Los lugares más fríos de la Tierra y sus alrededores no se acercan a la temperatura de la noche iluminada por la luna, y es muy difícil crear una base que pueda proteger a los colonos de tal temperatura. Durante muchas décadas, la idea de colonizar la luna ha preocupado a los científicos y a las personas con visión de futuro. Varios conceptos de colonias lunares han aparecido en pantallas y monitores de televisión.
Quizás una colonia lunar sea el próximo paso lógico para la humanidad. Este es nuestro vecino más cercano en las estrellas, que se encuentra a unos 383.000 kilómetros de nosotros, lo que simplifica el soporte de recursos. Además, hay un exceso de helio-3 en la Luna, combustible ideal para reactores termonucleares, muy escaso en la Tierra.
La ruta para la colonia lunar permanente fue teóricamente esbozada por varios programas espaciales. China ha expresado interés en ubicar una base en el lado opuesto de la luna. En octubre de 2015, se supo que la Agencia Espacial Europea y Roscosmos están planificando una serie de misiones a la Luna con el fin de evaluar las posibilidades de colocar asentamientos permanentes.
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Sin embargo, nuestro satélite tiene varios problemas. La Luna hace una revolución en 28 días terrestres y la noche lunar dura 354 horas, más de 14 días terrestres. Un ciclo nocturno largo significa un descenso significativo de las temperaturas. Las temperaturas en el ecuador oscilan entre 116 grados Celsius durante el día y -173 grados durante la noche.
Las noches de luna llena serán más cortas si la base está ubicada en el Polo Norte o Sur. “Hay muchas razones para construir una base de este tipo en los polos, pero hay otros factores a considerar además de las horas de luz solar”, dice Edmond Trollope, ingeniero de operaciones espaciales de Telespazio VEGA Deutschland. Como en la Tierra, puede hacer mucho frío en los polos.
En los polos lunares, el Sol se moverá a lo largo del horizonte, no a través del cielo, por lo que tendrá que construir paneles laterales (en forma de paredes), lo que complicará la construcción. Una base plana grande en el ecuador acumularía mucho calor, pero para llegar al calor en el polo, tienes que construir hacia arriba, lo cual no es fácil. “Con una ubicación sensible, las diferencias de temperatura se pueden controlar fácilmente”, dice Volcker Meiwald, científico del Centro Aeroespacial Alemán DLR.
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La amplia variabilidad de temperaturas en el ciclo diurno y nocturno significa que las bases lunares tendrán que estar provistas no solo de un aislamiento suficiente del frío y el calor abrasador, sino también para hacer frente a las tensiones térmicas y la expansión térmica.
Protección térmica
Las primeras misiones robóticas a la luna, como las misiones soviéticas a la Luna, fueron diseñadas para vivir un día lunar (dos semanas terrestres). El módulo de aterrizaje de las misiones Surveyor de la NASA podría reanudar el trabajo el próximo día lunar. Pero el daño causado a los componentes durante la noche a menudo impedía obtener datos científicos.
Los rovers lunares del programa espacial soviético del mismo nombre, que se llevó a cabo a finales de los años 60 y 70, incluían elementos de calentamiento radiactivo con un ingenioso sistema de ventilación, que permitía que los vehículos vivieran hasta 11 meses. Los rovers lunares hibernarían por la noche y se lanzarían con el sol cuando la energía solar estuviera disponible.
Una opción para evitar altas fluctuaciones térmicas es enterrar el edificio en regolito lunar. Este material en polvo, que recubre la superficie de la Luna, tiene baja conductividad térmica y alta resistencia a la radiación solar. Esto significa que tiene fuertes propiedades aislantes, y cuanto más profunda es la colonia, mayor es la protección térmica. Además, dado que la base se calentará y el calor de la luna se transfiere mal debido a la falta de atmósfera, esto reducirá aún más el estrés térmico.
Sin embargo, mientras que la idea de "enterrar" la colonia fue, en principio, aceptada con éxito, en la práctica será una tarea increíblemente difícil. “Todavía no he visto un proyecto que pueda manejar esto”, dice Volcker. "Se supone que son vehículos de construcción robóticos que se pueden controlar de forma remota".
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¿Insertar o cubrir?
Otro método mediante el cual fue posible lograr el resultado deseado radica en el suelo mismo. Ya se han propuesto penetradores capaces de penetrar la superficie durante el impacto (pero a menor escala) para varias misiones lunares, como la japonesa Lunar-A y la británica MoonLite (el proyecto está actualmente retrasado, aunque la idea del aterrizaje por penetración era tan convincente que la ESA decidió utilizar para un mecanismo para la entrega rápida de muestras para análisis desde la superficie y el subsuelo de un planeta o luna). La ventaja de este concepto es que la base está enterrada en el impacto, lo que significa que estará expuesta a condiciones térmicas relativamente moderadas antes de ser protegida.
Sin embargo, seguirá existiendo un problema con el suministro de energía, ya que un proyecto de penetración típico ofrece solo opciones de energía solar muy limitadas. También existen los problemas de altas cargas de aceleración de colisión y alta precisión requerida para la guía. “La fuerza de colisión requerida para excavar la estructura será muy difícil de igualar con las funciones requeridas de la base tripulada”, dice Trollope.
Una alternativa a esto sería verter regolito lunar sobre la colonia, posiblemente utilizando máquinas como excavadoras hidráulicas. Pero para hacer esto de manera efectiva, debe trabajar rápidamente.
Si el regolito lunar no se puede verter sobre la colonia, entonces se puede desplegar un sombrero de aislamiento multicapa (MLI) sobre él, lo que evitará la disipación de calor. Los materiales de aislamiento térmico MLI se utilizan ampliamente en las naves espaciales, protegiéndolos del frío del espacio.
La ventaja de este método es que permite utilizar paneles solares para recolectar y almacenar energía durante un día lunar de dos semanas. Pero si no se recolecta suficiente energía, habrá que considerar métodos alternativos de generación de energía.
Los generadores termoeléctricos podrían proporcionar energía a la colonia durante el ciclo nocturno: aunque son de baja eficiencia, sin embargo, no tienen problemas de mantenimiento, ya que no tienen partes móviles. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) ofrecen una gran eficiencia y tienen una fuente de combustible muy compacta. Pero la base tendrá que protegerse de la radiación, al tiempo que le permite transferir calor. La logística de la instalación de un generador de isótopos radiactivos extraíble está plagada de problemas: los riesgos serán todo el camino, desde el despegue desde la Tierra hasta el aterrizaje en la Luna, junto con cuestiones políticas y de seguridad.
Se podrían usar reactores de fisión, pero habrá aún más problemas con ellos, incluidos los enumerados anteriormente.
Y si se desarrollan reactores termonucleares, también se pueden utilizar en la Luna, dado el exceso de helio-3. Las baterías, como las de iones de litio, también pueden ser útiles, siempre que se genere suficiente energía solar en un ciclo nocturno de dos semanas.
Existe la idea de proporcionar energía a la estación en la superficie durante el ciclo nocturno utilizando un satélite en órbita que transmitirá energía a través de microondas o un láser. Esta idea fue investigada hace 10 años. El estudio encontró que para una gran base lunar, que requiere cientos de kilovatios de energía suministrada desde la órbita por un láser de 50 kilovatios, una rectenna (un tipo de antena que convierte la energía electromagnética en corriente eléctrica directa) tendrá 400 metros de diámetro, y en un satélite, 5 metros cuadrados. kilómetros de paneles solares. La Estación Espacial Internacional tiene aproximadamente 3,3 metros cuadrados. km de paneles solares.
A pesar de las importantes dificultades para construir una colonia que tendrá que soportar el duro ciclo lunar nocturno, no son insuperables. Con la protección térmica adecuada y el sistema de generación de energía adecuado durante una larga noche de dos semanas, podríamos tener una colonia lunar en los próximos veinte años. Y luego podemos dirigir nuestra mirada más lejos.
