sábado, 8 de mayo de 2010

Agua que no has de beber ... ¡Usala de combustible!

Recientemente salió una noticia sobre el descubrimiento de agua en un asteroide 24 Themis. Segun va la noticia, el asteroide es poco mas que una enorme roca con una cubierta de hielo ensuciado con algunos compuestos orgánicos. El agua esta muy mezclada con polvo de roca y otros compuestos que a las temperaturas del asteroide bastante duros, tanto o mas que las rocas de la Tierra.


Concepción artística del cinturón principal de asteroides. Mucho de estos cuerpos pueden albergar grande cantidades de agua.

Entonces ¿Por que el alboroto? Pues por que aparte de la posibilidad de eventualmente consumir esta agua se lo podría destinar a otros usos. ¿Pero valdría la pena? Extraer el agua implicaría en primer lugar "minar" el asteroide, es decir extraer los pedazos de hielo de la superficie y molerlos (de manera similar a como se extraen las rocas en las minas terrestres) luego lo polvo de asteroide se debe calentar, lo cuál implica un considerable gasto de energía, con lo que los cristales de hielo se transformarían en vapor en la nula presión del espacio, este vapor puede ser capturado y condensado para obtener el agua. Entonces tenemos que extraer agua implica llevar suficiente equipo hasta el asteroide y producir suficiente energía como para fundirlo. Adicionalmente es muy probable que se tengan que enviar personas en un viaje bastante costoso al menos para instalar y echar a andar el equipo. Y esta agua será obtenida en cantidades que no pasaran de unos cuantos cientos de litros al día (en condiciones ideales) ¿Entonces, de que sirve gastar tanto en una empresa tan compleja y arriesgada para obtener tan poca agua? Pues entre en pocas palabras sirve para explorar e inclusive, colonizar el sistema solar.


Propuesta misión a un asteroide, con tecnología casi igual a la utilizada para ir a la Luna. La principal diferencia es que la baja gravedad de los asteroides obligaría a la nave a anclarse a la superficie y los astronautas tendrían que extremar cuidado para no salir disparados involuntariamente al espacio al dar algún brinco.

El principal problema para hacer cualquier cosa en el sistema solar es llegar hasta el lugar donde se tiene que trabajar. Y mas aún si se considera que es mucho mas complicado, peligroso y caro mandar personas al espacio que máquinas. Sin embargo hay cosas para las cuales las personas son fundamentales. Inclusive para la exploración, terreno que hasta ahora ha sido casi exclusivo de sondas robotizadas, es mucho mas eficiente poner a los científicos y su equipo directamente en el cuerpo celeste a estudiar que esperara a que un robot este constantemente enviando datos. Las misiones con robots son una buena forma de hacer un poco de cartografía (para saber a donde ir) y análisis preliminar (para saber que instrumentación llevar) de los cuerpo celestes, pero todo esto es en preparación para mandar personas.


Bases del funcionamiento de un cohete. El objetivo es combinar el combustible con un oxidante y dejarle explotar de forma que el producto de la reacción salga disparado.

Y si el mandar gente es un problema es porque requieren mucho mas que las máquinas. Se necesita equipos, suficiente espacio para moverse, agua y aire (así como lo requerido para reciclarlo), sistemas que regulen la temperatura, protección anti-radiación, comida, medios para preservar y preparar la comida, etc, etc, etc... Y todo esto implica combustible, mucho combustible. Si tomamos en cuenta que en algunas plataformas de lanzamiento actuales, cada kilo de materia puesta en órbita implica mas de diez kilos (en ocasiones, muchos mas ) de combustible entendemos la magnitud del problema. Y esto es para poner la materia en órbita, se necesita mas combustible aún para sacarlo de órbita y llevarlo a donde se requiera (la Luna, Marte, etc).

Ahora, entendiendo todo este conjunto de problemas vale la pena aclarar algo sobre el funcionamiento de los cohetes, en particular, del combustible. En vista de que el principal problema es el peso, valdría la pena usar un combustible barato (léase, fácil de conseguir) y que sea ligero. Algo como el hidrógeno. Y de hecho este es uno de los combustibles mas usados por las naves espaciales. Por ejemplo el enorme tanque de combustible que porta el transbordador esta lleno de hidrógeno y oxigeno.


Diagrama del tanque externo del Transbordador Espacial, el cilindro grande esta lleno de un compuesto rico en hidrógeno y el pequeño en la nariz, de uno rico en oxigeno. Es decir, en realidad es un enroma tanque de agua separada en sus elementos constituyentes listos para explotar.

La forma de funcionar de un cohete es simple, se mezcla algo que explote con oxigeno (o algo con mucho oxigeno) y se le deja estallar, la explosión es dirigida en alguna dirección de manera que el cohete es impulsado en dirección contraria. De aquí que el hidrógeno sea muy usado, si hay algo que el hidrógeno sabe hacer es explotar, es ligero y se le puede obtener con facilidad.

Bien, ahora, considerando todo esto, vemos la relevancia del hielo en el asteroide Themis. En particular, sabiendo que después de pulverizar, derretir, y purificar el agua, se le puede separar en..........claro, hidrógeno y oxigeno, es decir, ¡combustible ideal para cohetes! Y si, el plan, sería poner estaciones de re-abastecimiento en el cinturón de asteroides.

Ya sabemos de dos cuerpos en esa región ricos en hielo, Ceres y ahora Themis. El plan sería, si queremos enviar gente a Júpiter, digamos, lanzar la nave hacia Ceres o Themis, donde los esperaría una estación de extracción de agua y síntesis de combustible, en esta podrían re-abastecerse de agua y combustible para continuar su viaje, enviar algo a Themis es mucho mas barato que a Júpiter, lo que implicaría o economizar en la misión o gastar la misma cantidad de dinero pero llevando mas personas y equipo.


Concepción artística de una posible estación en un asteroide. En este caso se trata de una máquina que arroja piedras al espacio para cambiar la ruta de un asteroide y evitar su choque contra la Tierra.

En pocas palabras, si el combustible es el problema, una estación de re-abastecimiento en el camino sería algo ideal, Y Themis resultó ser un buen lugar ya que contiene la materia prima, agua, y esta suficientemente cerca del sol como para que nuestra tecnología extraiga la energía necesaria para fabricar el combustible tan deseado.

Algunos estarán pensando en crear una red de estaciones de combustible por todo el sistema solar, y eso tiene mucho sentido. Por ejemplo se podrían tener algunas automatizadas en el cinturón de asteroides, otras en las grandes Lunas de Júpiter, en particular Europa y Ganímedes, estas podrían estar habitadas y ser al mismo tiempo centros de investigación. Luego el sistema de Saturno podría contener una o dos estaciones mas, así como Urano y Neptuno. De esta manera se podrá generar una red de vías de transporte en toda la zona planetaria del sistema solar.

Pero haciendo un poco de memoria al recordar la historia. El establecer un red de bases ha tenido sus efectos. Por ejemplo, la red de puertos utilizados por la potencias europeas (de la Europa en la Tierra, no la de Júpiter) no solo mantuvo a los navíos funcionando, sino que estimuló el desarrollo de tecnologías de transporte y formas de vivir del lugar donde se encontraba la estación (o puerto en este caso). De forma similar establecer una red de bases por todo el sistema solar estimulará el desarrollo no solo de nuevas tecnologías (por ejemplo, para extraer todo lo necesario del hielo de las lunas de los planetas exteriores) sino nuevas formas de convivir, ya que al estar aislados en estas bases durante largos periodos de tiempo, los pobladores de esos lugares no tardaran en iniciar el desarrollo de su propia cultura, dialecto, tradiciones, etc.


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