Exploración espacial
El desarrollo de una base lunar podría impulsar tecnologías clave tanto para la Tierra como para aplicaciones en el espacio profundo, además de promover una nueva era en la exploración espacial y ser un trampolín en nuestro camino hacia Marte.
La Luna podría generar energía limpia para abastecer a la Tierra.
La generación y distribución de energía es esencial en toda actividad humana, y también lo es en la exploración del espacio. En el caso de la base en la luna, optar por tecnologías innovadoras puede ser el empujón que necesiten para desarrollarse lo suficiente como para aplicarlas en la Tierra.
Este es uno de los asuntos que trata The human factor in the settlement of the moon: an interdisciplinary approach, un nuevo libro conjunto que explora los retos de establecer una base en nuestro satélite natural. Desde los aspectos psicológicos del viaje hasta el impacto en nuestra biología, la obra analiza las diferentes dimensiones del proyecto. Una de ellas, especialmente interesante, es la producción de energía para abastecer las actividades de la base.
El principal desafío que dificulta los sistemas de energía lunar es, por supuesto, el coste. Enviar materiales a la superficie de la Luna o al espacio cislunar (la esfera que rodea la Luna donde los objetos la orbitan) es extremadamente caro. En el caso de la superficie, nos enfrentamos a costes en torno a un millón de dólares por kilogramo de peso.
Si en lugar de llevarlos a la superficie nos conformamos con ponerlos en órbita, podemos reducirlo un orden de magnitud, hasta los 100.000 dólares por kilo. Esto determina completamente el diseño escogido, que se optimizará en cuanto a peso: necesitamos un sistema que, para la misma energía producida, presente el menor peso posible.
La principal fuente de energía que encontramos en la superficie lunar es la solar. Se da la circunstancia de que instalar paneles solares en la superficie de la Luna es mucho más eficiente que en la Tierra. Al tener una atmósfera mínima, el mismo panel recibe alrededor del doble de irradiación solar. Esta es una situación completamente distinta a la que sucedería en Marte donde, debido a la mayor distancia con respecto al Sol, los paneles recibirían aproximadamente la mitad de la irradia
La principal fuente de energía que encontramos en la superficie lunar es la solar. Instalar paneles solares en la superficie de la Luna es mucho más eficiente que en la Tierra
ción que les llegaría en la Tierra (o cuatro veces menos que en la Luna). Además, el Planeta Rojo se ve cubierto por grandes tormentas de arena regularmente, que no sólo reducirían más incluso la irradiación recibida, sino que ensuciarían los paneles causando problemas en la instalación.
UN PROCESO COMPLICADO
Instalar los paneles no es tan fácil. Primero necesitamos conocer la ubicación de la base. En la mayor parte de la superficie lunar nos encontramos con alrededor de 15 días de día y 15 de noche. Esto nos lleva a temperaturas extremas que no estamos acostumbrados a ver, que alternan entre los -167 y los +127 grados. Si la base estuviese situada en una de esas localizaciones, solo podríamos generar electricidad durante la mitad del tiempo, lo que nos llevaría a grandes necesidades de almacenamiento, lo cual conlleva una enorme dificultad técnica.
Si en vez de en una localización al azar la base estuviera emplazada en los polos podríamos tener seis meses de día y seis de noche. Esto posibilitaría habitar la base durante la mitad del año de manera continuada y con unas necesidades de almacenamiento más razonables.
Además, cerca de los polos se encuentran también reservas de agua helada, probablemente el recurso más interesante que podríamos desear.
Aparte de esto, sería posible instalar la base en uno de los cráteres abiertos que, como cuevas, se resguardan del sol y las temperaturas extremas, con sus ventajas añadidas.
Además de utilizar paneles solares en la superficie, es posible ubicar la infraestructura de producción de energía solar en órbita, con lo que se aprovecharía el menor coste de enviar materiales al espacio cislunar.
Asimismo, dependiendo de la órbita escogida, podemos tener irradiación solar casi continua. Los paneles cubrirían una gran superficie en órbita (más de un campo de fútbol) en un diseño modular como el empleado en la Estación Espacial
En Marte, debido a la mayor distancia con respecto al Sol, los paneles recibirían aproximadamente la mitad de la irradiación que les llegaría en la Tierra o cuatro veces menos que en la Luna
Internacional. Cada vez se consiguen diseños más ligeros, y ya contamos con paneles solares que son tan finos que pueden posarse sobre una burbuja de jabón sin romperla.
Los paneles enviarían la energía a la superficie a través de microondas o láser. En el caso de microondas, la transmisión de larga distancia se realizaría hasta antenas rectificadoras o rectenas, que consiguen transformar las microondas en electricidad en corriente continua.
Esta tecnología lleva en existencia varias décadas, aunque sólo se ha utilizado en aplicaciones pequeñas. La tecnología es poco eficiente en costes, pero es segura: las densidades de energía generadas serían lo suficientemente pequeñas como para evitar daños si los astronautas entran por accidente en la trayectoria de las antenas.
El láser es también seguro, pero mucho menos eficiente, y resultaría beneficioso solo para distancias muy grandes en las que las microondas se dispersarían demasiado. Este tipo de transporte de energía sin cables sería también muy interesante si la base consistiese en varios emplazamientos separados una distancia considerable, para los que sería poco eficiente desplegar cables.
Y LLEGÓ LA ENERGÍA NUCLEAR
En muchos casos, la energía solar tendría que complementarse con nuclear, que es una de las fuentes de energía más utilizadas en la exploración del espacio.
Los generadores nucleares que se emplean en este contexto son muy diferentes a los que usamos en la Tierra: utilizan una tecnología que convierte directamente la energía nuclear en electricidad a través de lo que llamamos termopares (pares de metales distintos que crean una diferencia de potencial eléctrica cuando se los somete a una diferencia de temperaturas).
La nuclear puede ser una opción necesaria, pero desde la NASA se está intentando que las misiones se basen en energía solar debido a los problemas de seguridad relacionados con lanzar a órbita material fisible, que podría dar lugar a un desastre radioactivo en caso de que el lanzador falle.
Además de generar electricidad necesitamos, hasta cierto punto, almacenarla. La tecnología que ha alcanzado un mayor desarrollo hasta el momento son las baterías de Litio. En un futuro, podríamos incluso plantearnos fabricar nuestras propias pilas de combustible en la base y almacenar la energía en forma de hidrógeno, ya que podemos emplear los depósitos de agua disponibles.
Otro problema distinto es cómo distribuir la energía. El sistema de distribución que instalemos en la base será relativamente fácil de operar: será un sistema radial, ya que tendremos toda la generación en el mismo punto, aunque desde ahí haya que trasladar la energía a diferentes localizaciones. Esto nos permite utilizar la tecnología de corriente continua, que podría usar equipos más compactos (y, por tanto, más baratos). La opción más ligera (que es también la más empleada en la Tierra) es emplear cables de aluminio. Estos cables, en la Tierra, suelen instalarse en torres más o menos elevadas que en la Luna no sería factible construir. La única alternativa es enterrar los cables, que sería necesario para evitar los cambios de temperatura que los llevarían a un deterioro extremo. Es interesante también darnos cuenta de que la superficie lunar es muy rica en aluminio, de tal manera que podríamos plantearnos fabricarlos allí mismo en un futuro a largo plazo.
Quién sabe si, en el futuro, el sistema energético de la Tierra empleará energía solar en órbita o transmisión de microondas. Según algunos, son precisamente estas tecnologías las que podrían asegurar el suministro eléctrico a la humanidad entera en el muy largo plazo. Está claro que el desarrollo de una base lunar podría impulsar estas tecnologías clave, además de promover una nueva era en la exploración espacial.
Si en vez de una localización al azar la base estuviera emplazada en los polos podríamos tener seis meses de día y seis de noche. Esto posibilitaría habitarla durante la mitad del año