El éxito de recientes misiones espaciales ha coincidido con varias películas sobre exploración extraterrestre que han conjugado éxito crítico y comercial con rigurosidad científica e ingentes dosis de futurología plausible. Agencias estatales y empresas privadas tratan de aprovechar el momento para impulsar las primeras misiones tripuladas a Marte entre los próximos 20 y 30 años.

Si Gravity (2013, Alfonso Cuarón) se centraba en la supervivencia del individuo incluso cuando falla una misión en la estratosfera, Interstellar (2014, Christopher Nolan) enviaba la historia varias décadas hacia el futuro para exponer el mayor incentivo para la colonización de otros mundos: una crisis irreversible en la Tierra.

Cuando falta el incentivo de la premura

La primera película trata de arreglar tecnología anticuada inventada en la Era Espacial, que a su vez se había nutrido de trabajos previos, como los cohetes suborbitales V2 que el ejército alemán usó en la II Guerra Mundial. 

En Gravity se trata, en definitiva, de parchear lo obsoleto, mientras en Interstellar existe el incentivo más irresistible (posible aniquilación de la vida humana en la Tierra) para explorar cuanto más rápido mejor (artículo).

La tecnología de los cohetes V2, desarrollada a partir de diseños alemanes de los años 20, nutrió los programas espaciales de Estados Unidos y la Unión Soviética, y sólo en los últimos años surgen tímidas alternativas al uso de cohetes con rampa de lanzamiento concebidos por Wernher von Braun, Walter Dornberger y sus colaboradores.

Interstellar sitúa a la humanidad ante el atolladero preferido de las novelas distópicas, que experimentan una revigorización similar a la del cine espacial: la catástrofe en la Tierra impele a la humanidad a buscar otros planetas que habitar y, como ocurre en períodos de extrema incertidumbre, la necesidad se convierte en un incentivo tan importante como la investigación científica.

(Imagen: la masiva atracción gravitacional de los agujeros negros distorsiona la luz y el tiempo en torno a sí –lente gravitacional-)

Interstellar sorprende por la detallada y actualizada versión del universo que describe, explicando las implicaciones de la relatividad (dilatación del tiempo), de los universos paralelos (multiverse), el poder de atracción de los agujeros negros o las propiedades de los agujeros de gusano, algo así como un atajo a través del espacio y el tiempo que Romilly, el astronauta experto en astrofísica de Endurance -la misión interestelar de la película-, explica acertadamente doblando un papel y agujereando con un lápiz la curvatura creada.

Astrofísica para dummies

Sin necesidad de adentrarse en complejos ensayos científicos, cualquier interesado en la exploración espacial puede asistir a una clase acelerada de nociones de física sin siquiera darle importancia con el simple visionado de Interstellar, donde aparecen:

• agujeros negros supermasivos, cuya apariencia y comportamiento en la película se basan en los experimentos de Kip Thorne sobre la materia, incluyendo su poder de atracción o su capacidad de distorsión de la luz (anillo de Einstein);
• planetas cuyo tiempo va más despacio al orbitar junto a un agujero negro (la teoría de la relatividad general explica por qué el tiempo es relativo: puede ocurrir, como en la película, por dilatación gravitacional);
• usando tecnología espacial plausible en las próximas décadas, sería posible viajar hasta Saturno (y su luna Europa, candidata -junto a Marte- del sistema solar para albergar colonias humanas por la similitud y relativa estabilidad de su atmósfera) en dos años;
• planetas orbitando en torno a cuerpos cuya capacidad de atracción produciría fenómenos como olas gigantescas;
• el universo alberga -según Interstellar– una plausible quinta dimensión, a través de la cual una fuerza como la gravedad podría escurrirse; si esta hipotética dimensión fuera ajena a la dimensión tiempo, viajar a través de ella implicaría ver distintos tiempos (lo que se acerca a ideas sobre el tiempo más propias de la filosofía, como el concepto “dasein” de Martin Heidegger, que de la propia astrofísica actual);
• caer hipotéticamente en un agujero negro no es una buena idea por lo que sabemos de estas concentraciones de masa en el universo con un campo gravitacional extremo: no sabemos a ciencia cierta qué ocurriría; fallaría cualquier comunicación (como ocurre en Interstellar) y, también como en la película dirigida por Christopher Nolan, es posible -han demostrado algunas ecuaciones de relatividad general- que un cuerpo que se adentrara en un agujero negro podría salir en otro lugar… suponiendo que la “entidad” que entrara pudiera salir como tal, claro. Bastante suponer.

Cuando poner un satélite en la órbita de Marte cuesta menos que una película

Hasta aquí la clase acelerada de astrofísica, fácil de completar con un par de ensayos, alguna novela actual y la interminable colección de vídeos en YouTube y entradas de bitácora (io9, etc.) que aguardan a cualquiera que quiera dedicar algo de tiempo sin por ello toparse con información tan impenetrable como la plausible quinta dimensión conjeturada por el guión de Interstellar.

(Vídeo: documental de inicios de los 60 sobre exploración espacial)

Ni el renacido interés del gran pública por la física acelerarán a corto plazo el relativo estancamiento de la exploración espacial en las últimas décadas. La tecnología de la Guerra Fría alcanza poco a poco el estatus de chatarra, y los avances llegan desde flancos impensables hace una década:

• potencias emergentes como India, situando un satélite en la órbita de Marte con un solo intento y un presupuesto inferior al de la -recomendable- Gravity;
• y empresas privadas respaldadas por capital riesgo, que tratan de aplicar a la tecnología espacial el mismo modelo de negocio -ágil, flexible, alérgico a la tradicional inercia corporativa- de Internet o la firma de coches eléctricos Tesla Motors.

Exploración espacial multipolar, pública y privada

Estos nuevos competidores, más frugales y ágiles que los programas gubernamentales como el estadounidense, el europeo o el ruso, impulsores de la Estación Espacial Internacional, podrían ahorrarnos décadas en las próximas metas humanas en el espacio.

Eso sí, lo harán tanto por mérito propio como por demérito de la NASA o de la Agencia Espacial Europea, que tratan de revigorizar el interés de la opinión pública con su última misión conjunta: el descenso del módulo Philae Lander desde la nave Rosetta en el cometa en movimiento Churyumov-Gerasimenko (Cometa 67P).

Después de pulverizar en el siglo XX todas las fronteras a escala terrestre y pisar su satélite natural en 1969, la próxima gran conquista es Marte. Hasta hace poco, creíamos que el primer viaje tripulado al planeta rojo se impulsaría desde el gobierno de alguna potencia actual o emergente (candidatos a sustituir a Estados Unidos, Canadá, la Unión Europea, Rusia y Japón como potencias espaciales: China e India).

No obstante, el incipiente desarrollo privado de la industria espacial la acerca más a las empresas, plagadas de riesgo e incertidumbre, que llevaron a aventureros buscafortunas a abrir una ruta hacia la India bordeando África y cruzando el Índico (Portugal), o a intentar atajar por el Atlántico, descubriendo América (Cristóbal Colón, en lo que se convirtió, en esencia, en la primera gran inversión de capital riesgo debidamente arbitrada y documentada).

La era de los ensayos de aproximación

Más allá de si el ser humano pisa Marte en una misión bajo una bandera estatal o multinacional (UE, coaliciones circunstanciales, etc.) o lo hace a través de empresas privadas que asumirían parte del riesgo y la inversión (al estilo de las compañías británicas, francesas o españolas de la época colonial) a cambio de derechos sobre el turismo, la extracción de determinados materiales, hay escollos de peso para que la conquista de Marte se materialice.

Antes de la misión tripulada a Marte:

• en 2022, la Agencia Espacial Europea explorará Júpiter y sus lunas heladas, indagando en la posibilidad de que exista vida en océanos líquidos o calderas a relativa profundidad;
• la NASA planea el descenso humano sobre un asteroide en una misión programada para 2025 que se confirmará -o, como ocurre a menudo, aplazará- a medida que se acerque la fecha;
• La Agencia Espacial Federal Rusa enviará cosmonautas a la Luna de nuevo en 2030;
• mientras China planea pisar la Luna entre 2020 y 2030, según China Daily.

El gran estancamiento de la exploración espacial

Para el año 2037, Rusia planea haber completado su base robótica en la Luna, que probablemente trascendería el campo de la investigación y exploraría posibles colonias humanas o incluso la posible explotación comercial o mineral de alguna región de nuestro satélite.

Estados Unidos, la Unión Europea, China e India observarán con interés el proyecto ruso de establecer una base robótica lunar, ya que el programa coincidirá con el esfuerzo chino de realizar un alunizaje tripulado antes de 2030.

El campo de pruebas a corto y medio plazo sobre la exploración espacial tripulada permanece tan próximo a la órbita terrestre como durante el cénit de la Carrera Espacial en plena Guerra Fría, cuando Estados Unidos sorprendía a la Unión Soviética con el paseo espacial de la tripulación del Apollo XI, televisado a todo el mundo vía satélite desde un repetidor de las afueras de Madrid.

¿Vida bacteriana bajo la superficie de Marte?

A excepción de la intentona de la NASA de descender en un asteroide -por tanto, en un cuerpo celeste en movimiento, más allá del orbital- con astronautas, planeada para 2025, el resto de misiones espaciales destacan por su conservadurismo… hasta al menos 2037.

En 22 años, si damos por buena la fecha de 2037 anunciada por la NASA, tendría lugar el primer paseo humano por la superficie de Marte. Además del plan de la NASA, la ESA inició en 2001 el Programa Aurora para explorar en profundidad el sistema solar y buscar vida más allá de la Tierra.

La misión más ambiciosa del Programa Aurora, en el que colaboran Canadá y Rusia, es ExoMars, un proyecto para buscar vida en Marte estudiando a fondo la geofísica y geoquímica del planeta rojo, colocando un satélite en órbita y situando dos vehículos robotizandos en la superficie sirviéndose de un aterrizador fijo. La misión contará con dos lanzamientos: en 2016 (Cohete Atlas V 411) y 2018 (cohete Atlas V 551).

El viaje tripulado de la NASA: 2037

El éxito de la misión europea determinará si la ESA compite a posteriori con Estados Unidos y potencias espaciales que todavía no lo hayan anunciado con una misión tripulada a Marte. 

El propio Programa Aurora incluye desde su presentación la meta de realizar viajes tripulados al planeta rojo en 20 años. La ESA lo fía todo al éxito y repercusión pública de ExoMars: las dificultades económicas de varios contribuidores netos al Programa Aurora añaden un escollo que no se había previsto en 2001.

A falta de poco más de dos décadas para que se cumpla la fecha establecida por la NASA para que una misión tripulada pise el suelo de Marte, los principales escollos que han mantenido las misiones espaciales lo más cerca de la Tierra no han sido resueltas.

En paralelo a la cuenta atrás hasta 2037, los más entusiastas entre la opinión pública especulan sobre los detalles de la hazaña. 

Revival marciano entre la opinión pública

Sin ir más lejos, una de las sensaciones literarias de 2014 es The Martian, novela de ciencia ficción donde resuena el eco de Robinson Crusoe, aunque la lucha individual por la supervivencia tiene lugar en esta ocasión en Marte, donde el astronauta Mark Watney ha sido abandonado por una misión problemática y debe improvisar para permanecer vivo.

Watney, botanista e ingeniero mecánico, se encuentra solo en la atmósfera tóxica marciana después de que la misión Ares 3 tenga que abandonar la zona de descenso a la superficie debido a una súbita tormenta. 

Los cinco compañeros creen que la tormenta ha matado a Watney; cuando se recupera, ya es demasiado tarde y se encuentra solo en el planeta rojo, sin antena con la que contactar con la Tierra y con sus conocimientos y el material abandonado por la misión como únicos elementos para sobrevivir.

Sobre el sugestivo poder de atracción del planeta rojo

The Martian, primero autopublicada en 2011 por su autor, Andy Weir, fue reeditada por Crown Publishing en 2014; desde entonces, se mantiene entre las más vendidas y compite con Interstellar como acontecimiento cultural de ciencia ficción más relevante de los últimos tiempos.

The Martian se centra en los problemas con que se hallaría una misión misión tripulada ya en suelo marciano. Los escollos actuales, económicos y técnicos, analizan todavía si es viable a corto plazo una misión tripulada.

Un viaje a Marte depende factores como la posición de la Tienna respecto al planeta rojo al iniciar el camino, así como la tecnología requerida para impulsar la nave que realizaría el trayecto; Marte es, tras Venus, el segundo planeta más cercano a la Tierra, y en condiciones idónicas (Marte cercano al sol y la Tierra alejada de éste) la distancia entre ambos planetas ascendería a 54,6 millones de kilómetros.

Cálculos preliminares para un viaje tripulado

Los dos planetas se alejan cuando ambos se sitúan en su extremo orbital más alejado con respecto al sol, momento en que la distancia media entre ambos planetas se sitúa en 225 millones de kilómetros.

En términos cósmicos, ambos cuerpos celestes están muy cercanos, pero se necesitan más de 3 minutos para que una luz emitida en Marte llegara a la Tierra (suponiendo que ambos planetas estén en su posición relativa más próxima, dado que la luz viaja a 299,792 kilómetros por segundo). El promedio de la percepción de la luz en la superficie de uno de estos planetas desde el otro es de 12,5 minutos.

Desconocemos la tecnología exacta que acercaría al hombre a Marte, pero podemos conjeturar que mejorará la marca de los últimos viajes no tripulados. La nave más rápida lanzada hasta ahora, New Horizons, viaja a 58.000 kilómetros por hora; a esta velocidad, una nave tripulada tardaría 39 días como mínimo y a lo sumo 289, con un promedio de 162 días.

¿Cuánto tiempo se tarda en viajar a Marte?

He aquí lo que han tardado las distintas misiones no tripuladas a Marte:

• Mars 1, primera sonda de exploración en acercarse a Marte (1962): seis meses y medio desde el lanzamiento hasta la pérdida de la comunicación (desde 1/11/1962 hasta 19/06/1963);
• Mariner 4, la primera nave espacial en ir a Marte (1964 sobrevuelo): 228 días;
• Mariner 6 (1969 sobrevuelo): 155 días;
• Mariner 7 (1969 sobrevuelo): 128 días;
• Mariner 9, la primera nave espacial en orbitar Marte (1971): 168 días;
• Viking 1, la primera nave de EE.UU. en aterrizar en Marte (1975): 304 días;
• Viking 2 Orbiter/Lander (1975): 333 días;
• Mars Global Surveyor (1996): 308 días;
• Mars Pathfinder (1996): 212 días;
• Mars Odyssey (2001): 200 días;
• Mars Express Orbiter (2003): 201 días;
• Mars Reconnaissance Orbiter (2005): 210 días;
• Mars Science Laboratory-Curiosity (2011): 254 días;
• Mars Orbiter (ISRO o Mangalyaan) (2014): 298 días. 

Como han probado las naves no tripuladas enviadas con éxito, el viaje a Marte no se podrá realizar en línea recta, ya que ello supondría acercarse peligrosamente al sol; la nave usada deberá describir una órbita para sortear el sol y tecnología para desacelerar y poder entrar en la órbita marciana y descender con garantías.

Una alternativa a la combustión tradicional: el motor de plasma

Además del cálculo de las órbitas relativas de la Tierra y Marte, así como de los niveles de radiación del sol, un viaje tripulado se enfrentaría a retos que no son decisivos en la exploración no tripulada:

• la nave usada debería emplear técnicas (desde materiales a actividades para los astronautas) que redujeran al máximo la incidencia de la radiación cósmica e ionizante, así como de la baja gravedad y baja luminosidad durante períodos prolongados;
• el coste económico y el elevado riesgo de una misión pionera tripulada, con la potencial muerte de los ocupantes de la nave retransmitida a los medios terrestres con pocos minutos de diferencia, suponen un escollo tan grande como la incertidumbre técnica;
• alimentación, ejercicio, control de metabolismo y ritmo circadiano, así como análisis y cuidado médico, deberán afrontar riesgos potenciales de mantenimiento durante largos períodos y bajo situaciones de estrés de gravedad, de rayos cósmicos, etc.;
• tecnología y combustible de propulsión, características del motor, así como sistemas para generar y reutilizar oxígeno y agua son los principales retos técnicos que afrontan los distintos diseños preliminares para viajar a Marte.

Los ingenieros aerospaciales han depositado grandes esperanzas en el motor de plasma VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) que, según su inventor, el físico costarricense del MIT y ex astronauta Franklin Chang-Diaz, permitiría a cualquier astronave llegar a Marte en 39 días.

¿Es posible ir y volver de Marte en un mismo ciclo orbital?

Hasta financiar las investigaciones de Chang-Díaz, la NASA había pensado en realizar el viaje usando una propulsión química convencional, lo que para este físico no es posible, ya que la duración total del trayecto podría extenderse hasta 3 años: un viaje más lento, más una estancia obligada en Marte de hasta 18 meses, aguardando a que la órbita de ambos planetas fuera de nuevo propicia.

Con el motor de plasma VASIMR (o una tecnología de propulsión desconocida con similares prestaciones), se podría viajar a Marte y volver en un mismo ciclo orbital, con una ventana operativa de cinco a seis meses de duración: dos meses y medio de viaje, entre ida y vuelta, dejarían tiempo suficiente para realizar cualquier trabajo científico y logístico, tanto en la superficie como en la órbita del planeta rojo.

(Imagen)

De momento, la tecnología de propulsión no química, que no necesita quemar carburante líquido para alcanzar gran velocidad, necesita demostrar su valía en viajes espaciales.

VASIMR, usa una fuente eléctrica (sea solar, o un reactor nuclear, un supercapacitador eléctrico, etc.) para ionizar hidrógeno, helio y deuterio, cuya combinación genera un plasma que, calentado a altas temperaturas (11 millones de grados Celsius), es acelerado en campos magnéticos para propulsar la nave.

Avanzar a casi 200.000 kilómetros por hora

De nuevo en teoría, y dado que el motor de plasma aceleraría de forma continuada, se podría calcular la energía gastada para los trayectos de ida y vuelta, reduciendo el riesgo. Una nave con esta tecnología de propulsión alcanzaría 55 kilómetros por segundo, o 198.000 km/hora, marca que casi cuatriplicaría la mayor velocidad alcanzada hasta ahora por una nave no tripulada (New Horizons y sus ya mencionados 58.000 km/hora).

Hasta el momento, sólo agencias estatales y multinacionales (el caso de la Agencia Espacial Europea), o colaboraciones entre éstas, han avanzado en la exploración interplanetaria. Hasta que la agencia espacial india (ISRO en sus siglas en inglés) logró situar un satélite en la órbita de Marte en 2014, sólo el programa espacial soviético, la NASA y la Agencia Espacial Europea habían alcanzado la órbita marciana o descendido a la superficie del planeta.

Varios empresarios, entre ellos el cofundador de Paypal y fundador de la firma de coches eléctricos Tesla, así como de la empresa de tecnología de transporte espacial SpaceX, así como Richard Branson, fundador de Virgin Galactic -con problemas de viabilidad en los últimos tiempos-, pretenden que la iniciativa privada, el capital riesgo y los intereses comerciales (turísticos, tecnológicos, minerales) aceleren los viajes tripulados y la colonización de otros mundos.

La sombra de los años 50

La legítima queja de empresarios con interés genuino en explotar comercialmente viajes espaciales a corto plazo, viajes interplanetarios a medio plazo e incluso crear asentamientos permanentes en Marte a largo plazo, como el mencionado Elon Musk: la idea de opinión pública y agencias espaciales sobre las características de un viaje tripulado a Marte necesitan actualizarse.

En gran medida, seguimos imaginando la visita al planeta rojo tal y como la describió el propio ingeniero aeroespacial alemán Wernher von Braun en el primer estudio detallado de la empresa: el Proyecto Marte, que originó un documental estrenado por Walt Disney en 1955.

Elon Musk cree que el hombre llegará a Marte optando por un tipo de desarrollo tecnológico que combine la flexibilidad, frugalidad y carácter iterativo de las empresas tecnológicas con la visión a largo plazo de los ahora desfasados planes espaciales de las distintas agencias estatales.

Musk concibe un plan a través de la empresa privada que dirige, SpaceX, que diseñaría un sistema de transporte basado en cohetes reutilizables para abandonar la atmósfera terrestres, vehículos lanzadera y cápsulas que transportarían a los primeros pioneros a Marte y, a continuación, establecería viajes regulares entre ambos planetas, abriendo posibilidades para su colonización.

El sueño de Elon Musk: exploración espacial ágil, rápida, barata y rentable

El Mars Colonial Transporter de SpaceX es más difícil de poner en práctica que de explicar. No obstante, Musk ha reiterado en los últimos años que esperaba enviar a humanos al planeta rojo en un intervalo de entre 10 y 20 años.

En cuanto a la colonia marciana imaginada por el consejero delegado de Tesla y SpaceX, sus fundadores llegarían como muy pronto a mediados de la próxima década, con la posibilidad de crear asentamientos de miles de personas a medio plazo.

Las declaraciones de Musk suenan especulativas, teniendo en cuenta que la primera misión tripulada confirmada, auspiciada por la NASA, está programada para 2037. El dirigente de SpaceX realizó sus declaraciones con anterioridad a los problemas técnicos que ha experimentado Dragon, su diseño de astronave reutilizable y primer nave privada en acoplarse con éxito a la Estación Espacial Internacional.

¿Un modelo de diseño iterativo e incremental para la exploración espacial?

La nave Dragon V2, diseñada para albergar hasta a 7 astronautas y carga adicional y reentrar en la órbita terrestre al volver de potenciales viajes a la Luna y Marte, será lanzada con la ayuda de un cohete Falcon 9 o similar, cuya tecnología está siendo revisada, ya que al retornar a la Tierra después de un lanzamiento exitoso, el cohete reutilizable no pudo aminorar su caída e impactó con fuerza contra la plataforma en alta mar construida para la prueba.

SpaceX trata de realizar pruebas y modificar con rapidez los principales escollos de sus diseños de lanzadera, cohete reutilizable y astronave reutilizable. Difícilmente esta compañía, ni mucho menos Virgin Galactic después de los últimos incidentes con la nave SpaceShipTwo, estarán preparadas para realizar viajes tripulados hasta Marte en apenas una década.

El viaje a Marte resuena tanto en el espíritu humano al combinar los ingredientes de la exploración peligrosa que ha perseguido la humanidad desde tiempos inmemoriales, fundiéndose con sus mitos y leyendas a través de rapsodias orales, primero; y resonando en obras religiosas y hazañas épicas, a continuación.

Escollos

Los riesgos del viaje no reducen la ambición de la hazaña, sino al contrario: Kim Stanley Robinson, autor de la trilogía Mars y uno de los principales inspiradores de la plausabilidad de viajar al planeta rojo en las próximas décadas gracias a la rigurosidad científica de la futurología que alimenta su obra, ha declarado recientemente que el viaje es, después de todo, más complejo de lo que él había pensado.

Sus obras sobre el descenso a Marte, fundamentadas en proyecciones tecnológicas a partir de conocimientos de la década de los 90, basaban sus predicciones en asunciones que han sido cuestionadas o simplemente refutadas por las numerosas mediciones realizadas desde entonces:

• no hay vida en Marte, se pensaba en los 90 (ahora, aumentan las posibilidades de que exista vida a escala bacteriana bajo su superficie);
• Marte acumula suficientes componentes químicos para sostener bases humanas o incluso colonias (cada vez más dudoso);
• no hay nada venenoso en la superficie de Marte (ahora sabemos que la superficie tiene elevadas concentraciones de percloratos muy tóxicos para el ser humano.

Cronistas de lo marciano

Según Kim Stanley Robinson, “es posible que ocupáramos, habitáramos y terraformáramos Marte. Pero probablemente va a requerir mucho más tiempo de lo que yo describí en mis libros”.

Quedan, pues, muchas cuestiones abiertas que no hacen sino enriquecer nuestra imaginación sobre la visita humana y potencial colonización de Marte, tal y como resuena en la historia humana desde las primeras observaciones del planeta rojo a influyentes obras literarias, desde las mencionadas a la impronta, mucho mayor, de Ray Bradbury, cuya fabulación sobre marte fue prologada en su edición en castellano por Jorge Luis Borges.

Pase lo que pase en las próximas décadas, Marte seguirá resonando en nuestro imaginario colectivo gracias a la cultura popular. 

Quizá pronto novelas como The Martian o Crónicas Marcianas dejen de ser una aventura fabulada para fusionar lo fantástico con la experiencia real, al estilo de Homero (Troya en La Ilíada, la peripatética Odisea) y Bernal Díaz del Castillo (la exploración española de Mesoamérica).

Los cronistas de lo marciano, que se pongan a la cola y atinen con sus fábulas, por favor. Estamos aguardándolas.