Soluciones de la estación espacial para misiones de Artemis a la Luna y más allá
Lograr que una nave espacial llegue a la Luna o a Marte no es nada fácil. Si bien la ingeniería aeroespacial ayuda a llevar las naves espaciales a la Luna, se necesitan otras áreas de la ciencia para mantener la vida y permitir actividades durante los viajes a la Luna, y mientras se está en la superficie lunar. Los experimentos a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) sirven como base para gran parte de esa ciencia y están ayudando a sentar las bases para las misiones del programa Artemis.
La Luna sobre el horizonte de la Tierra mientras la Estación Espacial Internacional orbitaba a 272 millas sobre el Océano Atlántico, entre las puntas de América del Sur y Sudáfrica. / NASA
El 16 de noviembre, la NASA lanzó la nave espacial Orion sobre el cohete Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS, por sus siglas en inglés) en la prueba de vuelo Artemis I. Si bien el vuelo sin tripulación ayudará a la NASA a comprender el desempeño del cohete y la nave espacial en el entorno del espacio profundo, la agencia también está trabajando para desarrollar las capacidades necesarias para futuras misiones de Artemis. Estas misiones llevarán de nuevo a los astronautas a la superficie lunar, desarrollarán la infraestructura necesaria para establecer una presencia a largo plazo en la Luna y actuarán como un trampolín para llevar astronautas a Marte.
Los astronautas de Artemis tendrán que vivir y trabajar en el espacio profundo y deberán recorrer la superficie lunar durante días o semanas de expedición. Las investigaciones científicas y las demostraciones tecnológicas en curso a bordo de la Estación Espacial Internacional pueden ayudar a crear soluciones para muchos de los obstáculos relacionados con las misiones a la Luna y a Marte.
A continuación, se describe cómo parte del trabajo en este laboratorio orbital podría ayudar a abordar los desafíos futuros a medida que viajamos de regreso a la Luna, a Marte y más allá.
El reto: Suministro limitado de alimentos
La solución: Cultivo hidropónico y aeropónico de alimentos
Los seres humanos necesitamos alimentos y agua para sobrevivir, pero durante misiones más largas, la calidad y el valor nutricional de los alimentos envasados pueden degradarse. Es vital contar con una gran cantidad de alimentos para sostener y suplementar a la tripulación durante las misiones en la Luna y a través del sistema solar. El experimento Sistema de prueba en órbita de raíces expuestas (XROOTS, por sus siglas en inglés) de la estación espacial utiliza sistemas hidropónicos (a base de líquido) y aeropónicos (a base de aire) para cultivar alimentos frescos sin necesidad de medios de cultivo tradicionales. Los resultados podrían conducir a sistemas de producción de alimentos a gran escala, al tiempo que se reducen los requisitos de peso para estos sistemas y la necesidad de transportar alimentos frescos, lo que permite más espacio para otras cargas valiosas. En la actualidad, la estación espacial ofrece la única instalación para el estudio del crecimiento vegetal en microgravedad y el eventual desarrollo de tecnologías para maximizar la producción de cultivos. Aquí en tierra, XROOTS podría contribuir a mejorar la seguridad alimentaria aumentando la producción de los cultivos.
Los astronautas de la NASA Jessica Watkins y Bob Hines trabajan en XROOTS, que utiliza la instalación “Veggie” de la estación para poner a prueba técnicas basadas en líquidos y aire, en lugar de medios de cultivo tradicionales, para el cultivo de plantas. Estas técnicas podrían permitir la producción de cultivos en mayor escala para la futura exploración espacial. / NASA
El reto: Suministro limitado de agua
La solución: Nuevas técnicas de recuperación de agua
El agua constituye alrededor del 60% del cuerpo humano y es fundamental para la salud, el saneamiento y el riego. Para proporcionar suficiente agua en misiones de larga duración, los sistemas deben recuperar alrededor del 98% del agua utilizada por la tripulación. En la estación espacial, los investigadores están trabajando hacia este objetivo. Un dispositivo que está siendo sometido a pruebas es el ECLSS: Sistema de procesamiento de salmuera, con el que se demuestra una tecnología para recuperar agua adicional de la orina de la tripulación y reducir el desperdicio de agua. Las membranas especiales del sistema retienen los contaminantes y pasan el vapor de agua a la atmósfera de la cabina donde se captura y se lleva a un sistema de procesamiento de agua. Este sistema también puede proporcionar aire limpio y ayudar en el desarrollo de las tecnologías necesarias para misiones futuras. El método ofrece aplicaciones potenciales en la Tierra en lugares remotos que también tienen acceso limitado al agua.
Estas imágenes comparan pastas de cemento mezcladas en el espacio (arriba) y en tierra (abajo). La muestra del espacio muestra más porosidad, o espacios abiertos en el material, afectando la resistencia del hormigón. Los cristales en la muestra de la Tierra están más segregados que la muestra endurecida por el espacio. / Laboratorio de caracterización de materiales de Penn State
El reto: Infraestructura y materiales necesarios para trabajar y vivir en el espacio
La solución: Impresión 3D y cemento mejorado
Los astronautas que exploran nuestra galaxia necesitan repuestos, herramientas y materiales disponibles por encargo. El reabastecimiento continuo de carga no es práctico, ya que las misiones viajan más lejos de la Tierra, pero las soluciones creativas como la impresión 3D podrían ser la solución. Impresión 3D En Cero G (3D Printing In Zero-G) ha producido decenas de piezas en la estación, lo que demuestra que la fabricación aditiva y las impresoras 3D funcionan en microgravedad. Este experimento podría ser el primer paso hacia el establecimiento de un taller mecánico para misiones de larga duración e incluso ofrecer una manera de reciclar materiales plásticos. Mejorar la impresión 3D también podría ser beneficioso para las industrias en la Tierra.
Los hábitats y la infraestructura son otros componentes importantes de la vida y el trabajo en el espacio. La Investigación en Microgravedad sobre la Solidificación del Cemento (MICS, por sus siglas en inglés) estudia el complejo proceso de endurecimiento del cemento. En ausencia de gravedad, la microestructura del cemento solidificado es considerablemente diferente del hormigón endurecido en la Tierra. El estudio evalúa la microestructura y las propiedades del material del cemento, y pone a prueba las respuestas a diferentes cargas térmicas y mecánicas, lo que podría conducir a formas de utilizar este material para construir estructuras espaciales livianas. Los resultados también podrían mejorar las propiedades del cemento utilizado en la Tierra y reducir las emisiones de dióxido de carbono generadas por su producción.
El astronauta de la Agencia Espacial Europea Matthias Maurer, realizó pruebas con el experimento Bioimpresión de Primeros Auxilios del Centro Aeroespacial Alemán a bordo de la Estación Espacial Internacional. El dispositivo 3D imprime por encargo un parche personalizado para heridas, utilizando una biotinta hecha de las células del paciente. / NASA
El reto: Acceso limitado al tratamiento médico de lesiones
La solución: Parches personalizados para heridas
En el espacio, no se puede llamar a hospitales ni ambulancias en caso de una emergencia. Las investigaciones a bordo de este laboratorio orbital están equipando a las tripulaciones para misiones sin necesidad de apoyo médico inmediato mediante la realización de pruebas de tecnología innovadora como Bioimpresión de Primeros Auxilios (Bioprint FirstAid). Este experimento de la Agencia Espacial Europea demuestra un dispositivo que podría imprimir en 3D un parche para heridas personalizado por encargo utilizando un biotinta hecha a partir de las células del paciente; este método podría acelerar el proceso de curación. En la Tierra, tales parches para heridas personalizados podrían proporcionar a los pacientes opciones de tratamiento personalizadas y portátiles.
Estos son solo algunos de los muchos desafíos que tenemos por delante mientras nos preparamos para las misiones a la Luna, Marte y más allá, y solo son algunas de las posibles soluciones sometidas a prueba en la estación espacial. A medida que la NASA desarrolla y construye su infraestructura del programa Artemis en la Luna y lleva a los humanos a la superficie lunar, y la estación espacial continúa su década de resultados, las misiones que llevan a los humanos más lejos de la Tierra están más cerca que nunca.
