¿Podría un traje espacial mantenerte vivo en la luna para siempre?

La NASA tiene como objetivo asentar permanentemente a los humanos en la luna con la ayuda de su nuevo traje espacial xEMU, que está equipado con sistemas de soporte vital de última generación.

“Ese es un pequeño paso para el hombre, un gran salto para la humanidad”, fueron las palabras que pronunció Neil Armstrong cuando puso un pie en la superficie lunar, convirtiéndose en el primer humano (Buzz Aldrin fue el segundo) en hacerlo el 20 de julio de 1969. como parte de la misión Apolo 11.

Desde entonces, 12 personas han caminado sobre la superficie lunar.

huella en la luna

Los pasos de Buzz Aldrin en la luna (Crédito de la imagen: Buzz Aldrin / NASA)

Las misiones lunares han involucrado principalmente a orbitadores y módulos de aterrizaje, sin establecer ninguna presencia humana permanente. Sin embargo, la NASA anunció su ambicioso programa Artemis para crear una presencia permanente en la superficie lunar para investigaciones científicas, así como un punto de encuentro para futuras misiones a Marte.

Tener una presencia permanente en la superficie lunar es un juego de pelota bastante diferente a simplemente caminar en la luna durante unos días y regresar a la Tierra. Esto requiere el desarrollo de nuevos cohetes de lanzamiento, nuevos trajes espaciales e infraestructura modular para respaldar una presencia humana a largo plazo.

Profundicemos en los desafíos que presenta la vida en la superficie lunar.

Desafíos de mantenerse vivo en la luna

El cuerpo humano es como una máquina adaptada para funcionar de manera óptima en la Tierra. Los siguientes desafíos obstaculizan nuestra presencia permanente en la luna.

  • La gravedad de la luna es aproximadamente 6 veces más débil que la de la Tierra. Esto da como resultado una fuerza gravitacional baja que mantiene las moléculas cerca de la superficie. Como consecuencia, la luna carece de una atmósfera comparable a la de la Tierra. Esto da como resultado una presión atmosférica baja (3,0 x 10-15 bar, casi un vacío, en comparación con la Tierra).
  • En el vacío, los puntos de ebullición de los líquidos caen drásticamente, lo que significa que los líquidos forman gases espontáneamente. Por lo tanto, el aire en nuestros pulmones se expandiría y los fluidos corporales se expandirían, presionando contra los tejidos de los órganos y los vasos sanguíneos, causando hinchazón. La exposición durante períodos prolongados (> 90 segundos) ha sido fatal (incidente de despresurización de Soyuz 11, 1971).

La Unión Soviética 1971 CPA 4060 sello

Un sello postal dedicado a los cosmonautas a bordo de la desafortunada Soyuz-11. (Crédito de la foto: URSS Post / Wikimedia commons)

  • La falta de atmósfera también se traduce en una falta de gas O2. El gas O2 que existía previamente en los pulmones se difundiría rápidamente fuera de los pulmones debido a la falta de presión atmosférica. Además, la falta de gas O2 significaría que la respiración no suministra más oxígeno a los pulmones. Los órganos dejan de recibir sangre oxigenada y la persona se desmaya debido a que su cerebro se apaga. La privación continua de O2 sería fatal.
  • Además, la falta de un campo magnético fuerte y una capa de ozono significa que el cuerpo estaría expuesto a la radiación ionizante dañina del espacio exterior. Esto podría generar su propio conjunto de problemas.

No hay vida en la luna

La falta de un campo magnético fuerte en el espacio vacío significaría que los astronautas estarían desprotegidos contra la radiación ionizante del sol. (Crédito de la foto: NASA / Wikimedia Commons)

  • En la Tierra, el sistema musculoesquelético humano está ajustado para resistir la gravedad. La falta de gravedad aceleraría la atrofia (pérdida) muscular y un sistema esquelético debilitado, algo parecido a los pacientes postrados en cama.
  • La temperatura lunar varía drásticamente de 120oC (250oF) en el lado diurno a -130oC (-208oF) en el lado nocturno.
  • Millones de impactos de meteoritos por año, la alta variación de temperatura diurna (diferencia entre la temperatura diurna y nocturna) y la falta de aire han hecho de la superficie lunar una agregación de granos muy finos, similar a fragmentos de vidrio. Estos fragmentos pueden dañar instrumentos y trajes espaciales.

Nuevos desarrollos tecnológicos en cohetes y trajes espaciales

Una presencia humana permanente requiere grandes cantidades de carga útil (alimentos, agua, repuestos, oxígeno y otros elementos necesarios necesarios para el funcionamiento) que se entregarán regularmente a la luna. Esto llevó a la NASA a desarrollar tecnologías novedosas, siendo las más destacadas:

  1. Un sistema de transporte en el espacio profundo, que consta de la nave espacial Orion, el sistema de lanzamiento espacial (SLS) y el sistema terrestre de exploración.
  2. El traje espacial xEMU.

Profundicemos en el traje espacial xEMU.

Requisitos que debe cumplir un traje espacial

1) Requisitos primarios

Estos son requisitos básicos de supervivencia.

  • Proporcionar una presión atmosférica estable y simulada comparable a la de la Tierra.
  • Para proporcionar O2 respirable y eliminar CO2 (lavado de CO2).
  • Mantener una temperatura ambiente para termorregulación.
  • Para proporcionar protección contra la radiación.
  • Para proporcionar protección contra el polvo cósmico y los desechos espaciales.

2) Requisitos secundarios

Estos permiten al astronauta ser productivo en el espacio.

  • Para proporcionar un movimiento sin obstáculos de las extremidades.
  • Eliminar / reciclar desechos corporales.
  • Proporcionar sistemas de comunicación.
  • Accesorios adaptados a la misión específica. Por ejemplo, durante una caminata espacial, reparar y unir módulos a la estación espacial requiere herramientas especializadas, algunas de las cuales deben estar incrustadas dentro o sobre el traje.
  • Bolsitas para snacks y líquidos.

traje espacial

Los componentes básicos de un traje espacial de la NASA para actividades extravehiculares (Crédito de la foto: Nasa)

Desde 1982, la NASA ha estado utilizando una unidad de movilidad extravehicular (UEM) para la actividad extravehicular en el espacio exterior. La última misión de Artemis ha impulsado el desarrollo de un traje de nueva generación, el xEMU. Está previsto que se implemente a mediados de la década de 2020.

Traje espacial EMU

Un prototipo de la xEMU que se está probando en el Laboratorio de Flotabilidad Neutral, Texas (Crédito de la foto: NASA / Wikimedia Commons)

Componentes de xEMU

1. Sistema de soporte vital portátil de exploración (xPLSS)

El xPLSS es el sistema responsable de mantener las condiciones de vida dentro del traje. Es una mochila que contiene los sistemas necesarios para la supervivencia. El sistema contiene un suministro de O2 primario (circuito de oxígeno primario) y un suministro de O2 de respaldo (circuito de oxígeno secundario). El gas está contenido en cilindros (~ 20,700 kPa o 3,000 psi) conectados a la mochila xPLSS.

El bucle primario realiza las siguientes funciones: suministrar gas O2 al casco para respirar, suministrar gas O2 a través del traje para mantener la presión contra el cuerpo y mantener la ventilación (eliminación del CO2 exhalado del casco).

2. Suministro de oxígeno respiratorio

El casco es una burbuja que ejerce 20,7 kPa (~ 3 psi) uniformemente en la cabeza. El O2 del cilindro ingresa al Hard Upper Torso (componente de la parte superior del cuerpo del traje espacial) a través de un sistema de tuberías que eventualmente conducen a la parte trasera del casco. El oxígeno fluye a una velocidad de 0,17 m3 / min. A medida que el oxígeno fluye hacia el frente, también desplaza el CO2 exhalado en el casco hacia los tubos de recolección (lavado de CO2).

3. Mantener una presión constante

El traje consta de una capa de vejiga que se infla con gas O2 suministrado por xPLSS. La vejiga ejerce una presión de 20,7 kPa uniformemente contra el torso.

4. Termorregulación

Este aspecto de diseño consta de dos partes.

La primera es una prenda de refrigeración líquida ajustada (que se adapta a la forma del cuerpo) que recibe agua fría del xPLSS y la hace circular por todo el traje, manteniendo una temperatura cercana a los 20oC. Una vez que el agua absorbe calor, vuelve al evaporador de membrana de agua del traje espacial (SWME) en el xPLSS, que es la segunda parte de este sistema.

SWME

Ilustración del evaporador de membrana de agua espacial (SWME) (Crédito de la foto: Nasa)

El SWME consta de microporos (~ 10-6 m). La parte exterior del SWME se mantiene a baja presión. Cuando el agua caliente entra en contacto con los poros, se evapora debido a la baja presión en el otro lado y pierde calor. El agua restante pasa por debajo del SWME y se enfría, donde está lista para ser inyectada nuevamente en el traje.

traje de enfriamiento

Prenda de refrigeración líquida (Crédito de la foto: Claus Ableiter / Wikimedia commons)

5. Suministros de agua y alimentos

El Hard Upper Torso (HUT) mencionado anteriormente contiene bolsas para llevar una barra de comida y una bolsa de agua. La principal fuente de suministro es la nave nodriza (la base lunar) y los astronautas planificarían las comidas antes de embarcarse para realizar actividades extravehiculares.

El primer paso hacia una presencia permanente en la Luna está programado aproximadamente para mediados de la década de 2020, ya que las tecnologías aún se encuentran en varias etapas de desarrollo. Sin embargo, considerando el historial de la NASA y la naturaleza colaborativa del programa, sería seguro decir que una presencia permanente en la Luna es posible. La ISS (Estación Espacial Internacional) alguna vez se pensó que era imposible, pero ahora orbita por encima de nosotros como uno de los mayores logros de la humanidad. ¡Una base lunar puede ser lo siguiente!