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1 EXPLORACIÓN DE LA HABITABILIDAD EN MARTE AUTOR Nicolás David Bejarano Beltrán PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO CARRERA DE ARQUITECTURA Bogotá D.C. 2022 2 EXPLORACIÓN DE LA HABITABILIDAD EN MARTE AUTOR Nicolás David Bejarano Beltrán DIRECTOR Iliana Esperanza Hernández García PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO CARRERA DE ARQUITECTURA Bogotá D.C. 2022 3 Nota de advertencia: Artículo 23 de la Resolución N° 13 de Julio de 1946. “La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará por qué no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y por qué las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”. 4 5 ÍNDICE RESUMEN .............................................................................................................. 7 ABSTRACT ........................................................................................................... 10 1. CAPÍTULO 1 ................................................................................................... 13 1.1 Introducción .............................................................................................. 13 1.2 Justificación .............................................................................................. 19 1.3 Objetivos Generales ................................................................................. 22 1.4 Objetivos Específicos ............................................................................... 22 2. CAPÍTULO 2 ................................................................................................... 22 2.1 Tecnologías & Teorías ............................................................................. 22 2.1.1 Marco Teórico .................................................................................... 22 2.1.1.1 Sobre Población. ......................................................................... 22 2.1.1.2 Los Principales de Marte. ............................................................ 24 2.1.1.3 Cultivos que Crecieron en Marte ................................................. 26 2.1.1.4 Mars Science City ....................................................................... 27 2.1.1.5 Campos Mangnéticos ................................................................. 29 2.1.1.6 Simplemente Hidrógeno .............................................................. 31 2.1.1.7 Electrólisis ................................................................................... 32 2.1.1.8 Carbono ...................................................................................... 35 3. CAPÍTULO 3 ................................................................................................... 37 3.1 METODOLOGÍA ...................................................................................... 37 4. CAPÍTULO 4 ................................................................................................... 38 4.1 Resultados Y Análisis ............................................................................... 38 4.2 La Llegada / Construcción e implantación ................................................ 43 4.3 Tren de Cultivo / Efecto Meissner y Acuaponía ....................................... 46 6 4.4 INTERCONEXIONES ............................................................................... 50 5. CAPÍTULO 5 ................................................................................................... 55 5.1 Conclusiones ............................................................................................ 55 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 56 7. ANEXOS ......................................................................................................... 60 7 RESUMEN Las revoluciones impulsan a la humanidad a crecer en sociedad, innovación, tecnología y economía. Los avances tecnológicos se han enfocado en diferentes ámbitos, uno de ellos, dirige su mirada a las estrellas, a conocer y entender el universo que nos rodea. Es posible pensar que una siguiente revolución pueda tomar lugar en este tiempo gracias a esta nueva era digital que se está viviendo y llevar al humano al siguiente paso de la civilización. Marte siendo el 4to planeta del sistema solar y el segundo planeta más cercano a la tierra, ha cautivado a miles de científicos, soñadores, millonarios y autores; sus características a pesar de encontrarse mucho más lejos del sol y ser un planeta más frío cubierto en CO2, tiene diferentes propiedades que lo hacen uno de los planetas con más probabilidades de tener una visita por nosotros los terrícolas. Al paso de los años y con los nuevos hallazgos en Marte, han nacido diferentes estudios, experimentos y teorías de la vida del humano en el planeta rojo. El profesor Wamelick, junto al CIP (Centro Internacional de la Papa) y la NASA, han desarrollado un invernadero simulador de las propiedades de Marte para experimentar con diferentes semillas y saber cuál de ellas tiene la capacidad de crecer en estas condiciones. De este estudio se sabe que 5 vegetales son capaces de crecer y producir semillas. Otro factor que se debe tener en cuenta son las densas y fuertes tormentas de arena que se producen en Marte, estas tormentas pueden cubrir los paneles solares que se posicionarán para la producción de energía con arena, por esto es necesario pensar en otras fuentes de energía como la energía de plutonio que actualmente está siendo utilizada por los rovers o los módulos de uranio llamados “Kilopower”, dos fuentes de energía con una larga vida útil sin necesidad de consumo de combustible. Para la construcción de las bases se propone el uso de impresión 3D con el fin de utilizar materiales marcianos. Estas bases deberán estar cubiertas bajo un domo presurizado con oxígeno que se obtendrá con Moxie, un artefacto con la 8 capacidad de producir oxígeno descomponiendo el CO2 de la atmósfera. Es importante recordar que este domo tendrá una muy fuerte carga de radiación solar en respuesta al débil campo magnético de Marte. El NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) se encuentra desarrollando el proyecto MAARSS, éste consiste en la construcción de una nave espacial rodeada por solenoides superconductores que generan a su alrededor un campo magnético que lo protege de la radiación solar, esta misma lógica se implementa en el centro del domo como método de protección contra la radiación como se sabe que nuestro campo magnético acá en la tierra nos protege. Los superconductores cargados, al tener contacto con muy bajas temperaturas generan la levitación magnética, una reacción llamada el efecto Meissner. Actualmente se utiliza la levitación magnética para los trenes de alta velocidad gracias a que se elimina la fricción. Teniendo esto en cuenta, se genera un tren de alta velocidad alrededor de la estación por las paredes del cráter en donde se ubicarán los cultivos de manera uniforme, el número de cultivos que se puedan ubicar en los trenes de cultivo darán un número aproximado de las personas que habitarán dentro de las estaciones. Dentro de estos trenes se manejarán diferentes tipos de agricultura, entre ellos se manejará la acuaponía, un proceso sostenible que consiste en la combinación de cultivo de peces y plantas en sistemas de recirculación con reutilización. Teniendolos domos presurizados, los trenes de cultivo, excavaciones y construcciones a partir de las impresiones 3d, se obtienen los modelos de estaciones que se ubicaran a lo largo de Marte. Cada una de estas tendrá la posibilidad de visitar la una a la otra mediante la construcción de dirigibles como un medio de transporte efectivo a la hora de querer explorar nuevos horizontes en este planeta. Dentro de los gases que más abundan en Marte se encuentra el CO2, componente extremadamente tóxico para el humano pero que aun así tiene bastantes usos alternos que pueden ser de gran ayuda para la habitabilidad.Con el uso y recolección del hidrógeno, uno de los gases más pequeños, ligeros e 9 importantes que conocemos, junto con el Helio (He), se piensa en un medio de transporte, los dirigibles. Dentro de este mar de CO2 que encontramos en Marte, existe la posibilidad de pensar en los dirigibles como un medio de transporte útil que por el principio de Arquímedes hará que estas gigantescas ballenas de hidrógeno y helio floten sobre la superficie del planeta rojo. Es por esta razón que se opta por nombrarlos SKY WHALES (ballenas del cielo en español). Para transportar con facilidad a los sky whales se debe pensar en un material extremadamente ligero y resistente que sea capaz de levantar a la población que se transportará. Para esto se opta por usar el grafeno, el aerogel de carbono y los nanotubos de carbono como materiales primordiales en la construcción del sky whale. Estos se posicionan como los materiales más ligeros encontrados por el humano hasta el momento. Los trayectos que el Sky Whale tendrá serán durante las épocas de verano en donde las temperaturas varían en el día entre los 0°C y los 20°C. Después de todo un día de trayecto el sky whale tendrá que amartizar y encerrarse en una burbuja de calor para soportar las bajas temperaturas de -80°C con la energía recolectada en el día y la energía radioactiva que se tenga dentro. Al amanecer, nuevamente empezará su curso dirigiéndose a la siguiente estación más cercana. Dentro de los 4-5 meses de viaje y exploración de los habitantes dentro del sky whale se tendrán diferentes actividades dentro del sky whale conectadas directamente con La agricultura, la producción y experimentación de alimentos, el Metaverso, Conexión satelital con robots o maquinaria en las estaciones cercanas para la finalización de la construcción de las estaciones. Al cabo de estos meses de exploración, el Sky Whale hace su última parada a la estación más cercana en donde se realizaría un “desembarque” de los habitantes, con muestras que se obtienen del recorrido se generan nuevos estudios para las siguientes exploraciones en Marte. De esta forma se cierra el ciclo en el que los Sky Whales se preparan para las siguientes misiones de exploración con nuevos habitantes. 10 ABSTRACT Revolutions drive humanity to grow in society, innovation, technology and economy. Technological advances have focused on different areas, one of them, directs its gaze to the stars, to know and understand the universe that surrounds us. It is possible to think that the next revolution could take place at this time thanks to this new digital era that is being lived and take humans to the next step of civilization. Mars being the 4th planet of the solar system and the second closest planet to the earth, has captivated thousands of scientists, dreamers, millionaires and authors; its characteristics despite being much farther from the sun and being a colder planet covered in CO2, has different properties that make it one of the planets most likely to be visited by us earthlings. Over the years and with the new findings on Mars, different studies, experiments and theories of human life on the red planet have been born. Professor Wamelick, together with CIP (International Potato Center) and NASA, have developed a greenhouse simulating the properties of Mars to experiment with different seeds and to know which of them have the capacity to grow in these conditions. From this study it is known that 5 vegetables are capable of growing and producing seeds. Another factor to be taken into account are the dense and strong sand storms that occur on Mars, these storms can cover the solar panels that will be positioned for the production of energy with sand, this is why it is necessary to think of other energy sources such as plutonium energy that is currently being used by the rovers or uranium modules called "Kilopower", two sources of energy with a long life without the need for fuel consumption. For the construction of the bases, the use of 3D printing is proposed in order to use Martian materials. These bases will be covered under a dome pressurized with oxygen that will be obtained with Moxie, a device with the capacity to produce oxygen by decomposing CO2 from the atmosphere. It is important to remember that this dome will have a very strong solar radiation load in response to the weak 11 magnetic field of Mars. The NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) is developing the MAARSS project, which consists of the construction of a spacecraft surrounded by superconducting solenoids that generate a magnetic field around it that protects it from solar radiation, this same logic is implemented in the center of the dome as a method of protection against radiation as it is known that our magnetic field here on earth protects us. The charged superconductors, when in contact with very low temperatures generate magnetic levitation, a reaction called the Meissner effect. Magnetic levitation is currently used for high-speed trains because friction is eliminated. With this in mind, a high speed train is generated around the station along the crater walls where the crops will be placed uniformly, the number of crops that can be placed in the crop trains will give an approximate number of people that will live inside the stations. Within these trains different types of agriculture will be handled, among them aquaponics, a sustainable process that consists of the combination of fish and plant cultivation in recirculation systems with reuse. Having the pressurized domes, the cultivation trains, excavations and constructions from the 3D prints, the models of the stations that will be located along Mars are obtained. Each of these stations will have the possibility of visiting each other through the construction of airships as an effective means of transport when wanting to explore new horizons on this planet. Among the most abundant gases on Mars is CO2, an extremely toxic component for humans but still has many alternative uses that can be of great help for habitability.with the use and collection of hydrogen, one of the smallest, lightest and most important gases we know, along with Helium (He), is thought of a means of transport, the airships. Within this sea of CO2 that we find on Mars, there is the possibility of thinking of airships as a useful means of transport that by Archimedes' principle will make these giant whales of hydrogen and helium float on the surface of the red planet. It is for this reason that they have been named SKY WHALES. In order to easily transport the sky whales, it is necessary to think of an extremely light and resistant material that is capable of lifting the population to be 12 transported. Graphene, carbon aerogel and carbon nanotubes were chosen as the primary materials for the construction of the sky whale. These are positioned as the lightest materials found by humans so far. The Sky Whale will travel during the summer season when temperatures vary between 0°C and 20°C during the day. After a full day's journey, the sky whale will have to moor and enclose itself in a heat bubble to withstand the low temperatures of -80°C with the energy collected during the day andthe radioactive energy it has inside. At dawn, it will again start its course heading to the next nearest station. Within the 4-5 months of travel and exploration of the inhabitants inside the sky whale there will be different activities inside the sky whale directly connected with agriculture, food production and experimentation, the Metaverse, satellite connection with robots or machinery in the nearby stations for the completion of the construction of the stations. At the end of these months of exploration, the Sky Whale makes its last stop at the nearest station where a "disembarkation" of the inhabitants would be performed, with samples obtained from the tour new studies are generated for the following explorations on Mars. This closes the cycle in which the Sky Whales prepare for the next exploration missions with new inhabitants. 13 1. CAPÍTULO 1 1.1 Introducción Cientos de miles de años atrás, en la prehistoria, existía un equilibrio en la naturaleza terrestre, el humano convivía en armonía con la madre tierra como una célula dentro del cuerpo humano. Se desplazaban continuamente por los bosques, selvas y llanuras en busca de recursos para su sustento habitual. A estos personajes cuyas características se enfocan en permanecer errantes, cazando y recolectando vegetales y frutos para su consumo se les denominaban nómadas. Humanos cuya existencia en la tierra prioriza el vivir en ella que el vivir de ella. Como lo describe Packwood en su ensayo llamado Space, place and representation: A new “field” for anthropology que nos dice: “Las formaciones nómadas son aquellas que valoran el movimiento sobre fijación, variación sobre el orden; que afirman los espacios entre paradas en lugar de estar alineados a una tierra prometida; que alcanzan un punto de descanso solo para usarlo como relevo para un movimiento futuro; que no tienen finalidad, sólo proceso; que rozan la superficie en lugar de implantar un edificio simbólico o superponer un código o una cuadrícula estadística” (Packwood, 2001). Es así como durante cientos de años, los nómadas recorrían la superficie, no con el fin de invadir sino de conocer y aprender del planeta Tierra. Se cree que fue hasta hace tan solo 10,000 años aproximadamente que el hombre dejó de ser nómada y entró a la revolución neolítica; hecho que, a lo largo de la historia, cambiaría la imagen del humano frente a la madre naturaleza. Esta transformación en el hombre de nómada a sedentario lo beneficiaba por el hecho de pasar de tener una base económica de caza y recolección a una base económica de ganadería y agricultura. Estos dos factores fueron de gran importancia para desencadenar situaciones para que la sociedad empezara a crecer con rapidez y así convertirse en grandes ciudades. Como efecto o consecuencia de estas, el hombre sedentario 14 empezó a tener una mayor esperanza de vida, las familias crecieron gracias a las mejoras en el conocimiento de la agricultura, surgieron los primeros vínculos o lazos que tiene el humano con el territorio para proteger sus cultivos, nacieron los trueques o formas de comercio para intercambiar esa primera forma de riqueza. Todo este desarrollo fue evolucionando en el tiempo de forma antropocéntrica generando imperios, ciudades, países y continentes, normas y políticas que dividen el territorio como las fisuras de un vidrio roto. La población humana no dejaba de crecer desde entonces, por esta razón la mano de obra empezó a tener más demanda, el tiempo dejó de estar guiado por la luz del sol y las temperaturas frías de la noche, la humanidad era esclava de las horas y los minutos. La producción de insumos necesitaba un nuevo cambio que lo ayudara a crecer con la misma velocidad que lo hacía la humanidad, fue así como llega la revolución industrial, evento que, gracias a los avances tecnológicos y científicos, la producción pasó de ser manual a industrial, tomando como referencia la máquina de vapor, elemento primordial de esta revolución, que mediante un proceso de expulsión de vapor podía mover pistones y manivelas para convertirlo en energía mecánica. Estos avances, fuera de favorecer económicamente a la burguesía, disminuir la mortalidad e incrementar la esperanza de vida, elevo la capacidad de producción, dando paso a la producción en serie, metodología que fue incrementando la necesidad de materia prima, insumos naturales para una población vanidosa y consumista. Nuevas formas de energía y producción fueron surgiendo, los combustibles fósiles, el agua y la vegetación eran tomados para la producción como una fuente ilimitada sin ningún reproche. Todo este desarrollo en la industria, la tecnología y la ciencia sin saber el daño que se le hacía al planeta tierra. Un momento histórico para la humanidad tiene lugar en el año 1969, 20 de julio, la misión norteamericana APOLO 11 coloca a los primeros astronautas en nuestro satélite, momento en el cual el hombre dio el primer paso en la luna. Este evento además de parecer un simple acto de desarrollo tecnológico trajo consigo críticas y especulaciones de su veracidad. Una guerra silenciosa estaba en proceso y un logro como este podría hacer el cambio. Se trajeron muestras de rocas, fotos 15 y videos como evidencia de la visita al objeto celeste, imágenes de la luna como de la tierra. La imagen traída por los astronautas en la que se puede ver el planeta tierra, es descrita por ellos como nuestro hogar, “…los llevó a darse cuenta que esa pequeña cosa era su hogar, no era la calle donde vivían, ni la nación donde vivían, era su hogar y era maravilloso…” (Lovelock, 2004). Fue así como estas imágenes (IMAGEN 0), al llevarlas a la tierra, desempeñaron un papel determinante para la declaración del primer Día de la Tierra en 1970, dio lugar a una concientización y valoración del lugar en donde vivimos, impulsaron la atención mundial en amenazas y huellas ambientales que habíamos dejado a lo largo de la historia, paulatinamente la humanidad tenía un nuevo problema mundial que atender, el deterioro ambiental se extendía con rapidez por las cicatrices que la revolución industrial le habían dejado, el término CO2 pasó a tener un mayor significado, el medio ambiente pasó a ocupar un lugar privilegiado en los ámbitos estudiantiles y políticos; la humanidad empezó a cuestionarse ¿Cuánto tiempo más nos aguantará este planeta? Desde entonces, se han generado programas políticos, sociales y estudiantiles para darle un respiro al planeta, las nuevas generaciones son conscientes del cambio climático que estamos experimentando y de las nuevas tecnologías que podemos utilizar para arreglarlo. Después de la revolución industrial, lamentablemente, fue la guerra fría la que impulsó estas nuevas tecnologías, desde su comienzo en 1947 se ha ido presentando una nueva revolución tecnológica en la que computadores, chips, radio transistores, internet, entre otros, fueron creados para generar un banco ilimitado de información y conexión entre el mundo, una nueva era digital se estaba posicionando para darle un avance significativo nuevamente a la humanidad. Han pasado de esta forma los años, generando avances en todos los sectores, avances en los que ahora, un viaje a la luna se quedaba pequeño frente al progreso y desarrollo que la humanidad ha generado, nos encontramos viviendo lo que años atrás se creía imposible como la nanotecnología, el descubrimiento del material más delgado, liviano y resistente de la historia (el grafeno), hallazgos de planetas similares a la tierra, la reprogramación celular, la robótica, el entendimiento 16 y descifrado del genoma humano, la llegada a Marte (Rovers) y el descubrimiento de agua en él, entre muchas otras. Tomando en cuenta esta última, debemos entender que anteriormente, era la NASA la que tenía siempre elprotagonismo en estos avances estelares, pero, con los años, se fueron presentando nuevos protagonistas que soñaban con el viaje espacial, personajes que crecieron en la época de la revolución digital y vieron una oportunidad para alcanzar las estrellas, entre ellos se encuentran laboratorios, multimillonarios e ingenieros aeroespaciales que han aportado desde otro punto de vista el viaje al planeta rojo. Cada uno de ellos se encuentra “de pie sobre los hombros de gigantes” (Newton, 1676), dicho que hace referencia a usar un entendimiento de los principales personajes que han estudiado y generado las teorías, fórmulas y conocimientos actuales, para generar un progreso intelectual. un progreso que en este caso se enfoca en el viaje, la estadía y/o la habitabilidad en Marte. Un género literario fue creado hace miles de años, desde que el humano ha podido comunicar y expresar sus historias; la narrativa ha sido la manera de darle “vida” a sus ideas. Nace cuando el hombre de las civilizaciones antiguas observaba sorprendido lo que lo rodea, necesita una forma de darle explicación a aquello que no entiende, fenómenos naturales que están fuera de su comprensión. Es así como el hombre viendo al cielo, aquello que aún sigue siendo misterioso e inexplicable, generó historias, teorías y aventuras de cómo serían estos extraños e incomprensibles espacios en el firmamento o incluso en el planeta tierra. De este modo la ciencia ficción se cree que nace con su primer escrito “De la tierra a la luna” por Julio Verne en 1865 o también “El sueño” o “Astronomía de la Luna” de Johannes Kepler en 1634, o cuando se filma Viaje a la luna de George Melies. Estas narrativas han marcado la historia con preguntas como ¿será posible la vida fuera de la tierra? Al pasar de los años, la ciencia ficción ha estado acompañada de las últimas teorías y hallazgos científicos para darle una coherencia y en algunos casos credibilidad a las historias. 17 Galileo Galilei, astrónomo, ingeniero, filósofo, matemático y físico italiano, en 1610 observó con un telescopio por primera vez en la historia al planeta rojo. Durante los años siguientes a este hallazgo, se fueron determinando características de Marte mediante la observación de sus polos o manchas y canales que ayudaban a determinar su rotación e inclinación. A finales del siglo XIX con el mapeo del albedo del planeta rojo se populariza la idea de vida en Marte. Michio Kaku nos expone en su libro “El futuro de la humanidad” como un simple error de traducción desencadenó miles de creencias sobre los supuestos “marcianos”: “en 1877, el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli observó extrañas marcas lineales en Marte, que parecían formadas por procesos naturales. Llamó a estas marcas “canali”, o “canales”, pero cuando sus informes se tradujeron al inglés, en lugar de usar la palabra “channels” se optó por “canals” que tiene un significado completamente diferente: estructura artificial, no naturales”. (Kaku, 2018) Se viralizó velozmente la existencia de la vida en Marte por la duda de quien había construido aquellos canales artificiales de los que los expertos hablaban, varios autores tomaron esta idea para generar novelas como “la guerra de los mundos”, “mars attacks”, “John Carter”, entre muchas otras. En ellas se describen artefactos y dispositivos de último modelo para la época en que se publicaron, como también dispositivos nunca antes vistos. A medida que avanza la tecnología, muchos de estos artefactos ficticios se han convertido en una realidad como las casas inteligentes, el reconocimiento facial, robots médicos, carros autónomos, armas láser e incluso la realidad virtual. Se tiene entonces una conexión entre la ciencia ficción y posteriormente los avances tecnológicos. Entendamos primero que la ciencia ficción se define por la RAE como “un Género literario o cinematográfico, cuyo contenido se basa en logros científicos y tecnológicos”; es la ciencia la que separa a la ciencia ficción de ser una simple narrativa de fantasía, es la investigación 18 que hay detrás de las historias la que le da una coherencia y empatía con la actualidad. En el año 2019, la NASA anuncia un concurso llamado “3D-Printed Hábitat Challenge”, dicho concurso les daba la oportunidad a los concursantes de diseñar unidades habitacionales para una futura colonia en Marte. Los participantes tendrian la posibilidad de utilizar las impresoras 3D de la NASA para “construir” sus diseños. Dentro de los requisitos, el proyecto debía ser estética y técnicamente ideal para las condiciones de este planeta, debe contar igualmente con el uso de materiales que se encuentren en este planeta, como el basalto, arenisca, hielo, entre muchos otros. Dentro de los participantes, se encontraba el arquitecto Bjarke Ingels, famoso por ser el fundador del estudio BIG, para dicho concurso, Vodafone le realiza una entrevista en la que él explica la propuesta desarrollada por su equipo en la que cierra diciendo “La arquitectura es la ciencia que hace que la ficción se convierta en realidad”. Es así como en el desarrollo de este escrito, se trabajará con los últimos estudios de ciencia y tecnología con el fin de lograr un proyecto que le de vida a una realidad que está cogiendo fuerza en esta nueva era digital, una realidad que tiene como objetivo la vida extraplanetaria, las llegadas a otros planetas con el fin de expandir nuestro pensamiento como humanos que está arraigado al planeta tierra. La vida está directamente conectada con la arquitectura, un concepto extremadamente complejo que ha tenido miles de explicaciones biológicas, físicas, filosóficas, entre otras, pero en especial estas definiciones de la vida tienen un factor en común, la energía, esta forma de energía se entenderá como el habitante; el espacio en donde se desplaza es el ambiente. Dos factores que componen el lienzo en el que un arquitecto hace su obra. La arquitectura no está arraigada a un lote de tierra o un espacio baldío por construir. A lo largo de la historia esta ha tomado diferentes definiciones como, por ejemplo, “el punto de partida del que quiera llevar a la humanidad hacia un porvenir mejor” (Le Corbusier). Así bien, la función o deber del arquitecto es construir, diseñar y modelar ese futuro para la humanidad y/o cualquier forma de vida que lo habite. 19 En los últimos años con las sondas espaciales que se han enviado al planeta rojo, junto a los rovers que en este momento recorren y recogen información de Marte, hemos dirigido nuestras miradas al espacio con la esperanza de encontrar un lugar para visitar en las estrellas, convertirnos en una sociedad extraplanetaria y aprender cada vez más de nosotros. “Creo que cuando los humanos empiecen a explorar y construir ciudades y pueblos en Marte, esto se considerará una de las grandes épocas de la humanidad, una época en la que la gente puso un pie en otro mundo y tuvo la libertad para crear un mundo propio.” (Robert Zubrin). 1.2 Justificación La Pontificia Universidad Javeriana ha manejado durante años una imagen y reputación dirigida al ámbito social, como bien conocemos los estudiantes, la universidad dentro de su misión tiene como determinación formar estudiantes que sobresalgan por diversos factores éticos y sociales. En la misión de la Pontificia Universidad Javeriana dice: “La formación integral de personas que sobresalgan por su alta calidad humana, ética, académica, profesional y por su responsabilidad social; …para el logro de una sociedad justa, sostenible, incluyente, democrática, solidaria y respetuosa de la dignidad humana”. Debemos tener en cuenta que esta parte de la misión de la universidad se divide en dos temas, el primero hace referencia al estudiante en el cual resaltaremos en el desarrollo de este trabajo de grado la alta calidad humana y la responsabilidadsocial, esto por el hecho de que existe una preocupación por una población que en un futuro estará siendo afectada, el término social en muchos casos ha sido mal entendido como caridad o ayuda a una población con necesidades básicas insuficientes. Aunque en el “ámbito social” del cual se habla en la universidad también abarcan estos temas, debemos comprender el término social como aquel beneficio que repercute en una sociedad o grupo social que se encuentre afectado, en cualquier caso. De aquí 20 partimos al segundo tema que hace referencia la misión de la universidad, este está dirigido a la sociedad, aquí resaltaremos para este documento que deba ser una sociedad justa, sostenible y respetuosa de la dignidad humana. Como se expresó anteriormente, la vida en el planeta rojo dependerá de los recursos que se puedan extraer y modificar, esto lleva a mantener siempre un pensamiento sostenible respecto a la producción y utilización de este, la sociedad que pertenezca a este planeta tendrá presente los privilegios que la tierra nos puede proveer. Adicional a esto, he estado interesado por el tema espacial desde el ámbito educativo como también en mi día a día. Considero que la ciencia ficción ha tenido un impacto muy notable en el desarrollo de nueva tecnología e innovaciones en los últimos años. Por otro lado, la humanidad ha evolucionado a lo largo de la historia mediante nuevos proyectos de innovación, nuevos pensamientos de un futuro. Muchas de las preguntas que se han hecho en un pasado, hoy se les ha dado una respuesta o teoría con la que nuevas ramas de conocimiento se desprenden. Nuevos retos requieren nuevas soluciones y en términos arquitectónicos, este trabajo de grado podrá alcanzar desde la estética nuevas formas o manejo de materiales que podrán crear en un futuro una bella espacial. Conjuntamente las generaciones que surjan podrán expandir su visión fuera de las fronteras del planeta tierra, nuevas formas de interactuar, de comercializar en la conexión humana entre estos planetas. Los materiales como tal han marcado una diferencia en mi desempeño arquitectónico, por esta razón el conocimiento de nuevas formas de manejar la materialidad en el planeta rojo me ofrece otra perspectiva de la creación, uso y reutilización de este. Considero que la generación actual está bien dirigida a tener una visión ecológica y sostenible en cada uno de los proyectos que genere para un futuro, por esta razón, la sostenibilidad, entendiéndose como aquella que “asegura las necesidades del presente sin comprometer las necesidades de futuras generaciones”. Este trabajo de grado tiene un alto impacto en este sector por la 21 forma en la que se debe aprovechar el material y el desarrollo de actividades y construcciones que se piensen desarrollar en Marte. Cabe resaltar que, en los proyectos vistos en el segundo ciclo de la carrera de arquitectura en la pontificia universidad javeriana, se aprendió que, NO en todos los casos de proyectos arquitectónicos los habitantes tienen la posibilidad de adquirir energía mediante cableado que tiene como nacimiento una fuente de energía hidroeléctricas o termoeléctricas (principales en Colombia). Esta situación hace alusión a la dificultad que tendría la población que habite en marte por su escasez en recursos que ayuden a la producción de energía, en especial las hidroeléctricas ya que trabajan a partir de represas de agua y como sabemos, el agua en marte permanece congelada. Para esto es necesario hacer uso de otros tipos de producción de energía como la energía solar, eólica, geotérmica, entre otras conocidas, o incluso, impulsar a la humanidad a el hallazgo de nuevas formas de producción de energía. En segundo lugar, se desarrolló un proyecto desarrollado por un concurso de la empresa Saint Gobain, se obtuvo un conocimiento del trabajo en concursos. Tomando esto en cuenta y analizando la información respecto al tema, existen concursos como el nombrado por la NASA como Centennial Challenge, liderado por el “Space Technology Mission Directorate” (STMD), Dirección de Misión de Tecnología Espacial que se encargan de desarrollar tecnologías especiales para misiones futuras, tecnologías que impulsan la exploración a la luna, marte y más allá. De igual forma, es necesario aclarar que, el campo en el cual se está desarrollando este proyecto es arquitectónico, por estos motivos también es necesario entender que este ámbito laboral está dirigido a cualquier espacio habitable en el cual la vida haga acto de presencia, es así como el ser arquitecto hace parte del porqué este trabajo de grado se desarrolla. Por una preocupación que nace de futuras generaciones que dispondrán del espacio habitable de Marte algún día. 22 1.3 Objetivos Generales Proponer una forma de habitar en condiciones diferentes a las de la tierra de manera sostenible para proponer horizontes de habitabilidad dentro de una colonia espacial implementando un conocimiento estético, sensible y tecnológico. 1.4 Objetivos Específicos • Desarrollar un ambiente sostenible mediante el buen uso de los tipos de energías aprovechando las condiciones de Marte, para reutilizar y garantizar el buen uso energético dentro del proyecto. • Plantear actividades laborales y de ocio que aporten directa o indirectamente la sostenibilidad de la sociedad en Marte mediante programas dirigidos al sector agrícola, científico o tecnológico con el fin de apoyar el sistema sostenible. • Desarrollar un ambiente 100% habitable para el humano aprovechando los recursos “naturales” de Marte para tener un ahorro energético y de combustible en viajes que se llegaran a hacer desde la tierra. • Proponer nuevas tecnologías para el beneficio de la sociedad en Marte y en la tierra basándose en estudios, teorías, experimentos y/o descubrimientos recientes. 2. CAPÍTULO 2 2.1 Tecnologías & Teorías 2.1.1 Marco Teórico 2.1.1.1 Sobre Población. 23 Tres diferentes autores plantean la sobrepoblación como un tema de preocupación para los años venideros en el texto “ Crecimiento poblacional y críticas públicas”, en cuanto a su análisis poblacional desde el año 1800 hasta la actualidad, el número de personas aumenta significativamente, de acuerdo con los cálculos poblacionales que proporciona la ONU, se tiene calculado para el 2050 un aproximado de 9.000 millones en la tierra (F. G. M., Martin, A. F. M., & Díaz, J. M. O. ,2007), esto teniendo en cuenta que la población que se tenía como “ideal” en el planeta tierra equivalía aproximadamente entre 800 a 900 mil millones. En el estudio de poblacional que se genera se tiene muy en cuenta la producción y consumo de alimentos, este hecho está directamente conectado con las consecuencias que se puedan generar por el crecimiento poblacional, este desencadena situaciones ambientales y de mortalidad preocupantes. Aristóteles, en el libro Política (1992) sostiene que “si no se limita convenientemente la magnitud de la población, se produce la pobreza porque la tierra y la propiedad no pueden aumentar a la par de la población” (como se citó en Manrique et al., 2007), es así como se determinó ese límite en el siglo XVII que ha sido brutalmente sobre pasado. De igual forma se entendía también que este fenómeno de sobrepoblación tenía algunos beneficios económicos y de poder al estado. La sobrepoblación trae consigo consecuencias en la humanidad que afectan significativamente la vida del hombre, Según Martin y compañía, “El crecimiento de la población se hace sentir en cada faceta de la vida, desde los patrones de asentamiento de un país, hasta el precio del pan” Este fenómeno al alterar el equilibrio económico por falta de empleo o carencia de actividad financiera en los países, afecta de igual forma las relaciones interpersonales que se desarrollan. Se tienen fracturacionessociales, guerras y hambruna. La falta de recursos o insumos para abastecer a la humanidad tiene como consecuencias “frenos” a este crecimiento exponencial poblacional, estos se componen de enfermedades, guerras, hambruna, pestes, que como finalidad consiguen una ligera disminución o pausa del crecimiento poblacional mediante el aumento de la mortalidad. 24 Es necesario así, tener presente la cantidad exacta de población que pueda abastecer el espacio habitacional en Marte, tener un control de natalidad y mortalidad en la sociedad para mantener un equilibrio entre los insumos y la población a quien está dirigido el abastecimiento. 2.1.1.2 Los Principales de Marte. A finales de la guerra fría, tras eventos importantes como la llegada a la Luna, incrementaron las inversiones dirigidas a los estudios del universo, los viajes espaciales y el sector aeroespacial. En 1971, fue lanzado por la NASA el Mariner 9, una sonda espacial cuya misión estaba dirigía a orbitar Marte. En su transcurso, el Mariner 9 sacaba fotos de la superficie de Marte, estas imágenes mostraban volcanes, marcas de ríos secos, montañas y cañones que tenían una gran similitud con algunas áreas en la tierra. Estas imágenes fueron de gran ayuda para impulsar la construcción de los Viking 1 y 2, que tendrían como misión sacar aquellas primeras imágenes del suelo marciano. En 1975 se logra el amartizaje del Viking que presenta las primeras imágenes tomadas en el suelo de Marte, fue hasta 1996, que el primer Rover hace un amartizaje, el “Mars Pathfinder”, este fue el primer rover que junto a las sondas “Mars Observer”, “Mars Global Surveyor” y “Mars Global Orbiter” pudieron darlo al mundo una imagen cada vez más clara de Marte. La misión de este programa estaba destinada a encontrar alguna forma de vida en Marte. La tecnología iba avanzando con rapidez, la calidad de las imágenes que se obtenían de este planeta iba revelando nuevos detalles que el color ofrecía, la llegada del nuevo siglo trajo consigo un nuevo programa destinado a la exploración de Marte con los famosos rovers Spirit y Opportunity, ambos serían dos gemelos robóticos que explorarían la superficie marciana en cada cara del planeta. Los canales que se visualizan desde las sondas espaciales muestran canales en los que posiblemente pudo haber agua, la misión de estos dos rovers es buscar rastros de vida en donde posiblemente hubo agua. 25 Posteriormente, en el 2011, el rover Curiosity fue enviado a explorar el cráter Gale, ya teniendo conocimiento de la existencia pasada de abundante agua en marte, el curiosity tiene como misión saber si Marte tenía aquellas otras condiciones para la vida, entre los datos que recogió el Curiosity junto a la sonda espacial Maven lanzada en el 2013, muestra lo fuerte y peligrosa que es la radiación en este planeta. Se recolectaron también datos de temperatura, composición del aire, fuerza y dirección del viento, entre muchos otros. A finales del 2020 y con los datos del Curiosity que afirman que existieron aquellos “ingredientes” para que la vida se pudiera desarrollar en Marte, se hace el lanzamiento de rover Perseverance, equipado con dispositivos para la búsqueda de pequeños organismos que hayan podido sobrevivir, diferentes formas de vida que puedan soportar el CO2 del ambiente a diferencia de los humanos. Por esta y muchas otras razones, dentro del Perseverance se encuentran diferentes dispositivos como, Mastcam-z, una cámara con la capacidad de tomar fotos y videos en alta definición 360°, MEDA, un dispositivo que realiza mediciones meteorológicas como velocidad y dirección del viento, la temperatura y la humedad, PIXL identifica elementos químicos a pequeña escala con rayos x, RIMFAX, sondea el suelo bajo el rover con ondas de radio, SHERLOC y la SUPERCAM usa cámaras, láser y espectrómetros para buscar compuestos orgánicos y minerales que puedan dar signos de vida pasada y finalmente MOXIE el cual es un prototipo, un pequeño dispositivo para procesar y convertir pequeñas cantidades de Dióxido de Carbono (CO2) en Oxígeno (O2). Cada una de estas sondas y de los rovers que fueron enviados, desde el Mariner 9 hasta el Perseverance, son las fuentes únicas de información para el desarrollo de esta investigación y proyecto, con estas imágenes e información se puede dar una imagen clara de Marte y el gran potencial que tiene frente a los otros planetas cuando se habla de una visita por nosotros los terrícolas. Los datos más relevantes del planeta rojo son: Marte, el 4to planeta del sistema solar y el segundo planeta más cercano a la tierra, cuenta con una inclinación de 24.5° (igual que la de la tierra), se puede 26 deducir que en Marte se tiene igualmente las 4 estaciones (otoño, invierno, primavera y verano), se demora aproximadamente dos años terrestres en darle la vuelta al Sol, por ende, cada estación tiene un tiempo aproximado de 6 meses. Se demora 24 horas con 40 min en tener un periodo de rotación completo (un día marciano) a diferencia de Venus que es de aproximadamente 116 días terrestres. Es 3 veces más pequeño que la tierra y su gravedad es de 3,7 m/s2 (aproximadamente 3 veces menos que en la tierra). Su temperatura varía entre los 0°C y 20°C en un día de verano, y -100°C y -180°C en las noches de invierno. Su campo magnético y atmósfera son muy débiles, esto causa que los rayos y vientos solares cargados de radiación puedan podar fácilmente la superficie de Marte. Su división topográfica divide una zona en la que pudo haber un océano miles de años atrás en la zona norte y una zona montañosa en la parte sur. El 95% de los gases que se encuentran en la atmósfera de Marte es dióxido de carbono (CO2), 3% de Nitrógeno (N), 1.6% Argón (Ar) y el 0,4% se divide en Agua (H2O), Oxígeno (O2), Metano (CH4) y otros gases. El suelo está principalmente cubierto por Basalto, Arenisca, Lutita, entre otros minerales de origen volcánico o por impactos de meteoritos. 2.1.1.3 Cultivos que Crecieron en Marte El Ecólogo Wieger Wamelink, profesor de la universidad de Wageningen, instituto enfocado específicamente en temas de alimentos saludables y ambiente de vida, desarrolla una serie de experimentos con la ayuda de la NASA y el CIP (Centro Internacional de la Papa). Los experimentos consisten en el cultivo de 4000 diferentes semillas en un simulador de la NASA que se ajusta a las condiciones de Marte con la única excepción del cambio de la gravedad ya que es imposible (hasta el momento) reducir la gravedad terrestre a nuestra conveniencia (la gravedad en Marte es de 3,7 m/s2, aproximadamente la tercera parte de la gravedad en la tierra que equivale a 9,8 m/s2). Este simulador se ajusta con los datos que se han 27 obtenido por los rovers a lo largo de los años, temperatura, materialidad de suelo marciano, gases y presión atmosférica. El profesor Wamelink, teniendo la disponibilidad del simulador y su conocimiento en la agricultura, empieza los cultivos de estas 4000 diferentes especies de plantas vegetales, frutas y tubérculos. Al cabo de unos meses, varias de ellas tuvieron un desarrollo significativo, para otras fue imposible su crecimiento, pero en especial se destacan cinco que fuera de haber tenido este crecimiento, también produjeron flor y semilla para poder tener un ciclo cerrado tanto de polinización como de cultivo. Las 5 especies son: El berro, rábano, tomate, papa y guisantes. Estos vegetales y tubérculos están cargados de un buen valor nutricional en especial la papa, acá es donde entra el CIP. Este instituto, ubicado en Perú, desarrolla una campaña con ayuda de estos experimentos para demostrarle al mundo (en especial a su país) que, si es posible cultivar papa en Marte, es posible también cultivar en cualquier parte del mundo como un método para atacar la hambruna y el desempleo. Para las otrasespecies de plantas que no tuvieron este proceso, Wamelink propone el uso de lombrices para ayudar a los cultivos a disipar el agua y los fertilizantes con facilidad a las raíces de las plantas. Existen también propuestas para el uso de una inteligencia artificial que está encargada de vigilar cada uno de estos cultivos y saber si es necesario fertilizantes o riego de agua para su crecimiento, se sabe que la tecnología es capaz de identificar diferentes características en las plantas que manifiestan su estado. El uso de esta inteligencia artificial también está de la mano con el uso de robótica para el reemplazo de abejas e insectos que pueden ayudar también en el proceso principalmente de polinización. 2.1.1.4 Mars Science City Propuesta arquitectónica para Marte desarrollada por el arquitecto Bjarke Ingels, esta propuesta junta 3 diferentes ambientes para los habitantes, cada uno de ellos 28 está caracterizado por sus cualidades sensoriales, separados por “barreras” físicas, la primera se entiende como una ciudad subterránea, esta tiene como propósito aislar a la población de la fuerte radiación solar que se presenta en Marte, es necesario también aclarar que dentro de las cualidades de este, también se encuentran ambientes fríos en el interior y con poca iluminación. En segundo lugar, un ambiente en la superficie de esta ciudad subterránea cubierta por una estructura de domo con materiales translúcidos que tenga la posibilidad de reducir la radiación solar y permiten el paso de la luz visible para poder observar el paisaje marciano y su firmamento. Dentro de este domo se tendrá un manejo de temperatura y gases para que los habitantes tengan la posibilidad de salir a la superficie dentro del domo y disfrutar de un espacio pensado para albergar diferentes especies de plantas. Este espacio de igual forma, aunque manejen materiales translúcidos de reducción de radiación, es muy posible que estén cargados de una gran exposición a la radiación solar, para esto se debe tener una regulación del tiempo en el que los habitantes están expuestos. Un último espacio es aquel en el que será necesario el uso de un traje espacial, Ingles propone una exploración de Marte mediante vehículos que se desplacen sobre su superficie, que puedan conectar los domos mediante una conexión marciana. Cada uno de estos ambientes están enfocados en la producción de materiales para la construcción tanto de la estructura como de la sociedad. El proyecto toma un orden en el que se puede conseguir y producir diferentes materiales de una manera sostenible en Marte sin necesidad de llevarlos desde la tierra. Se consiguen mediante los insumos que nos provee el planeta en su superficie y cada uno de estos pasa por un proceso tecnológico y químicos para generar agua, comida, vidrio, otros tipos de concreto, aluminio, entre muchos otros. Todo esto no solo con el fin de tener una sociedad sostenible, también se plantea como una forma de no cometer los mismos errores que estuvieron en la tierra durante años. 29 2.1.1.5 Campos Mangnéticos La NASA ha financiado números programas para extender sus horizontes de conocimiento, entre sus programas se encuentra el “NASA Institute for Advanced Concepts” (NIAC), este programa nace en 1998 con el propósito de manejar conceptos innovadores, complejos, avanzados y en muchos casos completamente nuevos dentro del conocimiento tecnológico actual, está enfocado de igual forma a desarrollar proyectos aeroespaciales radicales y revolucionarios que puedan ser utilizados a largo plazo. En el momento que se habla de ingeniería aeroespacial, existen factores externos a la nave que pueden afectar negativamente a la tripulación, en especial la radiación solar y los rayos cósmicos, estos, aunque son imposibles de ver por el ojo humano y casi imposible de percibir con los otros sentidos, son extremadamente peligrosas para los sistemas vivos que se encuentran en estos viajes estelares con largos recorridos, en especial la radiación ionizante la cual es capaz de deteriorar la estructura de los átomos. Para muchos de estos casos es necesario utilizar blindajes pasivos en las naves que protejan a los tripulantes. Se entiende que entre más tiempo permanezca un sistema vivo en exposición a radiación, los daños en su estructura atómica aumentarán significativamente. Tras los primeros amartizajes, se entendió que cada uno de los viajes que se harían al planeta rojo tendrían aproximadamente un mínimo de 200 a 250 días de ida con las mejores condiciones de distancia y gravedad. A diferencia del viaje a la luna que tiene una duración de vuelo entre los 5 y 8 días, la exposición de la tripulación a la radiación solar y los rayos cósmicos en un vuelo rumbo a Marte es extremadamente alta. Por esta razón, en el 2019 el NIAC, expuso su primera propuesta para la construcción de una nave espacial (no solo para un viaje a Marte) que pudiera soportar y defenderse de esta radiación. La propuesta tiene por nombre (MAARSS) “Magnet Architectures and Active Radiation Shielding Study”, que en español es Arquitectura Magnética (o de Imanes) y Estudio del Blindaje Activo Contra la Radiación. Esta propuesta se basa en utilizar 30 solenoides superconductores cargados que rodean la nave. En el momento en el que un flujo eléctrico transita por el solenoide, se genera un campo magnético generando un blindaje activo alrededor de la nave; se entiende que el campo magnético que rodea al planeta tierra es nuestra principal protección contra la radiación solar, con esta misma lógica, el proyecto MAARSS protege la nave espacial. De este proyecto se han desencadenado diferentes propuestas a otras escalas, desde trajes espaciales, protegidos por campos magnéticos como también a una escala planetaria. Sabemos bien que Marte tiene un campo magnético muy débil, por esta razón, la radiación solar junto a los vientos solares impacta fuertemente la superficie marciana, una de las propuestas para su protección la genera la (PSD) “Planetary Science Division”, dentro de los programas de la NASA, este se enfoca en la visualización, estudio y entendimiento de aquellos objetos celestes. La propuesta consiste en la construcción de un campo magnético artificial que proteja a Marte del sol. El físico, matemático y astrónomo italiano Joseph-Louis Lagrange, en 1772 reformulo la mecánica newtoniana para generar la mecánica lagrangiana, en ella se describe la relación gravitacional principalmente entre dos objetos, entre ellos se describen 5 puntos gravitacionales en los que un tercer cuerpo queda “estático” en el espacio. Cada uno de ellos se llaman puntos de Lagrange (L1, L2, L3, L4, L5, dependiendo de su ubicación en el espacio). Esta lógica se ha utilizado para el posicionamiento de algunos satélites alrededor de la tierra. La PSD, mediante la mecánica lagrangiana, propone ubicar un generador bipolar en el punto de Lagrange L1 que se encuentra “estático” entre los dos cuerpos. El generador bipolar se describe como un dispositivo de gran magnitud con la capacidad de generar un campo magnético lo suficientemente grande para cubrir gran parte de la radiación solar que se dirige a la tierra. 31 2.1.1.6 Simplemente Hidrógeno Una de las más grandes preguntas que se ha hecho el humano es, ¿Cómo se creó el universo?, nuestra existencia en este mundo es cuestionada, la vida, en todas sus formas, es fascinante y perfecta, las creencias de un dios supremo o varios dioses es la única forma en la que el humano hace uso de su imaginación para darle una lógica a aquello que es prácticamente imposible de entender. Muchos de estos relatos tienen cierta coherencia con lo que la ciencia ha podido comprobar, “y dijo Dios: sea la luz; y fue la luz” (Génesis 1:3), en la religión católica y judía, este es aquel momento en la biblia en el quetodo es creado, que podría ser descrita en el Corán cuando Al-lah crea el universo a partir de una gran nube de humo, “Luego se propuso crear el cielo, el cual era humo (en un principio)” (Corán 41:11). Estas dos posturas sobre la creación pueden estar bien relacionadas con la teoría que científicos como George Gamow, Albert Einstein y Stephen Hawking defienden y explican como una gran explosión de gases condensados en medio del espacio, la teoría del BIG BANG. Millones de agujeros negros y estrellas fueron creados a partir de estos grandes cúmulos de gases, se cree que cada una de las infinitas nebulosas que liberó el Big Bag se convirtieron en estrellas y sistemas solares dentro de enormes galaxias. Los elementos se creaban a partir de fusiones nucleares y atómicas, los planetas nacían por masas que se compactaban en medio del espacio tiempo por fuerza gravitacional. Las estrellas, con el elemento más ligero y pequeño de la tabla periódica, el Hidrógeno (H), brillaban con intensidad gracias a las enormes cantidades de este elemento en un solo lugar que al fusionarse se convierten en Helio (He). Entre los 60´s y 70´s, el físico Robert W. Bussard, reconocido por ser el padre de la astronáutica, genera una propuesta para una nave espacial, el proyecto tiene por nombre “Bussard Ramjet” este proyecto nace con el entendimiento de las nebulosas y su composición de gases, en especial de Hidrógeno (H) y Helio (He). Estos gases, aunque son los más pequeños en la tabla periódica, son considerados 32 como combustible estelar, Bussard entendió que si pudiera tener grandes recolectores de hidrógenos que se desplazaran por el espacio, podría generar energía mediante una fusión nuclear controlada. Por un lado de la nave se encontraría un gran embudo que recolecta el hidrógeno de una nebulosa y por el otro un “motor atómico” en el que se expulsaría la energía producida para impulsar fuertemente la nave en el espacio. Esta idea se pensó principalmente para hacer viajes espaciales de largos trayectos, viajes interestelares para las visitas de planetas fuera de nuestro sistema solar. Bussard siempre tenía la esperanza de que algún día aquellos artefactos y naves futuristas que había imaginado fueran finalmente construidos y utilizados para los viajes interestelares. En la actualidad, el proyecto de Bussard Ramjet ha sido criticado y se han dado explicaciones de porqué este proyecto es extremadamente complicado de construir (no imposible). Para generar una fusión nuclear es necesario grandes cantidades de energía, y en respuesta a la fusión se liberan grandes cantidades de radiación electromagnética. Pero, el hidrógeno no solo es usado de esta forma, los avances en la química nos han demostrado infinitas formas en las que los elementos pueden interactuar. El hidrógeno ayuda en la creación de Agua (H20), Metano (CH4), Bicarbonato de sodio (NaHCO3), cientos de Ácidos, entre muchos otros compuestos químicos que, con un buen uso de ellos, serán de gran ayuda. Es así como este pequeño elemento será de gran importancia en el proyecto, que se pueda pensar en algún artefacto que trabaje con la misma lógica del Bussard Ramjet, pero con el único fin de recolectar hidrógeno que será posteriormente enviado a Marte para su uso. 2.1.1.7 Electrólisis A principios del siglo XIX, con la consolidación de la revolución industrial, numerosos descubrimientos tuvieron lugar. La institución Royal Society, conocida como una sociedad científica y organismo de financiación, otorga el 20 de marzo de 33 1800 un reconocimiento internacional a Alessandro Volta por el descubrimiento de la conocida “pila eléctrica”, este invento revolucionó la ciencia permitiendo a los científicos, físicos y doctores, usar corrientes eléctricas a su voluntad. Paralelamente a estos eventos, el químico ingles William Nicholson, siguiendo y alterando un poco las instrucciones de Volta para la creación de la pila, sumerge los polos de la corriente eléctrica en agua (H2O) junto a una sustancia que funcione como conductora; en seguida, burbujas comienzan a emerger del líquido dirigiéndose a cada uno de los polos, nota mediante reacciones químicas que se liberaba Hidrogeno y Oxigeno. De esta forma Nicholson, acababa de generar una reacción química mediante la electricidad, acababa de separar el hidrógeno y el oxígeno de la composición de Agua (H2O) mediante lo conocido como Electrólisis. Este proceso tiene diferentes definiciones, una de ellas es de “The Electrochemical Society” que nos dice que, “La electrólisis es uno de los medios reconocidos para generar productos químicos a partir de su estado nativo” (Bommaraju,2007). Como se sabe, dentro de la química tenemos compuestos químicos como el agua (H20), bicarbonato de sodio (NaHCO3), Ácido nítrico (HNO3), entre muchos otros, es una sustancia formada por dos o más elementos, cada uno de estos compuestos tienen diferentes tipos de enlaces, covalentes, iónicos, entre otros, son enlaces a nivel atómico, que están directamente conectado con cargas positivas y negativas (protones y electrones). Los compuestos químicos, no se pueden separar por procesos físicos, no se están separando rocas de carbono del agua con un colador, por lo contrario, se necesitan procesos químicos de separación para alterar estos enlaces en su estructura atómica. La electrólisis como se explicó anteriormente hace uso de la corriente eléctrica para romper aquellos enlaces atómicos mediante las cargas de cada elemento. Este acto tiene múltiples usos y ha llegado a desencadenar nuevos métodos para la producción de energía. En el momento que existe una corriente eléctrica, se encuentran electrones que fluyen en una misma dirección. En la electrólisis, cuando un elemento pierde sus electrones para que estos sean conducidos por un 34 conductor eléctrico, es posible generar igualmente energía en el proceso de desintegración de los compuestos. Esta idea fue reformulada por científicos en Corea del Sur con la investigación titulada “Nano Energy”, en el 2021, como respuesta a las extremas emisiones de CO2 que se han generado desde la revolución industrial, este equipo dedica esta investigación a poder convertir estos gases tóxicos en energía, hidrógeno, bicarbonato de sodio u otros compuestos químicos. Esto consiste en ubicar en agua, Sodio (Na) como ánodo y ubicar un cátodo. En el momento en el que ingresa el CO2, una partícula de sodio (Na), de hidrógeno (H) y una de oxígeno (O) se juntan con el dióxido de carbono (CO2) para generar bicarbonato de sodio (NaHCO3), dejando como sobrante una partícula de hidrógeno del agua. En el momento en el que el sodio pierde un electrón y pasa con carga positiva para formar el bicarbonato de sodio, se genera una corriente eléctrica para la producción de energía. Otro uso importante de la electrólisis es una propuesta que genera el equipo de investigación de Vijay Ramani del departamento de energía en la universidad de Washington University St. Louis en el 2021 tras obtener datos de la presencia de agua líquida en el subsuelo marciano. El agua encontrada en Marte se encuentra en estado sólido por las temperaturas extremadamente bajas, el hallazgo de agua líquida en el subsuelo supone que el agua debe tener una alta cantidad de sales que incrementan su punto de congelación. Esta agua extremadamente salada es imposible que sea utilizada como H2O porque tiene propiedades completamente diferentes, es por esto que se genera la propuesta para poder separar el hidrógeno y el oxígeno del material salino mediante la electrólisis; Este invento tiene por nombre “Brine electrolyzer”. De este proceso, es posible la producción de Oxígeno para respirar y el uso del hidrógeno para combustible a partir del agua subterránea de Marte. 35 2.1.1.8 Carbono Cientos de años atrás, en el imperioromano se crea el famoso arco de medio punto, un diseño simple pero muy resistente para la época, las bóvedas de cañón le siguen el paso a este descubrimiento posicionándose como aquella estructura resistente para la arquitectura antigua. En la caída del imperio romano y el ascenso del cristianismo a la corte imperial también nacen las famosas cúpulas de la arquitectura bizantina. El descubrimiento del arco puntado y las bóvedas de crucería en la arquitectura gótica. Cada una de estas estructuras lideraron la arquitectura de la edad media en Europa como estructuras de gran magnitud y resistencia. Muros que sobrepasaban el metro de grosor para soportar las cargas de la construcción. A finales del siglo XVIII, se empieza a moldear el hierro, no solo con el propósito de hacer calderas, hornos o armas de fuego, sino para la nueva producción de estructuras metálicas. Estas estructuras ayudaron a impulsar la revolución industrial alcanzando largas distancias con una menor área de intervención, se generaban grandes esqueletos metálicos recubiertos para las fábricas con maquinarias de gran tamaño. Al paso de los años las estructuras fueron acompañadas de concreto u otros materiales para reforzar y darle diferentes acabados a la arquitectura. De esta forma, durante años, el hombre ha comprendido que, para lograr una mayor resistencia, se debe tener una estructura de gran tamaño, el acero como un material resistente y asequible para la construcción, vigas metálicas con gran altura para lograr largas distancias y cables de acero mega estructuras colgantes. En el año 2010, en el Reino Unido, los científicos Konstantin Novoselov y Andre Geim reciben el premio nobel de física por experimentos de uso del material bidimensional descubierto (o creado) en el 2004. Estos dos científicos rusos comprobaron mediante la física cuántica cómo las estructuras de carbono tienen propiedades extraordinarias. El grafeno como se dijo anteriormente tiene una estructura bidimensional, lo que lo describe como un material extremadamente delgado siendo éste de un átomo de grosor. Se compone por la unión de diferentes partículas de carbono cuya conexión se define como un enlace covalente; se sabe 36 que el Carbono tiene 6 electrones, de los cuales 4 pertenecen al último nivel de su órbita atómica. En el momento en el que el carbono tiende a cumplir la ley de octeto (tener 8 electrones) se junta con 4 partículas de carbono, intercambiando un electrón con cada una para lograr los 8 electrones en el último nivel, la estructura tiene un enlace químico a nivel atómico extremadamente fuerte dándole una resistencia al grafeno 5 veces mayor que el acero. Dentro de otras propiedades que tiene el grafeno es que, por tener una estructura bidimensional, es extremadamente ligero posicionándose como el 2 material más ligero en el mundo con una densidad de 18 mg/cm2, pero siendo el primero tan ligero y resistente. Existe una propuesta de manejar la estructura del grafeno y disponerla de diferentes formas para generar entre ellas los nanotubos de carbono. Una estructura tubular bidimensional del grafeno resistente a la tracción. Gracias al enlace covalente y la particular disposición de los átomos del grafeno los electrones se desplazan con facilidad y velocidad convirtiéndolo en uno de los más conductores eléctricos, aparte de esto el grafeno también tiene un menor efecto joule lo que significa que en sus superficies al dejar pasar la electricidad, no se calienta con facilidad. Para lograr una producción del carbono es necesario principalmente tener un gas que tenga el elemento del Carbono (C) como puede ser el Metano (CH4) o teóricamente el dióxido de carbono (CO2). Ese gas pasa por un proceso en el que es inyectado por un tubo en donde impactará con catalizador a 750°C, en este proceso se liberará el gas que acompaña al carbono (C) y la estructura de grafeno empieza a emerger. Como se sabe, en la atmósfera marciana el 95% de los gases que encontramos es CO2, por esta razón, es posible pensar en una forma de utilizar el carbono que encontramos en la atmósfera como insumo para la creación de grafeno. 37 3. CAPÍTULO 3 3.1 METODOLOGÍA Una metodología se entiende cómo el orden en que se genera una investigación existe diferentes técnicas e instrumentos para recolectar información y dirigirla ordenadamente en la presentación de un tema. Se debe tener en cuenta que el tema de investigación que se va a manejar para este trabajo de grado está dirigido a estudios que en su mayoría son recientes y teorías que nos acercan a la idea de cómo puede ser vivir en Marte. Hasta el momento, no ha llegado ningún ser humano al planeta rojo de forma física, por esta razón, la investigación que se deberá tener en cuenta será dirigido a aquello que es desconocido para nosotros, una metodología de investigación exploratoria y cronológica que se irá alimentando con los nuevos hallazgos y descubrimientos cientificos y tecnologicos. “Los estudios exploratorios nos permiten aproximarnos a fenómenos desconocidos, con el fin de aumentar el grado de familiaridad y contribuyen con ideas respecto a la forma correcta de abordar una investigación en particular.” (Grajales, 2000) Esta metodología explorativa abre las puertas a descubrir ideas y conocimientos nuevos, tiene como objetivo examinar temas novedosos o en este caso “poco estudiados”. Se tienen datos de Marte de hace menos de 50 años con los primeros amartizajes en 1971; desde entonces los nuevos datos traídos por las sondas y rovers que se encuentran en este planeta se utilizan para un proceso de investigación continuo que se enfoca en entender cómo es este planeta. De esta forma, esta investigación funcionará como base para futuros estudios, como una forma de familiarizarse con sectores relativamente inciertos y desconocidos. El estudio exploratorio ira de la mano con un orden cronológico, con el que se pretende dar un entendimiento y coherencia al desarrollo del escrito puesto que el tiempo en el que se desarrolla la investigación se encuentra en una línea temporal actual en la que grandes eventos y descubrimientos están tomando lugar para construir nuevas ideas de innovación tecnológica. Tener una secuencia temporal 38 ayuda al lector a un entendimiento del proceso gracias a que este está asociado a un ritmo en el que se desarrollan aspectos de la vida social. “Muchos aspectos interesantes de la vida social están asociados con la distribución temporal de las actividades humanas, regularidades de ritmo, duración, frecuencia y orden secuencial.” (Delfino A.,2009) 4. CAPÍTULO 4 4.1 Resultados Y Análisis Todo primer paso para los viajes tripulados a Marte comienza con una propuesta de terraformación, durante años se han generado ideas para regalarle un nuevo campo magnético, atmósfera y agua al planeta rojo. Con los estudios que se han hecho y la información que han encontrado los rovers (en especial el Opportunity y el Spirit) se puede decir ahora que hace unos millones de años, Marte contaba con estos tres factores, océanos, una atmósfera y un campo magnético, la pregunta era, ¿porque desapareció todo esto? El campo magnético que se tiene en la tierra se debe al movimiento constante del hierro fundido que se encuentra en el centro de nuestro planeta, a este efecto se le llama efecto dinamo, o la hipótesis de la dinamo. Se cree que hace unos millones de años atrás, el hierro que se cree que se encuentra en el núcleo de Marte dejó de permanecer fundido y en movimiento, en respuesta a esto, desaparece casi en su totalidad el campo magnético. El paso siguiente a este evento se localiza en la atmósfera; cada objeto celeste cuenta con una velocidad de escape que va directamente relacionado con su fuerza gravitacional, en Marte, esta velocidad de escape es baja, por esta razón, existe la facilidadde que muchos gases escapen de su campo gravitatorio (GRÁFICA 1). Diferentes gases en la atmósfera de Marte escapan con facilidad por este hecho, adicional a esto, el sol, debido a su actividad nuclear y su campo magnético de gran magnitud, envía partículas cargadas (protones o electrones) a alta velocidad al espacio, acto que se conoce como viento solar. Cuando el objeto celeste no cuenta con un campo magnético lo suficientemente fuerte para protegerse de esto, es cuando estos vientos solares 39 empiezan a “podar” la atmósfera expulsando los gases al espacio exterior. En el caso de Marte, el gas que más abunda en su atmósfera es el CO2, un gas mucho más denso que otros gases como el Helio, Hidrógeno e incluso más denso que el agua, de esta forma se sobreentiende su presencia tan abundante en Marte, por el hecho de que este es un gas mucho más pesado, lo suficiente para mantenerse arraigado al planeta aun con su débil fuerza gravitacional. Al pasar de los años la atmósfera pierde presión y de igual forma se irá disminuyendo su temperatura por la ley de Gay Lussac que describe como la presión y la temperatura son directamente “proporcionales” en su crecimiento. Como efecto de esto y la lejanía que tiene Marte del calor del sol, la temperatura en este planeta es lo suficientemente fría para mantener el agua congelada y que no se produzca la vida (por lo menos como se conoce en la tierra). Las propuestas de terraformación varían, muchas pueden sonar de películas de ciencia ficción como ubicar espejos de gran tamaño en medio del espacio dirigiendo la energía solar a los casquetes polares y así hacer que se derritan y se produzcan gases en la atmósfera, otra tiene el mismo propósito, pero es enviar bombas nucleares a los polos. Por otro lado, existen propuestas que puede que tarden más tiempo para lograr el mismo objetivo, pero también son eficientes. En la universidad de Harvard, existe una relación directa entre el arte y la ciencia, la división más grande de la universidad se enfoca en estos temas y se dedica a estar a la vanguardia en la enseñanza y aprendizaje, con la idea de fomentar la investigación y el descubrimiento; el profesor de ciencia en ingeniería ambiental Robin Wordsworth de la facultad de Arte y Ciencia universidad de Harvard, propone ubicar placas de Aerogel de sílice (IMAGEN 1) en superficies de Marte cubiertas de hielo (los casquetes polares), Wordsworth asegura que las placas de Aerogel actuarán como una atmósfera densa que no deja escapar el calor ni dejará entrar las olas de frío en las noches ya que este material actúa como uno de los mejores aislantes térmicos. El Aerogel de sílice es casi translúcido, esta propiedad permite que la luz solar pase con facilidad a través de él, pero otra de sus propiedades es que tiene la facilidad de aislar el calor y funciona como un artefacto de calefacción pasiva. En respuesta a esto el estudio del profesor Wordsworth nos afirma que, “los aerogeles 40 de sílice tienen un excelente potencial para crear un fuerte efecto invernadero de estado sólido en condiciones marcianas.” (Wordsworth, 2019), Su propuesta se enfoca en derretir los polos y/o el permafrost en el subsuelo de Marte (GRÁFICA 2) para lograr tener agua líquida para cuando las futuras colonias arriben. Hoy en día, los rovers utilizan coberturas con este material para aislarlos del frío intenso en las noches de invierno y conservar el calor que les genera el plutonio. Cada uno de los rovers tiene diferentes misiones en Marte que están enfocadas a la búsqueda de vida pasada en Marte u otros factores, estos rovers están equipados con los últimos avances tecnológicos para mantenerse “con vida” sacando información de Marte. Como propuesta, es posible pensar en el uso de nuevos rovers que estén enfocados en el desplazamiento y construcción de intervenciones como la que explica Wordsworth, poder disponer de pequeños rovers que tengan como tarea, ubicar diferentes placas de sílice en la superficie marciana con el fin de derretir parte del subsuelo marciano como búsqueda de agua líquida en este planeta. Adicional a este proceso, y como ayuda de algunas ideas de terraformación, la (PSD) “Planetary Science Division” se encuentra estudiando la posibilidad de ubicar un generador bipolar (campo magnético artificial) en el punto de Lagrange L1 de Marte (IMAGEN 2) para apoyar este proceso de descongelamiento y evaporación de líquidos en Marte para un aumento de presión y temperatura por la creación de una nueva atmósfera. Al cabo de unos años, tras ubicar las placas de Aerogel de sílice y el generador bipolar, es posible que se pueda encontrar agua en estado líquido en la superficie, subsuelo o incluso por canales de agua que existieron en el pasado en Marte. Desde las primeras imágenes del Mariner 9, se sabe que existían estos canales por marcas que deja el agua en las rocas a su paso, ahora con los nuevos rovers y la información de las sondas espaciales, se envió al Perseverance a un cráter llamado Jezero en Marte (IMAGEN 3). Este cráter de un aproximado de 30km de diámetro, tiene en su morfología marcas de haber tenido agua en su interior, se puede incluso visibilizar como antiguamente fue alimentado por un rio que seguramente hace miles de años se secó junto al lago que se ubicaba en el Cráter Jezero. El Perseverance 41 fue enviado al cráter Jezero no solo por las altas posibilidades de encontrar rastros de vida pasada, sino también para averiguar las posibilidades que tiene esta ubicación para futuras expediciones humanas. Existen diferentes tipos de cráteres, algunos de ellos se forman por explosiones volcánicas pasadas u otros se crean por el impacto de meteoritos en la superficie del objeto celeste. Marte tiene una gran cantidad de cráteres en su superficie, cada uno de ellos son depresiones topográficas en su mayoría circulares en las que se entiende que muchos de ellos probablemente estuvieron llenos de agua, de ser así, es probable pensar en que el terreno puede tener agua y/o incluso vida microbiana. Por otro lado, es posible pensar en las paredes que rodean el cráter como barreras “naturales” (o marcianas) frente a las fuertes tormentas de arena que se presentan normalmente en Marte. El 25 de enero del 2004 fue el amartizaje del rover Opportunity, como parte del programa de exploración de Marte, este rover junto a su gemelo el Spirit recogieron datos de Marte y se desplazaron con energía que recolectaban de sus paneles solares. Opportunity estuvo enviando información de varios cráteres recorriendo más de 50 km en el planeta rojo; 14 años después de su amartizaje, notaron que el rover empezó a dejar de transmitir, en varias ocasiones estos sucesos pasaban tras las fuertes tormentas de arena que seguramente eran capaces de cubrir los paneles solares que recolectaban la energía suficiente para que el rover cumpliera todas sus tareas, en el momento en el que las fuertes tormentas de arena empezaban, el rover entraba en un estado de “hibernación” en él se cerraba como un capullo para proteger los paneles. Se esperó a que las fuertes tormentas de arena cesarán y que Opportunity retransmitiera, pero nunca pasó, se cree que la tormenta de arena seguramente había acabado cubriendo al rover y de paso a sus paneles solares. Ese suceso impulsó a la NASA a pensar en nuevas formas de generar energía, para las siguientes misiones, se optó por utilizar la energía termonuclear del plutonio- 238. Por esta razón, para el proyecto, se opta por utilizar otras fuentes de energía diferentes a los paneles solares, una propuesta de la ESA (Agencia Espacial 42 Europea) consiste en hacer pequeños molinos de viento para aprovechar las fuertes tormentas de arena que se presentan en Marte, se tienen datos de que los vientos alcanzan velocidades de 100 a 150 km/h; si se comparan estas velocidades
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