Una odisea de 10 años: cómo serán las estaciones espaciales en 2030
El nuevo plan de la NASA para la órbita evoca una vista sorprendente del gobierno y el comercio en el espacio.
Por Joe Pappalardo
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ISS en órbita terrestre, vista más cercana. (Crédito: Matthias Kulka) |
El lunes 2 de noviembre marcó el vigésimo aniversario de una presencia humana continua a bordo de la Estación Espacial Internacional. Es un hito monumental, un logro que representa la capacidad de la humanidad para superar la geopolítica (y la gravedad) en un esfuerzo por embarcarse en lo que puede ser el mayor esfuerzo científico que los terrícolas hayan conocido.
Pero el espacio tal como lo conocemos está cambiando.
Tom Cruise tiene planes de filmar una película de acción a bordo de la estación espacial. La compañía de perfumes Estée Lauder quiere filmar un comercial en microgravedad. Y la NASA anunció el año pasado que reabriría la Estación Espacial Internacional a los turistas espaciales, lo que provocó una oleada de atención de los medios y una exuberancia geek. La atención se centra en la oportunidad para que los turistas espaciales visiten la ISS, una excursión de $ 35.000 la noche para los clientes, pero la parte del anuncio que recibió menos atención probablemente tendrá un impacto mayor a largo plazo: las nuevas reglas relajadas para la investigación con fines de lucro hechas en órbita.
Proyectar estas tendencias en el futuro es la única forma de ver qué pueden permitir estos cambios. Por supuesto, predecir el futuro de los vuelos espaciales ha sido una tontería e invita a los futuros lectores a reír con una burla bien merecida, pero avancemos rápido para imaginar el futuro de las estaciones espaciales dentro de cinco y diez años.
Todas las actividades comerciales mencionadas se basan en los esfuerzos actuales, dentro y fuera de la NASA, mientras que algunas solo se usan como ejemplos de lo que es posible y no deben tomarse como un respaldo (pero creemos que son geniales).
2025: una fábrica en el espacio
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Crédito: Jack Olson |
La Estación Espacial Internacional, una de las maravillas de la ingeniería de la historia, todavía está bajo la dirección de la NASA. El esfuerzo por recortar los fondos nunca ha tenido éxito, pero el precio anual de $ 4 mil millones de apoyo a la estación está minando los esfuerzos para poner una bandera estadounidense en Marte. Por lo tanto, la vida útil de la vieja estación no se prolongará, lo que tiene sentido desde el punto de vista de la ingeniería y la economía; ni siquiera los políticos pueden argumentar contra la gravedad y la fatiga del metal.
Sin embargo, se están plantando a bordo las semillas de una nueva industria. La señal más clara de esto es el prototipo de hotel espacial adjunto al módulo Harmony de la estación. En el interior, un par de ingenieros de la empresa están realizando un vuelo de prueba para validar el diseño. La idea no es seguir siendo un anexo de la ISS, sino hacer volar el hardware por sí solo y convertirse en un destino de vuelo libre con fines de lucro.
Hay estantes de experimentos exteriores e interiores para investigadores, y para turistas, ventanas grandes y sacos de dormir de doble ancho adecuados para una luna de miel orbital. Dentro de la ISS, un visitante está listo para llegar. Hace unos años, esta persona no tenía un método razonable para explorar el espacio, pero cuando las reglas cambiaron en 2019, este actor/músico adinerado se hizo con un boleto de ida y vuelta sin tener reparos en poner 50 millones de dólares por una semana en el espacio.
La celebridad pasa flotando junto a un montón de experimentos, sin mirarlos. En su interior se encuentra el mayor crecimiento de cristales de proteínas jamás intentado en órbita. Estudiar moléculas de proteínas individuales es extremadamente difícil porque son muy pequeñas. Sin embargo, investigadores inteligentes han descubierto que el cultivo de un cristal a partir de moléculas de proteínas creará una matriz repetida que puede revelar la estructura molecular. Entonces, si conocen la estructura exacta de la proteína, pueden diseñar medicamentos con ella.
Hay varios proyectos en curso dentro de los estantes, destinados a desentrañar la enfermedad de Parkinson, encontrar antídotos para agentes tóxicos y desarrollar inmunoterapia para el cáncer. Estos proyectos precedieron a 2019, pero se aceleraron desde que se eliminaron los límites de investigación con fines de lucro.
Aquí hay una economía de escala: los bastidores de experimentos se han agrandado y optimizado por una empresa de investigación espacial, por lo que varias empresas farmacéuticas interesadas tienen espacio de costo compartido en un vuelo espacial privado a la estación. Aún se necesitan astronautas para realizar los experimentos, pero la compañía de investigación espacial ha automatizado el proceso tanto como ha sido posible.
La investigación realizada en el espacio está teniendo un impacto en casa. Se están inventando innovaciones de fabricación aquí que no se podrían descubrir en la Tierra: esferas microscópicas perfectas (cortesía de la falta de tensión superficial) para encapsular drogas, fibra de vidrio con una suavidad y velocidad de transmisión sin precedentes, y láminas ultrafinas de galio arseniuro que se puede utilizar en semiconductores.
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La impresora 3D que está a bordo de la ISS hoy. (Crédito: Emmett Given/NASA) |
Junto con estos experimentos, hay una impresora 3D en una caja adjunta al casco. Su brazo robótico está colocando capas de material en un marco de celosía largo. Estos son paneles solares, que se fabrican en el espacio donde también se utilizarán. Cuanta más superficie, más energía se puede recolectar, pero los vehículos de lanzamiento no pueden caber en estructuras tan largas y planas en sus vehículos. Ahí es donde entran en juego esos complejos paneles solares plegables. Pero hacer paneles en el espacio permite tamaños optimizados y elimina el riesgo de un mal funcionamiento cuando el conjunto se despliega. Lo simple siempre es mejor.
SpaceX y Boeing continúan enviando astronautas hacia el cielo (y cosechan las recompensas públicas por llevar astronautas y personajes famosos a la estación), pero es la nueva generación de avances en la fabricación que realmente lo cambiarán todo.
Junto con estos experimentos, hay una impresora 3D en una caja adjunta al casco. Su brazo robótico está colocando capas de material en un marco de celosía largo. Estos son paneles solares, que se fabrican en el espacio donde también se utilizarán. Cuanta más superficie, más energía se puede recolectar, pero los vehículos de lanzamiento no pueden caber en estructuras tan largas y planas en sus vehículos. Ahí es donde entran en juego esos complejos paneles solares plegables. Pero hacer paneles en el espacio permite tamaños optimizados y elimina el riesgo de un mal funcionamiento cuando el conjunto se despliega. Lo simple siempre es mejor.
SpaceX y Boeing continúan enviando astronautas hacia el cielo (y cosechan las recompensas públicas por llevar astronautas y personajes famosos a la estación), pero es la nueva generación de avances en la fabricación que realmente cambiarán todo.
2030: el gran chapoteo
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Crédito: ESA |
Es el final del camino para la ISS.
Mientras el mundo observa, los controladores de la misión ordenan los comandos finales que empujan a la estación espacial a una caída fatal. Se han necesitado dos años (y casi mil millones de dólares en combustible) para posicionar la ISS correctamente para guiarla hacia el Océano Pacífico. Este es el lugar más remoto del planeta. Lo llaman "Point Nemo" y se ha convertido en un cementerio de naves espaciales.
Y habrá un gran revuelo. La NASA estima que entre 53.500 y 173.250 libras de la estación espacial caerán al océano.
Es el final de la ISS, pero ha dado lugar a una nueva generación de estaciones que incluso ahora están en órbita. Estas han pasado un tiempo adjuntos a la ISS, pero ahora son estaciones espaciales autosuficientes y de vuelo libre. Hay alrededor de 5 estaciones espaciales privadas volando en 2030, sin incluir el puesto avanzado chino.
Estas no son copias de la ISS, ni siquiera entre sí. Estas innumerables plataformas son construidas y operadas por varias personas, ya sean asociaciones público-privadas u operaciones comerciales pobladas por investigadores que intentan maximizar la microgravedad. Otras estaciones tienen atraques para turistas espaciales, pero muy pocas se enfocan agresivamente en transportar a los súper ricos a la órbita terrestre baja (LEO). Hay mucho dinero y menos riesgo en los científicos voladores.
Y estas actividades estarán abiertas al mundo, por lo que las naciones con algo de dinero pero no lo suficiente para tener sus propias estaciones espaciales están alquilando atracciones y espacio para sus propias prioridades de investigación. Lugares como Nigeria, Corea del Sur y los Emiratos Árabes Unidos ahora tienen programas espaciales llave en mano, con astronautas nacionales, proyectos científicos e investigación comercial.
Hay más de estos “astronautas soberanos” que turistas espaciales a medida que la realidad de la experiencia —agarrada, estreñida y costosa— está comenzando a asentarse en estos aventureros adinerados.
Muy pocas (si las hay) de esta nueva cosecha de estaciones espaciales están pobladas a tiempo completo. Los módulos de espacio privado se construyen teniendo en cuenta la automatización, menos reparaciones especializadas y sin caminatas espaciales orbitales. De hecho, la mayoría corren sin nadie a bordo, lo que las mantiene listas para los visitantes o para realizar experimentos de larga duración. Los brazos robóticos fijados a las paredes tienden al trabajo manual cuando los seres humanos están ausentes. También existe un mercado emergente para la reparación de estaciones espaciales, que es una rama del negocio de servicios de satélites que está en auge en LEO a medida que un número creciente de constelaciones rodean el mundo.
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Concepto de Blue Origin para una estación espacial orbital. (Crédito: NASA/Blue Origin) |
Estas estaciones espaciales tienen un aspecto similar. Cada una tiene paneles solares prominentes, antena de comunicación y cápsulas de escape de emergencia. Cada una de ellas es mucho más pequeña de lo que nunca fue la ISS, pero están construidas para diferentes propósitos: la estación de Blue Origin es un cohete reutilizado, lo que la convierte en una estación larga y delgada. Con paneles solares gemelos, todo tiene la forma de una T. La de Lockheed Martin parece una mini ISS, con la estación encajada entre paneles solares planos y anchos. Y la estación espacial de Axiom parece un hongo.
Algunas de estas estaciones están ocupadas demostrando hasta dónde puede llegar la construcción orbital. La más ambiciosa es una empresa privada que está creando pequeños satélites en el espacio. Es más fácil y económico transportar los materiales necesarios al espacio que las piezas terminadas. Una impresora 3D en órbita toma esas materias primas y produce satélites pequeños, disponibles para crear o rellenar huecos en constelaciones existentes.
Este esfuerzo es ordenado pero no tan impresionante como el otro gran proyecto de construcción orbital: un puñado de naves espaciales robot con forma de araña que crean puntales y otras piezas estructurales largas para un nuevo hábitat espacial. Estaciones más pequeñas, menores costos de lanzamiento y construcción en órbita son los que definen esta nueva generación de exploración espacial.
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Ilustración del asentamiento de la NASA en Marte. (Crédito: NASA) |
Pero, ¿dónde está la NASA en todo esto? La agencia espacial ha entregado las riendas de LEO a empresas privadas, pero la agencia todavía está invirtiendo dinero en misiones tripuladas al espacio profundo con los ojos puestos continuamente en Marte. Pero la financiación del gobierno va más allá, ya que ahora pueden aprovechar el progreso del sector privado, y existen los ahorros obvios asociados con la competencia de los vuelos espaciales.
Es una repetición de la forma en que la NASA sembró el desarrollo de los vehículos de lanzamiento comercial SpaceX, Grumman y Boeing, lo que a su vez permitió toda esta acción en órbita en primer lugar. Al aflojar su control sobre LEO, la NASA ha sembrado una infraestructura económica que puede existir sin su financiación directa.
Con la NASA enfocada en Marte, las entidades comerciales comienzan a hacer flotar ideas de sus propias bases lunares. Si hay un mercado para la ciencia, el turismo o la industria (minería de agua, construcción de paneles solares o similares), serán las empresas espaciales privadas las que construirán el hardware y gestionarán las misiones por su cuenta, después de que permitan a la NASA aterrizar allí.
Para cuando termina el año, se habla de establecer una base totalmente privada en la Luna. Finalmente, los turistas tendrán un destino y los científicos tendrán una base para sondear los muchos misterios de la Luna.
Y es esta colonia lunar la que marca una transición importante en la historia de la humanidad: los primeros pasos fuera de la Tierra y hacia una especie de múltiples planetas. Las nuevas estaciones espaciales en órbita ahora se ven como los primeros pequeños pasos hacia este futuro, un paso dado por primera vez en 2019.
Ahora, el sistema solar espera.
El espacio está lleno de etapas de cohetes muertos. ¿Y si los convertimos en hábitats?
Una empresa quiere crear estaciones espaciales con basura espacial. ¿Funcionará?
Por Tim Childers
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Puesto avanzado de Nanoracks (Crédito: Nanoracks) |
Justo fuera de los tramos superiores de nuestra atmósfera, más allá de la línea que separa la Tierra del espacio, se encuentra un depósito de restos de chatarra orbital. Y esa basura sigue acumulándose con la creciente comercialización del espacio, lo que deja a muchos expertos preocupados de cómo los desechos podrían afectar a los astronautas, satélites y futuras misiones del espacio profundo. Pero donde algunas personas ven problemas, otras ven oportunidades.
Nanoracks, una compañía espacial que anteriormente ayudó a llevar cargas útiles comerciales a la Estación Espacial Internacional (ISS), tiene como objetivo reciclar las etapas superiores abandonadas de los cohetes que orbitan la Tierra en estaciones espaciales comerciales. El programa de la compañía, "Outpost", planea convertir el depósito de chatarra en órbita de la Tierra en un centro de reciclaje, donde un ejército de drones espaciales robóticos convertirán las etapas superiores de cohetes gastadas no deseadas en laboratorios en órbita, invernaderos, depósitos de combustible o posiblemente hábitats.
Los cohetes suelen tener varias etapas que se desacoplan para reducir el peso a medida que ascienden a la órbita. Las etapas inferiores vuelven a la Tierra después de quemar todo su combustible, empujando las etapas superiores hacia la atmósfera superior. Las etapas superiores más pequeñas y ligeras dan la patada final para colocar sus cargas útiles, y la etapa superior en sí, en órbita.
Esto coloca a los científicos de cohetes en una encrucijada: ¿dejan suficiente combustible en la etapa superior después de la inserción orbital para que pueda dar la vuelta, encender sus motores y desorbitar para volver a la Tierra? ¿O usan hasta la última gota de combustible para aprovechar al máximo su dinero, dejando la etapa superior en órbita y agregando a la lista ya grande de desechos espaciales?
En su informe anual sobre el medio ambiente espacial, la Agencia Espacial Europea (ESA) incluyó los cuerpos de los cohetes como una de las mayores amenazas para las naves espaciales:
“Desde el comienzo de la era espacial el 4 de octubre de 1957, ha habido más desechos espaciales en órbita que satélites operativos. Los desechos espaciales plantean un problema para el medio ambiente cercano a la Tierra a escala global, al que han contribuido todas las naciones espaciales y para el que solo una solución con apoyo mundial puede ser la respuesta".
A principios de este mes, una etapa superior abandonada de un cohete chino falló por poco de chocar con un satélite soviético desaparecido. Los dos objetos llegaron a una distancia de 80 pies el uno del otro, viajando a velocidades cercanas a 32.900 millas por hora. El impacto habría creado una cantidad incalculable de desechos espaciales, con una masa combinada de 6.170 libras. Eventos como estos han ejercido una presión aún mayor para hacer algo con respecto a la creciente nube de basura espacial que rodea la Tierra.
El CEO de Nanoracks, Jeffrey Manber, ve estas etapas superiores abandonadas como una mina de oro a la espera de ser explorada. Las etapas de cohetes ya poseen muchas de las cualidades que los ingenieros buscan en una estación espacial. Las etapas superiores están diseñadas para resistir las increíbles tensiones de un lanzamiento y mantener la presión en el vacío, lo que las hace muy duraderas y seguras (una vez que se purga el combustible altamente inflamable y, a veces, tóxico).
Por esta razón, Nanoracks no es el primero en proponer la idea de utilizar las etapas superiores de los cohetes para crear estaciones espaciales. La NASA planeó originalmente que su primera estación espacial, Skylab, se construyera a partir de la etapa superior del poderoso cohete Saturno V. El ingeniero de cohetes Wernher von Braun propuso ventilar y restaurar la etapa superior mientras estaba en órbita para crear un "taller húmedo" en el que los astronautas pudieran vivir y trabajar.
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Skylab. (Crédito: NASA) |
El mantenimiento de los satélites en órbita, y mucho menos el desmontaje y la renovación de las etapas superiores gastadas, sigue siendo una tecnología no probada. El análogo más cercano puede ser las misiones de servicio del Hubble que la NASA llevó a cabo de 1993 a 2009, donde equipos de astronautas reemplazaron e instalaron piezas nuevas en el telescopio Hubble.
En los últimos años, la NASA se ha centrado en operaciones no tripuladas. El Servicio, Ensamblaje y Fabricación en Órbita 1 (On-orbit Servicing, Assembly and Manufacturing 1), o OSAM-1, es una nave espacial robótica diseñada para reunirse con satélites existentes y brindarles los ajustes necesarios para expandir su vida útil.
Hasta que se pruebe la tecnología, Nanoracks dará pequeños pasos para realizar sus puestos de avanzada. La compañía planea comenzar con algo pequeño al enfocarse en el exterior del cohete, al conectar cargas útiles experimentales, módulos de potencia y unidades de propulsión al fuselaje del cohete.
"En este momento, en realidad no estamos modificando nada", dijo a WIRED Nate Bishop, el gerente de proyectos de Outpost en Nanoracks:
“Estamos enfocados en demostrar que podemos controlar la etapa superior con accesorios. Pero en el futuro, imagínense un montón de pequeños robots subiendo y bajando por la etapa para agregar más conectores y cosas así".
A finales de octubre, Nanoracks anunció su primera demostración de Outpost. En asociación con la NASA, la compañía planea realizar el primer corte de metal estructural jamás realizado en el espacio. La misión, que está programada para lanzarse a bordo de un cohete SpaceX en mayo de 2021, incluirá un brazo robótico montado en una plataforma que contiene piezas de metal que representan varias etapas superiores de los cohetes modernos. El brazo tiene la punta de una broca que puede cortar el metal sin dejar residuos.
"Por fin, Nanoracks está sentando las bases para convertir las etapas superiores en órbita", dijo Manber en un comunicado de prensa. “Esta tecnología podría resultar tan importante ya que tanto la industria como la NASA buscan encontrar los vehículos y programas más rentables que llevarán humanos a la Luna y pronto a Marte”.
Elon Musk dice que necesitamos vivir en domos de vidrio antes de que podamos terraformar Marte
Será mejor que empieces a buscar a Zillow.
Por Tim Childers
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La humanidad explorando y terraformando el planeta Marte. (Crédito: Imágenes de Mark Stevenson/Stocktrek/Getty) |
A principios de esta semana, el fundador de SpaceX, Elon Musk, explicó en Twitter que para colonizar Marte, tendríamos que soportar "la vida en cúpulas de vidrio al principio" antes de "eventualmente terraformar [Marte] para sustentar la vida, como la Tierra".
Musk, como ha sido bien establecido, quiere hacer realidad su sueño de convertir a los humanos en una especie multiplanetaria y construir la primera colonia en Marte para 2050. Para hacer que el Planeta Rojo sea habitable de por vida, Musk ha sugerido previamente terraformar Marte bombardeando las capas de hielo polares del planeta. Pero ahora, quizás después de darse cuenta de que tal plan requeriría casi el suministro mundial de ojivas nucleares para lograrlo, Musk está adoptando un enfoque más sensato hacia la colonización.
Musk continuó en el mismo hilo:
“La terraformación será demasiado lenta para ser relevante en nuestra vida. Sin embargo, podemos establecer una base humana allí durante nuestra vida. Al menos una futura civilización espacial, que descubra nuestras ruinas, estará impresionada de que los humanos hayan llegado tan lejos".
Este puede ser un buen pivote para Musk, porque la ciencia no está exactamente de su lado. Los estudios han demostrado que incluso con la potencia de fuego adecuada, simplemente no hay suficiente dióxido de carbono de gas de efecto invernadero disponible en Marte para crear una atmósfera capaz de sustentar la vida en la superficie.
Esta no es la primera vez que Musk menciona el uso de cúpulas de vidrio como hábitat en el Planeta Rojo. En un Reddit AMA de 2016, Musk dijo que los paneles de vidrio con marcos de fibra de carbono podrían usarse para construir cúpulas geodésicas en la superficie marciana, mientras que los droides mineros podrían construir cuevas subterráneas presurizadas para operaciones industriales.
Más recientemente, Musk presentó sus planes para construir una ciudad en Marte en un evento de transmisión en vivo el mes pasado. Hizo hincapié en la idea de que una colonia marciana fuera completamente autosuficiente en caso de que el apoyo de la nave nodriza Tierra se cortara de alguna manera.
"La prueba de fuego, en realidad, es, si las naves de la Tierra dejan de llegar por alguna razón, ¿Marte se extingue?", Musk le dijo al entrevistador Robert Zubrin durante el evento. "Por alguna razon. Podría ser banal o podría ser un armagedón nuclear”, agregó.
En la entrevista, Musk afirmó que una ciudad completamente autosuficiente necesitaría alrededor de 1 millón de habitantes y requeriría 1 millón de toneladas de carga. Pero si Musk planea transportar tanta carga, necesitará una nave más grande.
SpaceX está desarrollando actualmente su próxima generación de cohetes reutilizables, apodado Starship. La nave espacial totalmente reutilizable está diseñada para llevar 150 toneladas o 100 personas a la órbita y tiene la capacidad de repostar en el espacio. Starship usa el poderoso motor Raptor Vacuum, que está diseñado específicamente para operar en el vacío del espacio y usar combustibles que se pueden refinar en Marte.
Musk ha dicho que una de las primeras misiones de colonización a Marte llevaría equipo para construir una estación de repostaje en la superficie, con Starship actuando como un hábitat inicial. Musk afirmó en la transmisión en vivo que las primeras misiones tripuladas de Starship podrían lanzarse ya en 2026. Aunque un prototipo de la nave espacial completó recientemente un salto exitoso de 500 pies, el cohete experimental tiene un historial de auge.
Si Musk logra su sueño, ¿quién puede decir cómo será la vida en la primera colonia de Marte? Pero según los sentimientos anteriores de Musk, puede parecerse mucho al Salvaje Oeste. Cuando se le preguntó en el mismo hilo de Twitter sobre qué leyes y sociedad podrían existir en la nueva colonia marciana, Musk respondió: "Dejemos que los marcianos decidan su propio futuro".
Modificado por orbitaceromendoza
