Astronauta en el Espacio

Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema.

Nota: Puede ser de interés la información acerca del Sector Privado en el Espacio Exterior. Puede ser de especial utilidad la consulta de Derechos de Propiedad en el Espacio, y véase más respecto a las Pruebas en el Espacio Ultraterrestre aquí. También sobre la colonización del espacio. Hay varias entradas relativas al Espacio Exterior, como el Tratado sobre el Espacio Exterior y la entrada principal sobre el Espacio Exterior.

El astronauta en el entorno espacial

Esta Isla Tierra

Desde la perspectiva de los seres humanos, el sistema solar está casi vacío. Entre los objetos en órbita alrededor del sol se encuentra un planeta extraordinario y único al que llamamos Tierra, que alberga una serie de formas de vida complejas, incluyendo lo que consideramos seres sensibles. La biosfera terrestre no podría haber evolucionado y ha seguido existiendo si no fuera por un conjunto de atributos planetarios que protegen fortuitamente a la biota de diversos fenómenos exógenos perturbadores.

El aspecto de planeta dual del sistema Tierra-Luna ha proporcionado estabilidad ambiental a lo largo del tiempo geológico. La luna, relativamente masiva, ha estabilizado el eje de giro de la Tierra, impidiendo que se desvíe de la perpendicular a la eclíptica, a diferencia de Marte, cuyo desplazamiento polar extremo ha dado lugar a un mundo congelado, posiblemente sin vida (Laskar et al., 1993). Aunque ciertas características del planeta Tierra se observan en otros cuerpos del sistema solar, ninguno presenta la totalidad de los atributos que han permitido la biosfera que es el entorno nativo de la humanidad.

Cuando surgió la vida hace unos 4 x 109 años, las condiciones de la superficie no eran las que conocemos hoy en día.

Puntualización

Sin embargo, la masa de la Tierra era suficiente para permitir la diferenciación geoquímica, produciendo minerales y concentraciones de elementos clave necesarios para las estructuras basadas en el carbono que evolucionaron. La gravedad era suficiente para permitir una convección vigorosa que promoviera las reacciones químicas, pero no tan grande como para impedir un tejido carbonoso tridimensional construido sobre esqueletos calcáreos. El régimen térmico de la superficie permitió la existencia de agua líquida, que es el disolvente polar tan crítico para la química orgánica. El motor térmico interno generaba un campo magnético planetario que protegía la superficie de las ráfagas de partículas solares, y la atmósfera filtraba la iluminación solar.

En el siglo XXI, las criaturas de la biosfera aspiran a salir de la crisálida terrestre para explorar, e incluso poblar, el gran cosmos. Sus ingenieros deben construir contenedores en los que sea posible el mantenimiento de la vida, y los profesionales de la medicina espacial deben desarrollar contramedidas para los efectos del entorno espacial en los pasajeros que no pueden ser mitigados por la ingeniería. Repasemos los retos.

El vacío

En el espacio exterior, todas las naves espaciales humanas deben ser recipientes a presión.Entre las Líneas En el siglo XXI, incluso los aviones de pasajeros deben ser recipientes a presión. Ingenuamente, se podría esperar que la presión adecuada en una nave espacial o en un hábitat espacial fuera de una atmósfera terrestre, a veces denominada “1 bar”. (La medida métrica de 1 bar es de aproximadamente 100 kiloPascales.) Sin embargo, esa presión es inapropiada para un traje espacial porque el traje se volvería tan rígido que un astronauta no podría realizar ninguna tarea.

En la Estación Espacial Internacional (ISS), el traje espacial utilizado para la actividad extravehicular (EVA) tiene una atmósfera de oxígeno puro a 290 milibares. Antes de que la tripulación pueda realizar la EVA, debe respirar previamente oxígeno puro para purgar el nitrógeno de su sangre y evitar la enfermedad de descompresión. Pasan la noche en una esclusa a presión reducida para reducir el tiempo de preinspiración a minutos en lugar de horas.

Una Conclusión

Por lo tanto, la decisión de utilizar una atmósfera de 1 bar a nivel del mar en la ISS requiere una larga preparación para la EVA.

Las principales actividades de investigación de la tripulación de la ISS tienen lugar dentro del volumen presurizado. La EVA es una actividad especial, necesaria para mantener la estructura o la configuración de la estación.Entre las Líneas En una superficie planetaria, puede ocurrir justo lo contrario. La EVA es el principal entorno de investigación, mientras que el tiempo en el hábitat es necesario para descansar, alimentarse, planificar, etc. Si el hábitat de superficie es una instalación central permanente, la verdadera exploración puede llevarse a cabo en excursiones de superficie de larga duración en vehículos presurizados. Sobre el terreno, es más deseable una transición rápida del vehículo al traje EVA y viceversa.Entre las Líneas En este caso, una atmósfera de 1 bar es un obstáculo para la misión.

La presión “correcta” del hábitat es frecuentemente objeto de debate en los estudios de diseño de las misiones.

Gravedad

Los cohetes químicos se disparan durante periodos de tiempo relativamente cortos, proporcionando un impulso diseñado para colocar una carga útil en una órbita o para transferir una carga útil de una órbita a otra. Estamos más familiarizados con las órbitas alrededor de la Tierra, pero una trayectoria interplanetaria es una órbita alrededor del sol.Entre las Líneas En la órbita, la carga útil cae realmente y no experimenta ninguna aceleración gravitatoria. Los ingenieros tienen mucha experiencia en el diseño de sistemas mecánicos, eléctricos y de fluidos que funcionan con éxito en un entorno ingrávido.

Puntualización

Sin embargo, muchas de las funciones básicas del cuerpo humano necesitan la gravedad para funcionar con normalidad y empiezan a cambiar cuando no hay gravedad. La adaptación a la ingravidez no es mala en sí misma, pero los cambios pueden ser debilitantes cuando el miembro de la tripulación vuelve a un entorno gravitatorio (es decir, de vuelta a casa en la Tierra).

Temperatura

La temperatura es una propiedad termodinámica de un objeto que cambiará continuamente hasta que el objeto alcance el equilibrio térmico con su entorno.Entre las Líneas En el espacio profundo, lejos de cualquier estrella, los objetos se vuelven muy fríos.Entre las Líneas En nuestro sistema solar, un pequeño objeto negro expuesto continuamente a la luz solar alcanzará una temperatura de equilibrio característica de su distancia al sol.Entre las Líneas En la órbita de la Tierra (1 unidad astronómica) la temperatura de equilibrio del cuerpo negro es de aproximadamente 394 Kelvin [K] o 121 ˚C. A la distancia de Marte, la temperatura de equilibrio desciende a aproximadamente 321 K o 48 ˚C. La temperatura real en la superficie de la Tierra o en Marte es diferente (y generalmente mucho menor) de la temperatura de equilibrio solar por diversas razones. De hecho, la temperatura más fría medida en cualquier lugar del sistema solar se ha detectado en un cráter permanentemente sombreado en el polo sur de la Luna.

Cualquier cuerpo de gran tamaño sin una atmósfera masiva y con un lado continuamente orientado hacia el sol puede calentarse bastante (dependiendo de la distancia al sol), mientras que el lado que se aleja del sol puede volverse muy frío.Entre las Líneas En el ecuador lunar, a mediodía (cuando el sol está directamente encima), la temperatura se aproxima al equilibrio del cuerpo negro; pero el mismo punto de la superficie lunar justo antes del amanecer alcanzará temperaturas criogénicas. Marte tiene una atmósfera tenue pero, al igual que los cuerpos sin aire, presenta temperaturas superficiales que dependen en gran medida de la duración de la exposición a la luz solar (es decir, de la duración del día determinada por la velocidad de rotación).

La temperatura de una nave espacial en órbita alrededor de un gran cuerpo, como Marte o la Luna, puede verse influida de forma significativa por la entrada de calor procedente de la superficie inferior. Los ingenieros mitigan los efectos de los entornos térmicos extremos con revestimientos especiales de la superficie, vías de conducción del calor inteligentes en la estructura de la nave espacial o estrategias operativas como la rotación de la nave para mantener el calentamiento distribuido de forma más uniforme. El diseño térmico es una consideración importante para las naves espaciales y los hábitats de superficie: un mal diseño térmico puede ser la perdición de una misión.

Eventos de partículas solares

Todo el mundo sabe que el sol brilla: es decir, que emite radiación electromagnética. Menos gente conoce el viento solar, un flujo continuo de iones incrustados en campos magnéticos que salen de la superficie solar. Los físicos llaman a esta miasma de iones y campos plasma y la tratan como un tipo especial de fluido que sigue sus propias reglas obtenidas de las ecuaciones de Maxwell. El viento solar fluye de forma más o menos continua por todo el sistema solar y mucho más allá (se puede estudiar algunos de estos asuntos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Finalmente, el flujo se detiene al debilitarse y encontrarse con los campos magnéticos del medio galáctico entre las estrellas.Entre las Líneas En el siglo XXI, las naves Voyager están atravesando este límite de la heliosfera. La heliosfera puede imaginarse como una gigantesca burbuja alrededor de nuestro sol, que retiene los campos magnéticos “bárbaros” de la Vía Láctea.

Los iones positivos del plasma del viento solar son en su inmensa mayoría protones, aunque también hay átomos ionizados de otros elementos. La superficie de la Luna está directamente expuesta al viento solar en el lado diurno, y los granos de la superficie lunar acaban saturándose de átomos del viento solar. (Cuando los entusiastas de la Luna abogan por la extracción de helio-3 (3He), se dirigen a los granos de la superficie ricos en gases del viento solar).

Las naves espaciales expuestas al entorno interplanetario adquieren una carga eléctrica neta. De hecho, la superficie de la Luna está cargada positivamente en el lado diurno y negativamente en el lado nocturno. La carga en sí no es un problema grave hasta que se acumula algún tipo de distribución de carga no uniforme con diferenciales de tensión que pueden generar descargas eléctricas repentinas.

Informaciones

Los diseñadores de satélites han aprendido con la experiencia a lidiar con la carga espacial de sus naves.Entre las Líneas En la LEO, queda suficiente atmósfera remanente para proporcionar una vía de fuga para el exceso de carga.

Puntualización

Sin embargo, en el duro vacío de la superficie lunar, la carga diferencial podría ser problemática para las actividades humanas. No existen datos suficientes para determinar si las preocupaciones están justificadas.

En la superficie del sol se producen eventos violentos. Ocasionalmente, nubes masivas de iones de alta velocidad salen al exterior en lo que se llama un evento de partículas solares (SPE). Un SPE es peligroso para un ser humano que no esté adecuadamente protegido en su trayectoria y puede ser devastador para los componentes electrónicos de los satélites en su trayectoria, dependiendo de la intensidad de la tormenta. La frecuencia de estas erupciones varía en un ciclo de 11 años, alternando entre un sol activo y un sol tranquilo. Una SPE es altamente direccional.

Cada SPE tiene su propio espectro de energía, densidad de partículas y duración.

Informaciones

Los diseñadores de naves espaciales examinan las características de los eventos históricos de SPE más peligrosos, combinan sus elementos más graves en un hipotético peor caso y diseñan sus naves en consecuencia. El campo geomagnético protege la vida terrestre de los efectos directos de las tormentas solares, pero los seres humanos que viajan lejos de la Tierra deben refugiarse al encontrarse con una SPE.Entre las Líneas En una época de exploración humana en el sistema solar, es obligatorio un sistema de alerta. Por desgracia, una vez detectada la erupción, el tiempo para reaccionar puede ser de apenas 20 minutos en el peor de los casos. Los físicos solares están trabajando en estrategias de observación y modelos para predecir eventos peligrosos antes de que ocurran.

Entre el regreso a la Tierra del Apolo 16 y el lanzamiento del Apolo 17 se produjo un episodio de peligro histórico. Si un evento similar hubiera ocurrido durante una de esas misiones, la tripulación se habría perdido.

Radiación cósmica galáctica

El sistema solar está impregnado de un segundo tipo de radiación, que no procede del sol sino de la Vía Láctea. El flujo de partículas no es tan alto como el que proviene del sol, pero la radiación cósmica galáctica (GCR) tiene un porcentaje mucho mayor de iones de alto peso atómico que viajan a altas energías. Cada uno de estos iones pesados es mucho más dañino para los sistemas biológicos que un protón solar. La exposición de un ser humano a la GCR no supone un peligro inmediato para su vida, pero una exposición prolongada aumenta de forma constante el riesgo de cáncer a lo largo de la vida.

Otros Elementos

Además, el blindaje contra las partículas de GCR altamente penetrantes es difícil.

Cuando un átomo ionizado de alta energía y alta masa procedente del espacio interestelar choca con una superficie material (por ejemplo, la estructura de una nave espacial, una roca lunar), crea un estrago nuclear a microescala, generando una nube de neutrones a través de las colisiones con los átomos de la estructura. Algunos neutrones, a su vez, interactúan con otros átomos, creando isótopos radiactivos inestables en algunos casos. Otros neutrones pierden energía a través de reacciones de dispersión, convirtiéndose finalmente en partículas de baja energía llamadas neutrones térmicos. Desgraciadamente, los neutrones térmicos son más peligrosos para el ser humano que la partícula cósmica original.

El instinto del diseñador de naves espaciales es considerar la estructura como parte del blindaje, pero en este caso la estructura puede ser el problema. Los neutrones térmicos se moderan mejor con el hidrógeno, lo que lleva a los diseñadores a considerar el almacenamiento de agua y otros materiales asociados al sistema de soporte vital alrededor de las zonas habitables y entre la tripulación y la estructura exterior de la nave.

El límite de la heliosfera se define como la región en la que la energía decreciente del plasma del viento solar queda finalmente estancada por la resistencia al cambio de los campos magnéticos galácticos. El volumen de la heliosfera se expande durante la parte del ciclo solar en que el sol está activo.

Pormenores

Por el contrario, se reduce cuando el sol está tranquilo.Entre las Líneas En el límite de la heliosfera hay choques: un choque de arco en el lado exterior, donde el medio interestelar comienza a interactuar con el sol, y un choque de terminación en el interior de la heliosfera, donde el viento solar se ralentiza hasta alcanzar velocidades subsónicas. Entre estos dos choques se encuentra la heliosfera. Aquí es donde enormes “burbujas magnéticas” ayudan a desviar las partículas cósmicas galácticas. Cuando la desviación se produce más lejos del sol, menos partículas llegan a la vecindad de los planetas. Irónicamente, cuando el propio sol es más peligroso, también está disminuyendo la radiación cósmica galáctica.

Pormenores

Por el contrario, el flujo de GCR aumenta cuando el sol está en reposo.

Meteoroides

El sistema solar también contiene muchos objetos sólidos. Los más numerosos de esta población son, con mucho, partículas de escala micrométrica a milimétrica que pueden ser restos arrojados por cometas, detritus de colisiones o incluso intrusos de otros sistemas estelares que atraviesan nuestro dominio a altas velocidades. Muchas naves espaciales enviadas a destinos lejanos llevan detectores de polvo que registran los impactos de estos micrometeoros. Los impactos son poco frecuentes y estocásticos, pero algunos se producen en grupos, lo que implica un encuentro con una nube de partículas. Los encuentros son más frecuentes en ciertas partes del sistema solar, como el cinturón de asteroides. Si se evitan ciertos entornos especiales, como los anillos de Saturno, o la proximidad del núcleo de un cometa, la probabilidad de sufrir daños graves por un impacto es pequeña.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación:

Aviso

No obstante, la evaluación de riesgos y el blindaje adecuado contra impactos deben formar parte del diseño de una nave espacial.

Desechos orbitales

Casi todos los planes de expediciones humanas comienzan con alguna actividad en la LEO. El tiempo en LEO puede ser tan corto como unas pocas órbitas mientras se alinean los planos de trayectoria, o puede ser bastante extenso (por ejemplo, si una nave espacial interplanetaria fuera a ser ensamblada en LEO). Sea cual sea el plan, hay que realizar un análisis de riesgos para evaluar el peligro de colisión con desechos orbitales artificiales en LEO.

Un escenario desarrollado dentro del Programa Constellation de la NASA requería que una nave espacial permaneciera durante dos días en la órbita lunar baja o en la órbita terrestre baja.Entre las Líneas En un principio, la opción de la órbita baja parecía la mejor, hasta que el análisis demostró que un vagabundeo prolongado en la órbita baja requería más masa de blindaje en la nave, lo que reducía la carga útil.

En la actualidad, todas las naves espaciales lanzadas a la LEO son evaluadas en función del riesgo de colisión. A veces se desplaza toda la Estación Espacial Internacional para evitar la posibilidad de una “conjunción” con un gran trozo de chatarra orbital.

Entornos de la superficie planetaria

Los destinos de las expediciones humanas alcanzables hacia mediados del siglo XXI, dadas las proyecciones actuales de la tecnología (y la voluntad política) son menos numerosos de lo que supone el público en general. Las capacidades limitantes son la capacidad de elevación de los futuros vehículos de lanzamiento, el tamaño y la complejidad de las naves espaciales capaces de soportar viajes espaciales de larga duración, y la capacidad de los seres humanos de mantenerse sanos y productivos durante las misiones que duren más de un año. Se han escrito muchos artículos sobre sistemas avanzados que, por ejemplo, podrían reducir significativamente los tiempos de los viajes interplanetarios; pero actualmente no existen iniciativas creíbles para realizar las inversiones a largo plazo necesarias para desarrollar y producir estos maravillosos sistemas.

Las evaluaciones de la tecnología muestran sistemáticamente que las expediciones a la superficie de Marte no tendrán lugar antes de la cuarta década del siglo XXI. Los escenarios de misión basados en sistemas de propulsión química muestran que hay que levantar una enorme masa desde la Tierra para montar el vehículo de tránsito interplanetario.

Otros Elementos

Además, los tiempos de la misión son más largos de lo que los especialistas en medicina espacial están dispuestos a permitir.

Dado que Marte puede haber desarrollado de forma independiente formas de vida primitivas, las actividades humanas en la superficie sólo se permitirán en “zonas seguras” en las que se haya demostrado de forma concluyente la ausencia de biología marciana. Ni siquiera se han concebido misiones robóticas a Marte para averiguar dónde pueden existir esas zonas.Entre las Líneas En caso de que las arquitecturas de las misiones humanas sean creíbles y asequibles, se pondrá a prueba la solidez de los argumentos científicos a favor de la protección planetaria.

Asteroides, Fobos y Deimos

Los cuerpos pequeños tienen campos gravitacionales minúsculos, que pueden considerarse totalmente despreciables para las operaciones de las naves espaciales.Entre las Líneas En consecuencia, una nave espacial no puede aterrizar en el sentido habitual, sino que debe realizar un encuentro similar al de un acoplamiento con la Estación Espacial Internacional (ISS). Durante una maniobra de acoplamiento, la ISS se considera un objetivo “cooperativo” porque mantiene una actitud estable y predecible durante la maniobra, y proporciona un mecanismo para capturar la nave espacial entrante. Un asteroide, en cambio, es indiferente a la nave espacial visitante e incluso puede estar girando demasiado rápido o de forma demasiado caótica para el acoplamiento. La superficie puede no ser sólida y no ofrecer ninguna estructura para el acoplamiento. Un astronauta que se coloque “sobre” la superficie del cuerpo puede alcanzar inadvertidamente la velocidad de escape tras un simple intento de desplazamiento. Como se puede imaginar, la exploración humana de un cuerpo pequeño no se parece en nada a la operación en una superficie planetaria con una gravedad significativa.

En una caracterización muy simplificada, los cuerpos sólidos del sistema solar se clasifican como “rocosos” o “helados” o alguna combinación de ambos. Si una nave espacial puede volar lo suficientemente cerca de un cuerpo como para que su trayectoria se vea alterada por su campo gravitatorio, y si la nave puede transmitir una imagen, la masa y el volumen derivados pueden utilizarse para calcular una densidad aproximada. Los cuerpos rocosos sólidos y coherentes tienen densidades cercanas a los 3.000 kg/m2; el hielo puro da densidades cercanas a los 1.000 kg/m2. Una cifra intermedia se interpreta como una mezcla de ambas, siempre que esa conclusión sea coherente con la intuición geológica o los resultados de la teledetección. La densidad medida disminuirá si el cuerpo contiene un espacio vacío significativo en su totalidad (es decir, es muy poroso). Los científicos se han sorprendido al descubrir que algunos asteroides son tan poco densos que deben ser aglomerados de partículas, ligeramente unidos por la gravedad mutua. Estos cuerpos han sido bautizados como “pilas de escombros” y quedan fuera de nuestra experiencia geológica.

De las dos lunas de Marte, Fobos es algo más densa que Deimos, y esta última se encuentra a medio camino entre los puntos extremos “rocoso” y “helado”. A partir de los primeros espectroscopios de reflectancia basados en la Tierra, se pensó que las lunas marcianas eran similares a los meteoritos condritos carbonosos, que contienen cantidades significativas de minerales hidratados. Esta interpretación llevó a los defensores de la exploración de Marte a caracterizar las lunas como fuentes de agua del espacio profundo para la propulsión o el soporte vital. Ahora, mediciones espectrales más precisas realizadas por naves espaciales en la órbita marciana relacionan las lunas con los asteroides de clase “D”, situados más lejos en el sistema solar, cuya composición se desconoce. A partir de argumentos teóricos, estos asteroides deberían contener importantes volátiles.

Aviso

No obstante, se interpreta que las bajas densidades de las lunas marcianas se deben a la porosidad y no a una composición de hielo del 50%.

Fobos tiene unos 20 km de diámetro y una superficie muy craterizada, similar a la de otros cuerpos asteroidales.

Otros Elementos

Por otro lado, Deimos, con un diámetro de ~10 km, presenta un relieve inusualmente tenue en su superficie, lo que lleva a especular que podría estar envuelto en una gruesa capa de material fino, acrecido por alguna desintegración orbital. La presencia de polvo fino en los asteroides podría parecer contradictoria, dada la diminuta atracción gravitatoria.

Puntualización

Sin embargo, la nave espacial Hayabusa ha observado en el asteroide Itokawa lo que parecen ser acumulaciones (véase su concepto jurídico) de material fino en depresiones.

Pormenores

Las acumulaciones (véase su concepto jurídico) deben implicar fuerzas electrostáticas, un dato importante para planificar las operaciones humanas en la superficie del asteroide. Las naves espaciales y los astronautas (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “astronauts” en derecho espacial, en inglés) adecuados estarán cargados eléctricamente en el espacio profundo, y las interacciones electrostáticas con las partículas finas cercanas pueden ser un problema.

La selección de cuerpos pequeños para la exploración humana se ve dificultada por el desconocimiento de sus parámetros orbitales y la ignorancia aún mayor de sus propiedades físicas. Marte y sus lunas tienen efemérides bien conocidas; los escenarios de las misiones pueden estudiarse para las oportunidades de lanzamiento en un futuro lejano, limitadas por la periodicidad de 26 meses de la ventana de lanzamiento desde la Tierra. Aunque se han detectado cientos de objetos cercanos a la Tierra (NEO) y se han aproximado algunos parámetros orbitales, la base de datos sólo es suficiente para describir cuáles podrían ser candidatos para futuras misiones. Estudios recientes han identificado decenas de candidatos en términos de capacidad de lanzamiento, pero sólo un puñado parecen ser actualmente lo suficientemente grandes como para ser objetivos viables. (Los políticos no estarían contentos si una misión que cuesta muchas decenas de miles de millones de dólares llegara a un objeto más pequeño que la nave espacial). Las posibles oportunidades de lanzamiento a varios objetos cercanos a la Tierra están dispersas en las próximas dos décadas, pero no se sabe casi nada sobre los objetos en sí, aparte de una conjetura sobre su tamaño. Las limitadas oportunidades de observación futura no prometen mejorar la situación de forma significativa.

Una vez que se seleccione un NEO candidato para una expedición humana, será necesaria una misión robótica precursora al objeto para verificar lo que creemos saber y para descubrir si los atributos físicos del objetivo son compatibles con la investigación y el muestreo por parte de astronautas (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “astronauts” en derecho espacial, en inglés) adecuados.

La Luna

La Luna es un objeto cercano a la Tierra cuyas características básicas y ubicación se conocen bien y cuyo tiempo de tránsito en el espacio es bastante modesto.

Puntualización

Sin embargo, la futura exploración humana de la Luna sería muy diferente de la exploración humana de un asteroide.Entre las Líneas En el caso del cuerpo más pequeño, el tiempo en el objeto sería de unos pocos días; y las operaciones serían más extensas espacialmente (exploratorias) que intensivas en un solo lugar.Entre las Líneas En el caso de la Luna, las futuras expediciones pasarían casi con toda seguridad más tiempo en la superficie que una misión Apolo y estarían diseñadas en torno a investigaciones bastante específicas, algunas de las cuales podrían implicar una caracterización bastante detallada de una característica concreta.

Más Información

Los objetivos de las expediciones pueden incluir actividades no científicas, como la construcción de instalaciones o la demostración de tecnologías de extracción de recursos.Entre las Líneas En algunos escenarios, los astronautas (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “astronauts” en derecho espacial, en inglés) lunares vivirán en un hábitat en la superficie durante meses.

La aceleración gravitatoria lunar es lo suficientemente potente como para que los objetos permanezcan en la superficie; pero, según la opinión médica actual, no es suficiente para contrarrestar los cambios fisiológicos que se producen en el entorno ingrávido. La Luna no tiene una atmósfera sensible ni un campo magnético autóctono. Los peligros del entorno de radiación espacial se aplican en la superficie lunar con la excepción de que el cuerpo del planeta bloquea la radiación (y los meteoroides) procedente de la mitad del cielo. Los trajes espaciales siguen siendo necesarios para las operaciones en la superficie.

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El eje de rotación lunar es casi perpendicular a la eclíptica, y la trayectoria del sol en la superficie lunar nunca se desvía mucho del ecuador. Cuando el sol está directamente encima (mediodía lunar cerca del ecuador), la temperatura de la superficie alcanza los 400 K (123 ˚C). Tras la puesta de sol, la temperatura de la superficie desciende rápidamente, alcanzando casi 90 K (-183 ˚C) antes del amanecer. Cerca del punto subsolar, la combinación del calor del sol en lo alto y de la superficie circundante crea cargas térmicas en los equipos (y en los astronautas) que son todo un reto para los ingenieros térmicos, que sólo pueden disipar la carga de calor mediante una radiación ineficiente hacia el espacio profundo. Por ello, los ingenieros prefieren ubicar las instalaciones o los hábitats en latitudes altas, donde la superficie horizontal local nunca alcanza la temperatura subsolar.

Puntualización

Sin embargo, cualquier superficie perpendicular a la luz solar directa se calentará de la misma manera, ya sea en el ecuador o en los polos. Con el movimiento del sol tan constreñido en el cielo, ciertas regiones asociadas a los cráteres cercanos a los polos lunares pueden permanecer en sombra permanente y experimentar temperaturas extraordinariamente bajas.

La superficie de la Luna está cubierta en todas partes por una capa de material suelto, que incluye partículas muy finas. El movimiento en la superficie por parte de los seres humanos o los vehículos perturba este material y puede lanzarlo de un lugar a otro en trayectorias balísticas. El componente muy fino, llamado genéricamente polvo, se ve afectado por los campos electrostáticos y tiende a adherirse a las superficies, creando problemas potenciales para las piezas móviles de la maquinaria. La combinación del impacto de los iones del viento solar y la fotoemisión de electrones en la luz solar cargan la superficie en distintos grados, según la hora del día y la posición de la Luna en la geocola magnética de la Tierra. El polvo puede ser movilizado por los diferenciales de carga entre las zonas adyacentes iluminadas por el sol y las sombreadas. Estos fenómenos son controvertidos y aún no están documentados por la observación sistemática.

Detalles

Los astronautas (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “astronauts” en derecho espacial, en inglés) del Apolo sólo estuvieron en la superficie durante una breve parte de la mañana lunar y no observaron ningún movimiento de polvo debido a los campos eléctricos.

Marte

A menudo se describe a Marte como el planeta más “parecido a la Tierra”, lo que lleva a algunos a deducir que las operaciones de exploración humana en la superficie de Marte serán más sencillas que las actividades similares en la Luna. La duración del “día” marciano (a veces llamado “sol”) se aproxima a la de la Tierra, y las variaciones de temperatura diurnas son mucho menores que las de la mayor parte de la superficie lunar.

Aviso

No obstante, los exploradores humanos seguirán necesitando trajes espaciales en la superficie y seguirán necesitando protección contra la radiación solar y galáctica. Gran parte de la planificación y ejecución de las operaciones estará en manos de la tripulación, ya que el retraso de las comunicaciones a lo largo de la distancia Tierra-Marte (hasta 20 minutos de viaje en un solo sentido) hace imposible el seguimiento y la conversación en tiempo real. Cuando Marte y la Tierra se encuentran en los lados opuestos del sol, las comunicaciones se interrumpen por completo a menos que exista algún tipo de red de retransmisión interplanetaria. Este mayor aislamiento de la Tierra, incluida la pérdida de visibilidad del planeta natal en el cielo, supone un estrés psicológico adicional para la tripulación.

La aceleración gravitatoria marciana es más del doble de la de la Luna, pero sigue siendo menos de la mitad de la de la Tierra. No se dispone de datos sobre si la gravedad marciana es suficiente para evitar la degradación fisiológica asociada a la ingravidez.

La órbita de Marte es más excéntrica que la de la Tierra. Cuando Marte está más alejado del sol (afelio), la temperatura máxima posible de la superficie puede ser hasta 30 ˚C menos que cuando está más cerca del sol (perihelio). Al mediodía de verano en el perihelio, la temperatura de la superficie puede alcanzar los 20 ˚C. Las temperaturas superficiales antes del amanecer en latitudes bajas son de aproximadamente 200 K (-75 ˚C), dependiendo del tamaño del grano y de las propiedades físicas del suelo. Los casquetes polares pueden ser tan fríos como 145K (-130 ˚C), la temperatura de sublimación del dióxido de carbono sólido.

En el perihelio, se producen con frecuencia gigantescas tormentas de polvo en Marte. Algunas tormentas son globales y llenan toda la atmósfera de partículas finas, haciéndola opaca a las cámaras de las naves espaciales en órbita. La atmósfera puede tardar semanas en despejarse, pero sigue conteniendo un residuo de partículas en suspensión durante mucho más tiempo.

Los rayos cósmicos galácticos y los eventos de partículas solares siguen siendo peligros de radiación en la superficie marciana. La delgada atmósfera proporciona cierta protección contra los SPE, pero no es eficaz para blindar los GCR. Las dosis calculadas para las tripulaciones de superficie no superan los límites de exposición establecidos, pero los astronautas (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “astronauts” en derecho espacial, en inglés) marcianos también pasan aproximadamente un año en el espacio viajando hacia y desde Marte. Si se tienen en cuenta las dosis en tránsito, se recomienda un blindaje sustancial de la superficie.

Datos verificados por: Andrews
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Recursos

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Véase También

Astronomía, Ciencia Planetaria, Colonización espacial, Historia de la Astronomía, Sistema Solar
Símbolos astronómicos
Fase terrestre
Las efemérides son una recopilación de las posiciones de los objetos astronómicos naturales y de los satélites artificiales en el cielo en un momento o momentos determinados.
HIP 11915 (un análogo solar cuyos planetas contienen un análogo de Júpiter)
Viaje por el Sistema Solar
Listas de características geológicas del Sistema Solar
Lista de objetos gravitatorios del Sistema Solar
Lista de extremos del Sistema Solar
Lista de objetos del Sistema Solar por tamaño
Esquema del Sistema Solar
Mnemotecnia planetaria
El Sistema Solar en la ficción

Bibliografía

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