En 2012, el proyecto «Mars One», liderado por una organización sin fines de lucro holandesa, anunció planes para establecer la primera colonia humana en el Planeta Rojo para 2025. La misión enviaría inicialmente a cuatro astronautas en un viaje de ida a Marte, donde pasarían el resto de sus vidas construyendo el primer asentamiento humano permanente.

Es una visión audaz, especialmente porque Mars One afirma que toda la misión puede construirse sobre tecnologías que ya existen. Como dice su sitio web, establecer humanos en Marte sería «el próximo gran salto para la humanidad.»

Pero los ingenieros del MIT dicen que el proyecto puede tener que dar un paso atrás, al menos para reconsiderar la viabilidad técnica de la misión.

Los investigadores del MIT desarrollaron una herramienta detallada de análisis de asentamientos para evaluar la viabilidad de la misión Mars One, y descubrieron que se necesitarán nuevas tecnologías para mantener vivos a los humanos en Marte.

Por ejemplo, si todos los alimentos se obtienen de cultivos locales, como Marte Uno imagina, la vegetación produciría niveles inseguros de oxígeno, lo que desencadenaría una serie de eventos que eventualmente causarían que los habitantes humanos se asfixiaran. Para evitar este escenario, se tendría que implementar un sistema para eliminar el exceso de oxígeno, una tecnología que aún no se ha desarrollado para su uso en el espacio.

De manera similar, el módulo de aterrizaje Marciano Phoenix descubrió evidencia de hielo en la superficie marciana en 2008, lo que sugiere que los futuros colonos podrían ser capaces de derretir el hielo para beber agua, otro objetivo de Marte. Pero según el análisis del MIT, las tecnologías actuales diseñadas para» hornear » agua del suelo aún no están listas para su despliegue, particularmente en el espacio.

El equipo también realizó un análisis integrado del reabastecimiento de piezas de repuesto: cuántas piezas de repuesto tendrían que entregarse a una colonia marciana en cada oportunidad para mantenerla en marcha. Los investigadores descubrieron que a medida que la colonia crece, las piezas de repuesto dominarían rápidamente las futuras entregas a Marte, representando hasta el 62 por ciento de las cargas útiles de la Tierra.

En cuanto al viaje real a Marte, el equipo también calculó el número de cohetes necesarios para establecer los primeros cuatro colonos y las tripulaciones posteriores en el planeta, así como el costo del viaje.

De acuerdo con el plan Mars One, se requerirían seis cohetes pesados Falcon para enviar suministros iniciales, antes de la llegada de los astronautas. Pero la evaluación del MIT encontró que ese número era «excesivamente optimista»: El equipo determinó que los suministros necesarios requerirían 15 cohetes pesados Falcon. El costo de transporte para esta etapa de la misión, combinado con el lanzamiento de los astronautas, sería de 4 4,5 mil millones, un costo que aumentaría con tripulaciones y suministros adicionales a Marte. Los investigadores dicen que esta estimación no incluye el costo de desarrollar y comprar equipo para la misión, lo que aumentaría aún más el costo general.

Olivier de Weck, profesor del MIT de aeronáutica y astronáutica y sistemas de ingeniería, dice que la perspectiva de construir un asentamiento humano en Marte es emocionante. Sin embargo, para que este objetivo sea una realidad, se requerirán innovaciones en una serie de tecnologías y una perspectiva de sistemas rigurosa, dice.

«No estamos diciendo, blanco y negro, Mars One es inviable», dice de Weck. «Pero creemos que no es realmente factible bajo las suposiciones que han hecho. Estamos apuntando a tecnologías que podrían ser útiles para invertir con alta prioridad, para moverlas a lo largo del camino de la viabilidad.»

«Una de las grandes ideas que pudimos obtener fue lo difícil que es lograr esto», dice la estudiante de posgrado Sydney Do. «Hay tantas incógnitas. Y para darle a cualquiera la confianza de que va a llegar allí y mantenerse con vida, todavía hay mucho trabajo por hacer.»

Do y de Weck presentaron su análisis este mes en el Congreso Astronáutico Internacional en Toronto. Los coautores incluyen a los estudiantes graduados del MIT Koki Ho, Andrew Owens y Samuel Schreiner.

Simulando un día en Marte

El grupo adoptó un enfoque basado en sistemas para analizar la misión Mars One, primero evaluando varios aspectos de la arquitectura de la misión, como su hábitat, sistemas de soporte vital, necesidades de piezas de repuesto y logística de transporte, y luego observando cómo cada componente contribuye a todo el sistema.

Para la parte de hábitat, Do simuló la vida cotidiana de un colonizador de Marte. Basándose en el horario de trabajo típico, los niveles de actividad y las tasas metabólicas de los astronautas en la Estación Espacial Internacional (ISS), Do estimó que un colono tendría que consumir alrededor de 3.040 calorías diarias para mantenerse vivo y saludable en Marte. Luego determinó los cultivos que proporcionarían una dieta razonablemente equilibrada, incluidos frijoles, lechuga, maní, papas y arroz.

Do calculó que producir suficientes cultivos para sostener a los astronautas a largo plazo requeriría unos 200 metros cuadrados de área de cultivo, en comparación con la estimación de Mars One de 50 metros cuadrados. Si, como los planes del proyecto, los cultivos se cultivan dentro del hábitat de los colonos, Do descubrió que producirían niveles inseguros de oxígeno que excederían los umbrales de seguridad contra incendios, lo que requeriría la introducción continua de nitrógeno para reducir el nivel de oxígeno. Con el tiempo, esto agotaría los tanques de nitrógeno, dejando el hábitat sin gas para compensar las fugas.

A medida que el aire dentro del hábitat continuaba filtrándose, la presión atmosférica total caería, creando un ambiente opresivo que asfixiaría al primer colono en un plazo estimado de 68 días.

Las posibles soluciones, dice Do, podrían incluir el desarrollo de una tecnología para extraer el exceso de oxígeno o aislar los cultivos en un invernadero separado. El equipo incluso consideró el uso de nitrógeno extraído de la atmósfera marciana, pero descubrió que hacerlo requeriría un sistema prohibitivamente grande. Sorprendentemente, la opción más barata encontrada fue suministrar toda la comida requerida de la Tierra.

» Descubrimos que llevar comida siempre es más barato que cultivarla localmente», dice Do. «En Marte, se necesitan sistemas de iluminación y riego, y para la iluminación, descubrimos que requiere 875 sistemas LED, que fallan con el tiempo. Por lo tanto, debe proporcionar piezas de repuesto para eso, lo que hace que el sistema inicial sea más pesado.»

Torcer las perillas

Como el equipo encontró, las piezas de repuesto, con el tiempo, inflarían sustancialmente el costo de las misiones iniciales y futuras a Marte. Owens, que evaluó el reabastecimiento de piezas de repuesto, basó su análisis en datos de confiabilidad derivados de los registros de reparación de la NASA para determinados componentes de la ISS.

«La ISS se basa en la idea de que si algo se rompe, puede llamar a casa y obtener una pieza nueva rápidamente», dice Owens. «Si quieres una pieza de repuesto en Marte, tienes que enviarla cuando haya una ventana de lanzamiento abierta, cada 26 meses, y luego esperar 180 días para que llegue allí. Si pudiera hacer repuestos in situ, eso sería un ahorro masivo.»

Owens apunta a tecnologías como la impresión en 3D, que pueden permitir a los colonos fabricar piezas de repuesto en Marte. Pero la tecnología tal como existe hoy en día no es lo suficientemente avanzada como para reproducir las dimensiones y funciones exactas de muchas piezas clasificadas en el espacio. El análisis del MIT encontró que las impresoras 3D tendrán que mejorar a pasos agigantados, o de lo contrario toda la infraestructura de asentamiento de Marte tendrá que ser rediseñada para que sus partes puedan imprimirse con la tecnología existente.

Si bien este análisis puede hacer que el programa Mars One parezca desalentador, los investigadores dicen que la herramienta de análisis de asentamientos que han desarrollado puede ayudar a determinar la viabilidad de varios escenarios. Por ejemplo, en lugar de enviar tripulaciones en viajes de ida al planeta, ¿cuál sería el costo general de la misión si las tripulaciones fueran reemplazadas ocasionalmente?

«Mars One es una idea bastante radical», dice Schreiner. «Ahora hemos creado una herramienta con la que podemos jugar, y podemos torcer algunas de las perillas para ver cómo cambian el costo y la viabilidad de la misión.»

Tracy Gill, gerente de estrategia tecnológica de la NASA, dice que la herramienta puede ser aplicable para evaluar otras misiones a Marte, y señala algunos escenarios que el grupo puede querer explorar utilizando la herramienta de análisis de asentamientos.

«Esto puede proporcionar un beneficio a los planificadores de misiones al permitirles evaluar un espectro más amplio de arquitecturas de misiones con mayor confianza en su análisis», dice Gill, quien no contribuyó a la investigación. «Entre esas arquitecturas se incluirían opciones que van desde el cultivo completo de todos los alimentos in situ con sistemas bioregenerativos, hasta el envasado de todos los productos alimenticios de la Tierra, y varias combinaciones de esos dos extremos.»

Algunos de los estudiantes de este proyecto fueron apoyados por becas de la NASA.