Curiosidades

¿Qué tamaño tendría que tener una nave de generación para mantener viva a una tripulación de 500 personas para el viaje a otra estrella?

febrero 6, 2019
Patricia

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¿Qué tamaño tendría que tener una nave de generación para mantener viva a una tripulación de 500 personas para el viaje a otra estrella?

No hay dos caminos, el Universo es un lugar extremadamente grande! Y gracias a las limitaciones que nos impone la Relatividad Especial, viajar hasta los sistemas estelares más cercanos podría tomar milenios. El tiempo estimado de viaje al sistema estelar más cercano (Alpha Centauri) podría tomar entre 19.000 y 81.000 años usando métodos convencionales.

Por esta razón, muchos teóricos han recomendado que la humanidad confíe en los barcos de generación para esparcir la semilla de la humanidad entre las estrellas. Naturalmente, un proyecto de este tipo presenta muchos desafíos, uno de los cuales no es el menor: el tamaño de una nave espacial para mantener una tripulación multigeneracional. En un nuevo estudio de científicos internacionales se abordó esta misma cuestión y se determinó que se necesitaría mucho espacio interior.

El estudio, que apareció recientemente en línea, fue dirigido por el Dr. Frederic Marin del Observatorio Astronómico de Estrasburgo y Camille Beluffi, una física de partículas de la empresa de arranque científica Casc4de. A ellos se unieron Rhys Taylor, del Instituto Astronómico de la Academia Checa de Ciencias, y Loic Grau, de la empresa de ingeniería estructural Morphosense.

Su estudio es el último de una serie realizada por el Dr. Marin y Beluffi que aborda los desafíos de enviar una nave espacial multi-generacional a otro sistema estelar. En un estudio anterior, abordaron el tamaño de la tripulación de un buque de generación para llegar a su destino con buena salud.

Hicieron esto usando un software de código numérico hecho a la medida, desarrollado por el mismo Dr. Marin conocido como HERITAGE. En una entrevista previa con el Dr. Marin, describió el PATRIMONIO como “un código Monte Carlo estocástico que da cuenta de todos los posibles resultados de las simulaciones espaciales al probar cada escenario aleatorio para la procreación, la vida y la muerte”.

A partir de su análisis, determinaron que se necesitaría un mínimo de 98 personas para llevar a cabo una misión multigeneracional a otro sistema estelar, sin riesgos de trastornos genéticos y otros efectos negativos asociados con los matrimonios mixtos. Para este estudio, el equipo abordó la cuestión igualmente importante de cómo alimentar a la tripulación.

Dado que las reservas de alimentos secos no serían una opción viable, ya que se deteriorarían y se deteriorarían durante los siglos en que el buque estaba en tránsito, el buque y la tripulación tendrían que estar equipados para cultivar sus propios alimentos. Esto plantea la pregunta, ¿cuánto espacio se necesitaría para producir suficientes cosechas para mantener a una tripulación numerosa alimentada?

Cuando se trata de viajes espaciales, el tamaño de la nave espacial es un problema importante. Como el Dr. Marin explicó a Universo Hoy por correo electrónico:

“Cuanto más pesado es el satélite, más caro es lanzarlo al espacio. Entonces, cuanto más grande o pesada sea la nave espacial, más complicado y costoso será el sistema de propulsión. De hecho, el tamaño de la nave espacial limitará muchos parámetros. En el caso de un barco de generación, la cantidad de alimentos que podemos producir está directamente relacionada con la superficie dentro del barco. Esta área está, a su vez, relacionada con el tamaño de la población a bordo. El tamaño, la producción de alimentos y la población están de hecho intrínsecamente relacionados”.

Para responder a esta importante pregunta: “¿Qué tamaño debe tener el barco?” – el equipo se basó en una versión actualizada del software HERITAGE. Como afirman en su estudio, esta versión “tiene en cuenta características biológicas dependientes de la edad, como la altura y el peso, y características relacionadas con el número variable de colonos, como la infertilidad, el embarazo y los abortos espontáneos”.

Además, el equipo también tuvo en cuenta las necesidades calóricas de la tripulación para calcular cuánta comida se necesitaría producir al año. Para lograr esto, el equipo incluyó datos antropomórficos en sus simulaciones para determinar cuántas calorías se consumirían basándose en la edad, peso, altura, niveles de actividad y otros datos médicos de un pasajero.

“Usando la ecuación de Harris-Benedict para estimar la tasa metabólica basal de un individuo, evaluamos cuántas kilocalorías se deben consumir al día por persona para mantener el peso corporal ideal. Tuvimos cuidado de incluir variaciones de peso y altura para tener en cuenta una población realista, incluyendo personas con corpulencia pesada/ligera y personas altas/pequeñas. Una vez que se estimaron las necesidades calóricas, calculamos la cantidad de alimentos que la geoponía, la hidroponía y la aeroponía podían producir al año por kilómetro cuadrado”.

Al comparar estas cifras con las técnicas de cultivo convencionales y modernas, podemos predecir la cantidad de tierra artificial que habría que destinar a la cría dentro del buque. Luego basaron sus cálculos globales en un tornillo relativamente grande (500 personas) y obtuvieron una cifra global. Como explicó el Dr. Marin:

“Encontramos que, para una tripulación heterogénea de, por ejemplo, 500 personas que viven con una dieta omnívora y equilibrada, 0,45 km² de tierra artificial serían suficientes para cultivar todos los alimentos necesarios utilizando una combinación de aeropónicos (para frutas, verduras, almidón, azúcar y aceite) y agricultura convencional (para carne, pescado, productos lácteos y miel)”.

Estos valores también proporcionan algunas limitaciones arquitectónicas para el tamaño mínimo del propio buque de generación. Asumiendo que el barco fue diseñado para generar gravedad artificial por fuerza centrípeta (es decir, un cilindro giratorio), se necesitaría un mínimo de unos 224 metros (735 pies) de radio y 320 metros (1050 pies) de longitud.

“Por supuesto, son necesarias otras instalaciones además de la agricultura: habitación humana, salas de control, generación de energía, masa de reacción y motores, que hacen que la nave espacial sea al menos dos veces más grande”, añadió el Dr. Marín. “Curiosamente, incluso si doblamos la longitud de la nave espacial, encontramos una estructura que sigue siendo más pequeña que el edificio más alto del mundo – Burj Khalifa (828 m; 2716,5 pies)”.

Para los aficionados a la exploración espacial interestelar y los planificadores de misiones, este último estudio (y otros de la serie) son muy significativos, ya que proporcionan una imagen cada vez más clara de cómo sería la arquitectura de misión de una nave de generación. Más allá de las meras proposiciones teóricas de lo que se trataría, estos estudios proporcionan cifras reales con las que los científicos podrían trabajar algún día.

Y como explicó el Dr. Marin, también hace que un proyecto tan grandioso (que parece desalentador en su cara) parezca mucho más factible:

“Este trabajo nos da una idea de la posibilidad real de crear naves de generación. Ya somos capaces de construir estructuras tan grandes en la Tierra. Ahora hemos cuantificado con precisión el tamaño de la superficie dedicada a la agricultura en barcos de generación para que la población pueda alimentarse durante viajes de siglos”.

Según Marín, el único tema que queda por explorar es el agua. Cualquier misión que involucre a una gran tripulación que pase más de unos cuantos siglos en el espacio interestelar va a necesitar mucha agua para beber, regar y sanear. Y no basta con confiar simplemente en los métodos de reciclaje para garantizar un suministro constante.

Esto, indica Marin, será el tema de su próximo estudio. “En el espacio profundo (lejos de planetas, lunas o grandes asteroides), el agua podría ser muy difícil de recolectar”, dijo. “Entonces los recursos a bordo podrían sufrir por la falta de agua. Debemos dedicar nuestras investigaciones futuras a resolver este problema”.

Como con la mayoría de las cosas relacionadas con la exploración del espacio profundo o la colonización de otros mundos, la respuesta a la pregunta invariable (“¿se puede hacer?”) es casi siempre la misma: “¿Cuánto estás dispuesto a gastar?”. No hay duda de que una misión interestelar, independientemente de la forma que adopte, requeriría un compromiso masivo en términos de tiempo, energía y recursos.

También requeriría que la gente estuviera dispuesta a arriesgar sus vidas, por lo que sólo personas aventureras se presentarían. Pero tal vez sobre todo, se necesitaría la voluntad para llevarlo a cabo. Salvo la urgencia o la necesidad extrema (es decir, el planeta Tierra está condenado), es difícil imaginar que todos estos factores se unan.

Sin embargo, saber exactamente cuánto nos costará en términos de dinero, recursos y tiempo para montar un proyecto de este tipo es un muy buen primer paso. Sólo entonces la humanidad podrá decidir si está dispuesta a comprometerse.

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