Energía lunar para sobrevivir

El desarrollo de una base lunar podría impulsar tecnologías clave tanto para la Tierra como para aplicaciones en el espacio profundo, además de promover una nueva era en la exploración espacial y ser un trampolín en nuestro camino hacia Marte

Sara Lumbreras Sancho profesora del Instituto de Investigación Tecnológica (Universidad Pontificia Comillas) Daniel Pérez Grande, PhD, IENAI Space

La generación y distribución de energía es esencial en toda ac­tividad humana, y también lo es en la exploración del espacio. En el caso de la base en la luna, optar por tecnologías innovadoras puede ser el empujón que necesiten para desa­rrollarse lo suficiente como para aplicar­las en la Tierra.

Este es uno de los asuntos que trata The human factor in the settlement of the moon: an interdisciplinary approach, un nuevo libro conjunto que explora los re­tos de establecer una base en nuestro sa­télite natural. Desde los aspectos psicoló­gicos del viaje hasta el impacto en nuestra biología, la obra analiza las diferentes di­mensiones del proyecto. Una de ellas, es­pecialmente interesante, es la producción de energía para abastecer las actividades de la base.

El principal desafío que dificulta los sis­temas de energía lunar es, por supuesto, el coste. Enviar materiales a la superficie de la Luna o al espacio cislunar (la esfera que rodea la Luna donde los objetos la or­bitan) es extremadamente caro. En el caso de la superficie, nos enfrentamos a costes en torno a un millón de dólares por kilo­gramo de peso.

En Marte, debido a la mayor distancia con respecto al Sol, los paneles recibirían aproximadamente la mitad de la irradiación que les llegaría en la Tierra o cuatro veces menos que en la Luna

Si en lugar de llevarlos a la superficie nos conformamos con ponerlos en órbi­ta, podemos reducirlo un orden de mag­nitud, hasta los 100.000 dólares por kilo. Esto determina completamente el diseño escogido, que se optimizará en cuanto a peso: necesitamos un sistema que, para la misma energía producida, presente el menor peso posible.

La principal fuente de energía que en­contramos en la superficie lunar es la so­lar. Se da la circunstancia de que instalar paneles solares en la superficie de la Luna es mucho más eficiente que en la Tierra. Al tener una atmósfera mínima, el mismo panel recibe alrededor del doble de irra­diación solar. Esta es una situación com­pletamente distinta a la que sucedería en Marte donde, debido a la mayor distancia con respecto al Sol, los paneles recibirían aproximadamente la mitad de la irradia­ción que les llegaría en la Tierra (o cua­tro veces menos que en la Luna). Además, el Planeta Rojo se ve cubierto por grandes tormentas de arena regularmente, que no sólo reducirían más incluso la irradiación recibida, sino que ensuciarían los paneles causando problemas en la instalación.

UN PROCESO COMPLICADO

Instalar los paneles no es tan fácil. Prime­ro necesitamos conocer la ubicación de la base. En la mayor parte de la superficie lu­nar nos encontramos con alrededor de 15 días de día y 15 de noche. Esto nos lleva a temperaturas extremas que no estamos acostumbrados a ver, que alternan entre los -167 y los +127 grados. Si la base estu­viese situada en una de esas localizacio­nes, solo podríamos generar electricidad durante la mitad del tiempo, lo que nos llevaría a grandes necesidades de alma­cenamiento, lo cual conlleva una enorme dificultad técnica.

Si en vez de en una localización al azar la base estuviera emplazada en los polos podríamos tener seis meses de día y seis de noche. Esto posibilitaría habitar la base durante la mitad del año de manera conti­nuada y con unas necesidades de almace­namiento más razonables.

Además, cerca de los polos se encuen­tran también reservas de agua helada, probablemente el recurso más interesan­te que podríamos desear.

Aparte de esto, sería posible instalar la base en uno de los cráteres abiertos que, como cuevas, se resguardan del sol y las temperaturas extremas, con sus ventajas añadidas.

Además de utilizar paneles solares en la superficie, es posible ubicar la infraestruc­tura de producción de energía solar en ór­bita, con lo que se aprovecharía el menor coste de enviar materiales al espacio cis­lunar.

Asimismo, dependiendo de la órbita escogida, podemos tener irradiación so­lar casi continua. Los paneles cubrirían una gran superficie en órbita (más de un campo de fútbol) en un diseño modular como el empleado en la Estación Espacial Internacional. Cada vez se consiguen di­seños más ligeros, y ya contamos con pa­neles solares que son tan finos que pue­den posarse sobre una burbuja de jabón sin romperla.

Los paneles enviarían la energía a la su­perficie a través de microondas o láser. En el caso de microondas, la transmisión de larga distancia se realizaría hasta antenas rectificadoras o rectenas, que consiguen transformar las microondas en electrici­dad en corriente continua.

Esta tecnología lleva en existencia va­rias décadas, aunque sólo se ha utilizado en aplicaciones pequeñas. La tecnología es poco eficiente en costes, pero es segu­ra: las densidades de energía generadas serían lo suficientemente pequeñas como para evitar daños si los astronautas en­tran por accidente en la trayectoria de las antenas.

El láser es también seguro, pero mucho menos eficiente, y resultaría beneficioso solo para distancias muy grandes en las que las microondas se dispersarían dema­siado. Este tipo de transporte de energía sin cables sería también muy interesan­te si la base consistiese en varios empla­zamientos separados una distancia consi­derable, para los que sería poco eficiente desplegar cables.

Y LLEGÓ LA ENERGÍA NUCLEAR

En muchos casos, la energía solar tendría que complementarse con nuclear, que es una de las fuentes de energía más utiliza­das en la exploración del espacio.

Los generadores nucleares que se em­plean en este contexto son muy diferentes a los que usamos en la Tierra: utilizan una tecnología que convierte directamente la energía nuclear en electricidad a través de lo que llamamos termopares (pares de me­tales distintos que crean una diferencia de potencial eléctrica cuando se los somete a una diferencia de temperaturas).

La nuclear puede ser una opción ne­cesaria, pero desde la NASA se está in­tentando que las misiones se basen en energía solar debido a los problemas de seguridad relacionados con lanzar a órbi­ta material fisible, que podría dar lugar a un desastre radioactivo en caso de que el lanzador falle.

Además de generar electricidad nece­sitamos, hasta cierto punto, almacenarla. La tecnología que ha alcanzado un mayor desarrollo hasta el momento son las bate­rías de Litio. En un futuro, podríamos in­cluso plantearnos fabricar nuestras pro­pias pilas de combustible en la base y almacenar la energía en forma de hidró­geno, ya que podemos emplear los depó­sitos de agua disponibles.

Si en vez de una localización al azar la base estuviera emplazada en los polos podríamos tener seis meses de día y seis de noche. Esto posibilitaría habitarla durante la mitad del año

Otro problema distinto es cómo distri­buir la energía. El sistema de distribución que instalemos en la base será relativa­mente fácil de operar: será un sistema ra­dial, ya que tendremos toda la generación en el mismo punto, aunque desde ahí haya que trasladar la energía a diferentes loca­lizaciones. Esto nos permite utilizar la tec­nología de corriente continua, que podría usar equipos más compactos (y, por tan­to, más baratos). La opción más ligera (que es también la más empleada en la Tierra) es emplear cables de aluminio. Estos ca­bles, en la Tierra, suelen instalarse en to­rres más o menos elevadas que en la Luna no sería factible construir. La única alter­nativa es enterrar los cables, que sería ne­cesario para evitar los cambios de tem­peratura que los llevarían a un deterioro extremo. Es interesante también darnos cuenta de que la superficie lunar es muy rica en aluminio, de tal manera que po­dríamos plantearnos fabricarlos allí mis­mo en un futuro a largo plazo.

Quién sabe si, en el futuro, el sistema energético de la Tierra empleará energía so­lar en órbita o transmisión de microondas. Según algunos, son precisamente estas tec­nologías las que podrían asegurar el sumi­nistro eléctrico a la humanidad entera en el muy largo plazo. Está claro que el desarro­llo de una base lunar podría impulsar estas tecnologías clave, además de promover una nueva era en la exploración espacial.

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