I am root - Jargon Force - A veces es mejor encender un lanzallamas que maldecir la obscuridad...
28 julio 2015
Proyecto HOPE: cómo construir una colonia en Calisto antes de 2045
¿Cuáles son los mundos más favorables para establecer una colonia
humana dentro del sistema solar? Sin duda, la Luna, Marte o los
asteroides. Por lo tanto no es de extrañar que estos tres objetivos
aparezcan en todas las estrategias de exploración de las principales
agencias espaciales. Pero dejemos volar nuestra imaginación por un
momento y preguntémonos cuál podría ser el siguiente objetivo de la
colonización humana en una hipotética segunda fase de expansión. Podemos
descartar Mercurio y Venus por culpa de sus terribles condiciones
superficiales, aunque bien es cierto que ambos mundos poseen zonas
potencialmente habitables (los polos en el caso de Mercurio y la alta
atmósfera en Venus). Entonces, ¿qué nos queda?
Una base tripulada en Calisto. A la izquierda, el hábitat de
superficie inflable y a la derecha el vehículo con los sistemas ISRU y
el reactor nuclear (NASA/RASC).
Esta misma pregunta se hizo un grupo de investigadores de la NASA en
2003 y su respuesta fue… ¡Calisto! Efectivamente, la segunda luna más
grande de Júpiter se convirtió de golpe en un destino prioritario para
una misión tripulada en el sistema solar exterior. ¿Y por qué
precisamente este satélite y no otro? Primero, porque está situado a 1,9
millones de kilómetros de Júpiter. Al ser el satélite galileano más
lejano, se halla lejos de los principales cinturones de radiación del
gigante joviano. Una colonia en la superficie de Ío o Europa sería
científicamente más interesante, pero mataría a sus habitantes en
cuestión de minutos u horas. Segundo, porque la gravedad superficial de
Calisto es del 12,7 % de la terrestre, lo que minimiza el gasto
energético a la hora de viajar hasta su superficie. Y, por último,
porque Júpiter es el más cercano de los planetas gigantes, un requisito
esencial a la hora de reducir el tiempo de vuelo de una misión
tripulada.
Este estudio preliminar sobre la colonización de Calisto recibió el nombre de HOPE (Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration)
y fue el resultado de la colaboración de un puñado de entusiastas
procedentes de distintos centros de la NASA que trabajaban en el
programa RASC (Revolutionary Aerospace Systems Concepts). HOPE
intentó determinar los requisitos mínimos para llevar a cabo un viaje
tripulado a Calisto de ida y vuelta en menos de cinco años. De acuerdo
con HOPE, al menos tres astronautas vivirían durante tres meses en la
superficie del tercer satélite más grande del sistema solar a partir de
2045.
La misión básica de HOPE transcurriría de la siguiente forma. Primero
se construirían tres naves interplanetaria en el punto Lagrange L1 del
sistema Tierra-Luna con una masa de unas 250 toneladas cada una. Habría
tres tipos de vehículos: de carga, de combustible y tripuladas. Las
naves de carga y combustible usarían propulsión eléctrica nuclear (NEP) y
tendrían propulsores magnetoplasmadinámicos (MPDT) alimentados por
reactores nucleares de fisión de tipo Brayton de 6,4 MW de potencia
refrigerados mediante xenón y helio. Los motores MPDT usarían hidrógeno
líquido como propelente.
Nave de carga de HOPE (NASA).
Elementos de la nave de carga (NASA).
Por su parte, la nave de combustible llevaría hasta 195 toneladas de
hidrógeno. Ambos vehículos serían enormes, con una longitud de 135
metros (la ISS mide unos 110 metros). Estas dos naves partirían primero y
viajarían hacia Júpiter durante tres años con el fin de situar en la
superficie de Calisto el hábitat para la tripulación y el vehículo con
los sistemas ISRU (In-Situ Resource Utilization) para extraer
oxígeno e hidrógeno del hielo de la corteza de Calisto. La nave con
combustible permanecería en órbita de Calisto para el viaje de regreso
de la nave tripulada.
Nave de combustible (NASA).
Partes de la nave de combustible (NASA).
El vehículo con tripulación o PCTV (Piloted Callisto Transfer Vehicle)
usaría tres motores nucleares bimodales (BNTR), capaces de funcionar
como motores nucleares térmicos (NTR) para maniobras de alto empuje como
para generar energía eléctrica -más de 30 kW- gracias a los reactores
de fisión de cada motor. Tras partir del punto L1, la nave PCTV pondría
rumbo a Júpiter. La tripulación viviría en un hábitat inflable de 40
toneladas y 12,2 metros de longitud durante el viaje. La nave giraría
para proporcionar a la tripulación de seis personas un ambiente de 1 G
aproximadamente. La PCTV se situaría en órbita alrededor de Júpiter y,
posteriormente, alcanzaría una órbita circular de 500 kilómetros de
altura sobre Calisto. En vez de propulsión nuclear térmica, el equipo de
HOPE también jugó con la idea de dotar al vehículo de sistemas de
propulsión mediante VASIMR o fusión nuclear, unas tecnologías que hoy
por hoy siguen siendo ciencia ficción.
Sistemas de propulsión estudiados para la nave tripulada a Calisto PCTV (NASA).
Una vez en órbita, tres de los seis tripulantes viajarían hasta la
superficie en una lanzadera reutilizable de 24 toneladas. Una vez allí
vivirían en un hábitat inflable que habría aterrizado meses antes antes a
bordo de la nave de carga. Por lo tanto, sería necesario que la nave de
carga llevase dos naves a la superficie de Calisto: una planta ISRU de
38 toneladas en total con un reactor nuclear de 250 kW de potencia
eléctrica y el hábitat de superficie inflable de 34 toneladas. El
hábitat debería estar situado a más de un kilómetro del reactor para
reducir al mínimo la dosis de radiación sobre los astronautas. Otra
opción más conservadora, y que también fue evaluada en una fase
posterior, consistía en utilizar el mismo sistema de propulsión NEP con
motores MPDT también para la nave tripulada, aunque con un reactor más
potente de 8,2 MW. En este caso, la nave de carga llevaría la lanzadera
de superficie para reducir la masa final de la nave PCTV.
Nave tripulada PCTV con sistema de propulsión NEP (NASA).
Partes de la nave tripulada en versión NEP (NASA).
La tripulación se movería sobre la superficie llevando a cabo todo
tipo de experimentos científicos usando rovers no presurizados y
contarían con la ayuda de robots humanoides. Y ya metidos a pensar a lo
grande, los creadores de HOPE no descartaban que se realizasen misiones
de exploración remotas en Europa mediante robots teleoperados desde
Calisto aprovechando el prácticamente nulo desfase en las
comunicaciones.
Hábitat de superficie de Calisto (izquierda) y lanzadera orbital (derecha) (NASA).
Explorando Calisto (NASA).
Una vez concluida su misión, los astronautas usarían la lanzadera
-cargada nuevamente con combustible gracias a los sistemas ISRU- para
regresar a la órbita, donde se acoplarían al PCTV. Durante la estancia
en la superficie la nave tripulada habría cargado sus depósitos de
hidrógeno gracias a la nave de combustible que ya estaría en órbita de
Calisto. Finalmente, tras casi dos años de viaje de regreso, los
astronautas reentrarían en la atmósfera terrestre en una cápsula, aunque
la nave PCTV volvería al punto L1 para ser reutilizada. La duración
total de la misión tripulada sería de 4,97 años, de los cuales 123 días
serían en la superficie de Calisto.
HOPE tuvo una vida muy breve y nunca pretendió ser nada más que un
estudio conceptual sin demasiadas aspiraciones, pero sin embargo nos
invita a reflexionar sobre las limitaciones de la colonización humana
dentro del sistema solar. Y, aunque la ciencia nunca fue uno de los
objetivos prioritarios, paradójicamente el tiempo ha hecho que una
misión similar a HOPE sea ahora más interesante que hace una década.
Ganímedes y Calisto son ejemplos de mundos con océanos de agua atrapados
bajo una gruesa corteza de hielo, un tipo de mundo que podría ser muy
común en el Universo. Esto explica que su estudio sea fundamental para
evaluar la habitabilidad global de nuestra Galaxia. Como consuelo, y a
falta de HOPE, siempre nos quedará la futura sonda europea JUICE. Referencias:
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