad de energía. Cuanto más grande sea un planeta/luna/asteroide (mayor gravedad) mayor será la energía que se necesita para alcanzar la velocidad de escape.


Precisamente por esta razón el tamaño en astronáutica si importa.


Lo que se necesita son nada menos que 130 toneladas métricas. Que nadie piense que se puede alcanzar Marte con algo más pequeño o con partes desechables o recuperables... no se puede. Ya hemos visto los números. La gente que propone ideas novedosas está sencillamente negando la realidad. Sería algo como lo que se dice en este chiste gráfico:

"I think you should be more explicit here in step two"
Lo importante en la ecuación de la que venimos hablando es precisamente esta aceleración que podemos conseguir. En el gráfico siguiente se muestran los datos de esta aceleración o grado de variación de velocidad (delta V) necesarios para poder alcanzar algunos sitos cercanos en el espacio. Sería como dar una vuelta por el vecindario. Delta V multiplicada por el tiempo de tránsito nos dice realmente la distancia que podemos alcanzar para luego volver a la Tierra.


Un dato curioso es que se puede ver claramente que lleva menos delta V ir desde la Luna a Marte, que ir desde la Tierra a la Luna. Increíble, pero cierto. Ir desde la Luna lleva menos de la mitad de delta V. La solución ideal entonces sería intentar situar una base lunar permanente (serie de TV Espacio 1999) y desde ahí lanzar misiones a otros planetas. Pero esto no es posible y veremos en el próximo post el por qué.

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2 comentarios:

  1. Soy de los que piensan que nuestro destino son las estrellas... lo que ya no tengo tan claro es cómo llegarán nuestras moléculas si juntas o esparcidas.

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    1. Si, yo también lo creo. En la última parte de esta serie de posts lo dejo claro :)

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