Construir un asentamiento funcional en Marte que pueda albergar de manera segura y satisfacer las necesidades de un pequeño grupo de personas durante largos períodos de tiempo es mucho más desafiante que cualquier cosa que la industria espacial haya emprendido hasta ahora. Uno de los mayores desafíos es cómo alimentar todos los sistemas de soporte vital, los instrumentos científicos y las instalaciones de fabricación de alimentos y combustibles allí. Durante mucho tiempo, la elección obvia parecía ser la energía nuclear, pero un nuevo estudio analizó varios escenarios de suministro de energía y descubrió que los paneles solares son una mejor opción, a pesar del implacable entorno marciano.
Si desea mantener viva a una tripulación en Marte durante más de un año, la confiabilidad es clave. La energía nuclear ofrece una fuente estable de energía las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y los reactores modernos se pueden miniaturizar específicamente para que tales misiones quepan dentro de una nave espacial. La naturaleza voluble de la energía solar, que no funciona de noche y se ve obstaculizada fácilmente por el abundante polvo rojo que cubre la superficie oxidada de Marte, no la hace muy atractiva.
Pero la NASA tiene experiencia con la energía solar en Marte. El módulo de aterrizaje InSight que actualmente opera en el Planeta Rojo y tiene la tarea de estudiar el interior de Marte funciona con paneles solares, al igual que los rovers gemelos Spirit y Opportunity a principios de este siglo. Pero los rovers Curiosity y Perseverance más recientes funcionan con plutonio, en un sistema llamado generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG). Sin embargo, el MMRTG no es un reactor nuclear, sino un generador inteligente que convierte el calor emitido por la descomposición del plutonio en 110 vatios de potencia, aproximadamente la misma que utiliza una bombilla incandescente.
A pesar de las ventajas de la energía nuclear, no está claro de inmediato si es la mejor opción para una misión tripulada extendida a Marte a la luz de los fenomenales avances recientes en la energía solar. Los paneles solares se han vuelto altamente eficientes, livianos y flexibles, justo el tipo de características que desea ver en una misión espacial.
En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Berkeley crearon modelos informáticos que enfrentaron un sistema nuclear de kilopotencia relativamente pequeño contra una matriz fotovoltaica con tres configuraciones de almacenamiento de energía: baterías de iones de litio para almacenamiento directo y dos métodos diferentes para generar combustible de hidrógeno a partir de energía solar, energía para ser utilizada más tarde. El hidrógeno podría fabricarse dividiendo las moléculas de agua utilizando el exceso de electricidad generado por los paneles solares durante el día y luego “quemado” por las celdas de combustible para alimentar el asentamiento durante la noche, por ejemplo.
El suministro de energía que cualquiera de los dos métodos necesitaría para producir se proyectó mediante la estimación de los requisitos de energía de los procesos de biofabricación y otras instalaciones esenciales que son fundamentales para una misión de seis personas durante 480 días. El criterio principal fue el peso. Una nave espacial que transporta tripulación y carga a Marte podría transportar una carga útil de unas 100 toneladas, sin considerar la masa del combustible para un viaje de ida y vuelta, en el que cada trayecto dura 210 días. Un sistema de reacción nuclear de kilopotencia tiene un peso estimado de 9,5 toneladas, mientras que un conjunto de paneles solares y el almacenamiento de hidrógeno que lo acompaña solo pesan 8,3 toneladas. Este análisis encontró que para los posibles sitios de asentamiento en casi la mitad de la superficie de Marte, la energía solar es comparable o superior a la nuclear, en términos de peso y eficiencia.
“La generación de energía fotovoltaica acoplada a ciertas configuraciones de almacenamiento de energía en hidrógeno molecular supera a los reactores de fusión nuclear en más del 50% de la superficie del planeta, principalmente en aquellas regiones alrededor de la banda ecuatorial, lo que contrasta bastante con lo que se ha propuesto una y otra vez en la literatura, que es que será energía nuclear”, dijo Aaron Berliner, estudiante de doctorado en bioingeniería de la UC Berkeley.
Los paneles solares considerados en este análisis no son paneles de silicio para techos comunes y corrientes, sino paneles de última generación: altamente eficientes y muy livianos. Esto significa que puede empacar bastantes paneles solares de respaldo que se pueden usar en caso de que algunos de los paneles desplegados no funcionen correctamente. Si falla la planta de energía nuclear miniaturizada, esto podría significar un desastre, ya que las opciones de respaldo pueden ser insuficientes para satisfacer todas las necesidades del asentamiento.
“Este documento tiene una visión global de qué tecnologías de energía están disponibles y cómo podríamos implementarlas, cuáles son los mejores casos de uso para ellas y dónde se quedan cortas”, dijo el coautor principal Anthony Abel, estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular. “Si la humanidad decide colectivamente que queremos ir a Marte, este tipo de enfoque a nivel de sistemas es necesario para lograrlo de manera segura y minimizar el costo de una manera que sea ética. Queremos tener una comparación clara entre las opciones, ya sea que estemos decidiendo qué tecnologías usar, a qué lugares ir en Marte, cómo ir y a quién llevar”.
Los hallazgos aparecieron en la revista Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
Fuente: ZME Science.
