La llegada del ser humano a Marte es uno de los retos más ambiciosos de las distintas agencias espaciales. La Nasa tiene como objetivo enviar astronautas al conocido como planeta rojo a finales de la década de los 30 o principios de los 40 de este siglo. Teniendo en cuenta estas estimaciones, el Grupo de Tecnologías Aeroespaciales de la Universidad de Vigo acaba de realizar el diseño conceptual de una base humana en Marte para estudiar su comportamiento térmico.

El Grupo de Tecnologías Aeroespaciales, dirigido por el profesor Fernando Aguado, lleva varios años trabajando en proyectos relacionados con la colonización de planetas y satélites del Sistema Solar. Entre las iniciativas científicas más destacables en este campo están la participación, a través de la plataforma OSIP de la Agencia Espacial Europea, en RoboCrane, un consorcio integrado por la Universidad de Oviedo, la Universidad de Vigo y Alén Space que trabaja en el diseño de un vehículo grúa para explorar el interior de tubos de lava en la luna.

Continuando con esta línea, miembros del grupo han realizado un proyecto que tiene en esta ocasión como escenario el planeta Marte y su habitabilidad. Sus resultados fueron recogidos en un artículo titulado Conceptual design and research on the thermal performance of la martian human base, publicado en la revista Acta Astronáutica de la editorial Elsevier. "Es necesario proponer posibles diseños de hábitat para alojar a seres humanos en un entorno tan hostil como la marciana y esta quiere ser nuestra primera contribución en este campo", señalan los miembros del proyecto.

Requisitos y soluciones para el hábitat

El trabajo, explican sus responsables, parte de una idea acordada el pasado curso académico entre los profesores del área de Ingeniería Aeroespacial Fermín Navarro y Carlos Ulloa y el entonces alumno del Grado en Ingeniería Aeroespacial, Marcos Salgado, para realizar este último su trabajo fin de grado en esta temática. "El potencial del TFG realizado hizo posible desarrollar la investigación publicada ahora, gracias a la incorporación al equipo del profesor del área de Ingeniería Aeroespacial Alejandro Gómez y de la investigadora del Grupo de Tecnologías Aeroespaciales Uxía García", detallan.

Según señalan los investigadores participantes en el estudio, "Marte es un planeta cuyas condiciones actuales no son cómodas para la vida del ser humano". Sin embargo, su trabajo en primer lugar se centró en el análisis de los principales aspectos que condicionan el entorno marciano: composición de la atmósfera (presión según la altitud y cantidad de polvo presente), temperatura (con un rango muy amplio, desde menos de 100 grados bajo cero hasta unos 20 grados), radiación (letal en Marte por no tener magnetosfera) y tipo de suelo (que influye en la temperatura del entorno). Además de estos aspectos, el trabajo también tuvo en cuenta para el diseño de la propuesta otros aspectos condicionantes, ya que, subrayan, "el hábitat diseñado también tenía que cumplir una serie de requisitos que facilitaran largas estancias, como sencillez, resistencia y habitabilidad para un idóneo bienestar psicológico".

Fruto del trabajo realizado, el equipo investigador destaca que se presenta "un diseño conceptual del hábitat basado en una estructura fabricada íntegramente en la Tierra" y realizado tras "un estudio de las alternativas previas, intentando combinar las ventajas de algunas al tiempo que se minimizaban sus inconvenientes".

El hábitat diseñado tiene una forma en planta hexagonal, de 4,5 metros cada lado del hexágono, y está formado por tres plantas de 2,8 metros de altura cada una de ellas. Los materiales principales empleados fueron aleaciones de aluminio. "Definimos unas estancias para vivienda, con dormitorios, aseos y zonas comunes, y otras estancias para albergar laboratorios, para la realización de experimentos", detallan los autores del trabajo.

El proyecto presenta además un diseño artístico de la base marciana realizado por la diseñadora Irene Pérez, de Tpd Infografías SL, que contribuyó con sus infografías e impresiones artísticas al estudio realizado.

Estudio térmico

El proyecto, añaden sus responsables, se centra en el estudio térmico de la propuesta de diseño. "La temperatura media en Marte es de unos -60°C, lo que hace imprescindible controlar la temperatura y estimar las demandas energéticas del hábitat planteado", señalan. Así, en la investigación se realiza un análisis térmico teórico de la base diseñada, comprobando la influencia de un conjunto de parámetros (fundamentalmente el acoplamiento térmico con el terreno y las propiedades término-ópticas del hábitat y de la cubierta, para averiguar las zonas climáticas en las que esta estructura es viable), y se realiza un caso particular (que corresponde con el caso más favorable de entre los analizados anteriormente) con el software Esatan, una herramienta líder en el sector espacial europeo para las misiones de la ESA.

Además, el Grupo de Tecnologías Aeroespaciales realizó un análisis de sensibilidad de los parámetros principales del modelo térmico, añadiendo a los anteriores parámetros más específicos, como la velocidad del viento marciano o elementos del diseño interior del hábitat. Por último, evaluaron la ubicación y la variación diaria de la temperatura para obtener los mejores criterios térmicos para la selección espacio-temporal de la base.

Los resultados muestran, según indica el equipo responsable, "la relevancia del aislamiento del módulo con respeto al suelo de Marte ya que se debe aplicar un método de aislamiento térmico para garantizar el bienestar de los habitantes de la base marciana". Desde el modelo teórico inicial, subrayan, "quedó claro que los parámetros clave son el aislamiento de la base de la estructura y los acabados superficiales para maximizar la cantidad de calor que se absorbe del Sol al tiempo que se minimiza la emisión de radiación térmica al exterior".

Con el modelo más detallado, añaden por último, "tuvimos que trabajar fundamentalmente en los acoplamientos térmicos entre los distintos pisos, ya que al ser el suelo muy frío en general tienden a generarse gradientes de temperatura elevados entre los pisos, y sobre eso hubo que trabajar bastante, usando también el posible horario de los astronautas y los ciclos del sueño".