Marte es el primer destino planetario de la humanidad en nuestra salida al espacio. Como he indicado en numerosas ocasiones, desde hace más de 20 años, cuando me preguntaban sobre este tema, el planeta rojo siempre ha estado a unos 30 años vista en el futuro. Pero, es obvio que este hito cada vez está más cerca y será una realidad. Realmente, este desafío general podría estructurarse en seis grandes retos, que explicaré de manera sintética en esta contribución.
Retos ligados al contexto geopolítico internacional
Una misión tripulada a Marte tiene que enfrentarse a diferentes desafíos y, aunque parezca paradójico, el primero de ellos somos nosotros mismos como humanidad. Llegar al planeta rojo, aunque sea con una tripulación mínima, es una empresa compleja y poliédrica que requiere una colaboración interdisciplinar con geólogos, físicos, químicos, biólogos y todo un conjunto de ingenieros y también una apropiada cooperación internacional. Los temas geopolíticos y estratégicos son cruciales para que este tipo de misiones tengan éxito. Conllevan cierta estabilidad global, el impulso de acuerdos sobre protocolos metodológicos y éticos de actuación y un contexto donde los planes y programas puedan desarrollarse de la manera más satisfactoria posible.
Kennedy, en su famoso y motivador discurso de principios de los 60 del siglo pasado, dijo que elegimos ir a la Luna no porque es fácil, sino porque es difícil. Es obvio que estas palabras no pueden desligarse del momento de Guerra Fría que se estaba viviendo entre Estados Unidos y la antigua Unión Soviética.
Pero de alguna manera, ahora estamos también en otra especie de Guerra Fría con dos grandes superpotencias, Estados Unidos y China, y muchos otros actores del panorama general con agencias espaciales en Rusia, Europa, Iberoamérica, India, Japón y en más países individuales, también recientemente España. A ellos hay que unir los agentes privados como SpaceX, Blue Origin o Virgin Galactic, entre otros. SpaceX ha alcanzado desarrollos tecnológicos impresionantes y extraordinarios que lo convierten casi en colaborador imprescindible de las grandes agencias. Su protagonismo es inequívoco y es algo que se deberá regular en el futuro desde Naciones Unidas con actualizaciones del Tratado del Espacio Ultraterrestre.
El reto del viaje de la Tierra a Marte
El viaje a Marte parece muy sencillo en las películas de ciencia ficción, pero la realidad es que no lo es. Si la Luna se encuentra a una distancia de unos 380.000 kilómetros y el viaje dura aproximadamente entre cuatro y cinco días, alcanzar el planeta rojo supone un desafío mucho mayor. La distancia entre Marte y la Tierra no es fija, el planeta se encuentra entre 56 y 400 millones de kilómetros, por ello hay que aprovechar los momentos más propicios, las denominadas ventanas de lanzamiento, que ocurren a intervalos de unos dos años y dos meses.
Aun así, considerando esto, se estima que el viaje a Marte tendría una duración de unos seis meses de ida y otros seis meses de vuelta a la Tierra. Hace años propuse que la primera misión tripulada a Marte podría tener lugar, siendo optimistas, entre 2035 y 2040, aunque hay voces —como las de algunos mandatarios y responsables de compañías privadas— que sugieren incluso fechas más próximas. La realidad actual es que nunca se ha llevado a cabo una misión tripulada de este tipo de tan larga duración. Además de los retos científicos y de ingeniería propios del desarrollo de la nave espacial y la necesidad de energía, combustible y recursos (incluido el oxígeno y el agua), hay muchos otros desafíos a los que deberemos enfrentarnos, especialmente los asociados con la salud de los astronautas, problemas tales como la radiación cósmica y otras radiaciones ionizantes, cuestiones asociadas con el equilibrio, problemas renales, neurooculares, pérdida de masa ósea y anomalías en el flujo sanguíneo entre otros. Y, por supuesto, los de tipo psicológico o sociológico asociados al confinamiento en un sitio tan pequeño como el de la nave espacial de un grupo de entre cuatro y seis astronautas.
Con toda probabilidad, el viaje sería de tipo touch and go, es decir, llegar y regresar rápidamente, muy breve en cuanto a su estancia en Marte, similar a la primera llegada a la Luna. La duración de las actividades extravehiculares sería de horas o como mucho de uno o dos días, con reconocimiento y toma de imágenes de la geología del terreno y despliegue de instrumentos miniaturizados, estudios químico mineralógicos de las rocas, recogida de muestras, análisis de la atmósfera y niveles de radiación entre otros. Será algo similar a las funciones analíticas que realizan los rovers al aterrizar, pero con la capacidad añadida de observación, percepción y razonamiento sobre el terreno de los seres humanos.
El regreso a la Tierra supondrá también un desafío, tanto en el despegue como en todo lo relacionado con la disposición de energía necesaria para el viaje de vuelta a la Tierra. Sin ninguna duda, constituirá un hito para toda la humanidad y también para la vida en sí misma. La vida surgió en nuestro planeta hace unos 3.800 millones de años y a lo largo de todo nuestro periplo evolutivo ha ido extendiéndose y colonizando otros entornos.
De los fondos de los mares y los océanos a los continentes, de estos a la atmósfera y solo recientemente hace unos decenios hacia el espacio. Por ello, cuando alcancemos por primera vez Marte, será un logro de la vida en su conjunto a través de la humanidad y también de la evolución que tras miles de millones de años nos ha hecho llegar, en este largo viaje, hasta otro planeta de nuestro sistema solar.
El reto de la llegada a Marte
Marte es un planeta hostil para los humanos. No es ningún destino vacacional, a pesar de las falsas noticias que aparecen en algunos medios y las iniciativas de ciertos personajes que plantean colonias de miles o incluso un millón de personas instalándose allí en un futuro cercano. Si eso ocurriera, desde luego no sería ahora, ni dentro de varios decenios, sino que tendrían que pasar probablemente cientos de años hasta que pudiéramos alcanzar el nivel científico y tecnológico para conseguir unos desarrollos de habitabilidad hacia el espacio de este calibre.
La pionera llegada a Marte de una pequeña tripulación de astronautas de entre 4 y 6 personas supone que tendrán que enfrentarse a numerosos desafíos, más allá de los del viaje en sí mismo. ¿Será la NASA quien lo consiga? ¿Será China? Ambas superpotencias están compitiendo para alcanzar este hito, y son los únicos países que han logrado poner sus rovers sobre la superficie de Marte, aunque Estados Unidos lleva la delantera de manera inequívoca, al menos hasta el momento. ¿Será algún agente privado? Personalmente, me inclino por una colaboración de tipo público-privada.
No sabemos cuál será la zona de aterrizaje de la futura misión humana, probablemente el interior de un cráter de impacto, como el del rover Spirit en el cráter Gusev, el Curiosity en el cráter Gale o el Perseverance en el cráter Jezero. De cualquier forma, cuando la tripulación llegue a Marte, se encontrará con un planeta extremadamente árido, principalmente volcánico, aunque ya sin actividad eruptiva desde hace millones de años. Todos los datos indican que en el pasado tuvo agua líquida en su superficie y bajo ella, y un campo magnético, del que solo se encuentran determinadas zonas con un magnetismo residual.
La gravedad en Marte es, en promedio, apenas el 38 % de la gravedad terrestre, aunque varía de acuerdo con la ubicación en el planeta. En general, sus condiciones son desfavorables y perniciosas para el ser humano. Salvo algunos errores, las imágenes que vimos en la película The Martian con Matt Damon reflejan bastante bien la situación que los astronautas encontrarán al llegar al planeta rojo.
Tiene una atmósfera muy delgada, compuesta principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno y argón. Es decir, las personas no podrán respirar el aire marciano con un 95 % de CO2. La presión atmosférica varía tan solo entre los 5 y 11 milibares, frente a los 1.013 milibares de promedio de nuestro planeta, y la temperatura media es de alrededor de 65 grados bajo cero.
Además, mientras que en la Tierra la radiación ultravioleta más dañina para los seres vivos por su intensidad energética, la denominada UVC, es absorbida por la capa de ozono, en Marte la escasa cantidad de ozono de su atmósfera permite que llegue casi en su totalidad con gran potencia a la superficie, suponiendo un problema muy serio. Otro aspecto interesante de la superficie de Marte es el oscurecimiento debido a las partículas de aerosol que se pueden detectar casi todos los días. Incluso en ocasiones cuando las grandes tormentas de polvo han estado ausentes durante semanas, siempre hay un nivel de fondo de polvo en la atmósfera.
En resumen, la llegada de una misión tripulada a Marte no será ningún viaje de placer ni constituirá un recibimiento agradable, más allá de la gesta de ser los primeros humanos en poner nuestra huella en otro planeta.
El reto de nuestro establecimiento en Marte
En relación con nuestro futuro establecimiento en Marte, existen proyectos científicos muy serios que se han presentado en congresos internacionales en forma de informes técnicos y como artículos en revistas de alto impacto. Estos se refieren a bases similares a las de la Antártida o el Ártico, en principio solo de tipo semipermanente. Sin embargo, todo ello entra aún en la ficción de las perspectivas de desarrollo de nuestra habitabilidad en el espacio.
Los proyectos sobre bases en la Luna, concretamente en el polo sur de nuestro satélite, son mucho más reales, viables y cercanos en el espacio y en el tiempo, y objetivo de diferentes agencias espaciales de todo el mundo, principalmente de Estados Unidos y China. De hecho, ya existen planes concretos y una infraestructura en el marco del programa Artemisa, continuación del antiguo programa Apolo, para que ello ocurra, incluso en el próximo decenio. Artemisa tiene a Marte como visión estratégica de largo alcance, y los progresos y desafíos sobre habitabilidad a los que nos enfrentaremos en la Luna nos ayudarán a aprender cómo resolverlos en el planeta rojo.
Los ambientes de la Luna y Marte son diferentes en cuanto a atmósfera, gravedad, radiación, tipos de rocas y geomorfologías, eso además de la distancia a la Tierra, como se ha indicado previamente, con viajes de ida y vuelta de unos ocho días para nuestro satélite y un año para Marte, lo que supone un aspecto fundamental para determinar la viabilidad de cualquier establecimiento fuera de nuestro planeta.
Además de esto, la actual planificación de las futuras bases marcianas tiene en cuenta dos aspectos de arquitectura planetaria. Por una parte, los clásicos desarrollos modulares, donde habrá módulos de habitabilidad, energía, almacenes, laboratorios, elementos de transporte, etc., y también la posibilidad de utilizar los tubos de lava existentes en Marte, probablemente más como un complemento que como habitáculos fijos. En el primer caso, los módulos deberán contar con escudos protectores frente a la radiación ultravioleta y los pequeños impactos de meteoroides. Para ello se ha propuesto el uso del propio regolito marciano.
En nuestros experimentos en las cámaras de simulación planetaria, hemos confirmado que, con un recubrimiento de tan solo 300 micras de regolito basáltico, ya existiría protección frente a este tipo de radiación. En el caso de los tubos de lava, esta protección ya vendría dada de manera natural, añadiendo incluso una moderación ambiental en su interior con respecto al hostil ambiente marciano, principalmente en cuanto a variaciones térmicas y polvo atmosférico.
El establecimiento en Marte de una pequeña base semipermanente para alrededor de media docena de personas está previsto para algunos decenios en el futuro y requerirá varias fases en las que el apoyo de tecnología robótica será sin duda imprescindible.
El reto de los recursos marcianos
Aunque en los últimos años se han abaratado considerablemente los costes, enviar material al espacio es extremadamente caro, ya sean alimentos o cualquier elemento de infraestructura. Concretamente, en relación con Marte, debido a las distancias y duración del viaje, aproximadamente un año de ida y vuelta, a ello hay que añadir la necesidad de autonomía e independencia de la Tierra en el desarrollo de cualquier tarea.
Por ello, es imprescindible poder contar con recursos propios en el planeta para garantizar nuestra supervivencia allí. ¿Pero existen recursos en Marte? ¿Cuáles son? La respuesta es que sí. Y prácticamente todos sus recursos son de tipo geológico, por lo que la geología planetaria está demostrando ser crucial en todas sus aplicaciones para la sostenibilidad de la pequeña tripulación de astronautas que formará parte de la futura base.
La utilización de recursos in situ, el denominado ISRU, constituye un objetivo fundamental en nuestra salida al espacio, y en particular a Marte. Esto incluye actividades en el planeta rojo que demandan un buen conocimiento de los materiales, las rocas y los minerales allí existentes, con objeto de ser capaces de responder a los desafíos y requerimientos básicos de habitabilidad. Actividades que cubren aspectos de agricultura, arquitectura, ingeniería, con la construcción de infraestructuras en forma de caminos, carreteras, escudos anti radiación, pistas de despegue y aterrizaje, el desarrollo de metodologías y técnicas de extracción de oxígeno y agua del hielo marciano y de elementos y minerales estratégicos del regolito y las rocas, entre otros.
El aprovechamiento de estos recursos geológicos nos llevará probablemente varios decenios de aprendizaje y experimentación en la Tierra, y también en la Luna como plataforma intermedia, y conllevará indefectiblemente el uso de tecnologías y sofisticados equipos robóticos y también humanos para poder llevarlo a cabo. No obstante, ya se están dando los primeros pasos. Por ejemplo, el instrumento MOXIE del rover Perseverance está consiguiendo transformar el dióxido de carbono de la atmósfera marciana en oxígeno. Desde que el rover aterrizó en Marte, en 2021 hasta 2023, MOXIE había generado un total de 122 gramos de oxígeno, y en su máxima producción alcanzó los 12 gramos por hora. Una persona requiere entre 45 y 86 gramos por hora. Es poco, pero es un comienzo. De igual forma, existen ya prototipos en la Tierra y se están realizando pruebas de laboratorio, de agricultura y ensayos geoquímicos y geotécnicos para cubrir las actividades anteriormente indicadas.
En conclusión, nuestro establecimiento y habitabilidad en Marte irá ligado a un buen conocimiento y una apropiada utilización de los recursos allí existentes, considerando también, por supuesto, los aspectos geoéticos y de protección planetaria, y siguiendo protocolos de actuación y códigos de buenas prácticas, nuevos desafíos multidisciplinares a los que deberán enfrentarse las futuras generaciones y que ya estamos empezando a abordar.
Otros retos/implicaciones socioculturales
Para comprender las implicaciones científicas, tecnológicas y socioculturales que tiene una misión tripulada a Marte, es imprescindible ser consciente de que la ciencia y la exploración espacial son un motor de progreso. Los retornos hacia la sociedad, hacia la humanidad en general, son directos e indirectos. Además de contribuir a la ampliación de las fronteras de nuestro conocimiento sobre lo que nos rodea, el escenario en el que se enmarca la Tierra y la vida.
Estos retornos están también imbricados en todo lo relacionado con nuestro día a día. Temas y actividades como la monitorización de riesgos naturales, volcanes, terremotos, inundaciones, la búsqueda de agua y recursos minerales desde el espacio, los bizum y otras transacciones económicas, los GPS, la miniaturización y las tecnologías robóticas, las aplicaciones audiovisuales y espectroscópicas en biología y biomedicina o las comunicaciones. Todo ello no podría llevarse a cabo si no se hubiera desarrollado una ciencia y tecnología espacial.
Marte es la punta de lanza de iniciativas, planes y programas que van más allá de lo puramente instrumental, involucrando concretamente la futura actividad humana. Junto con todo lo que hemos aprendido —y seguimos aprendiendo— sobre el planeta rojo y también sobre el nuestro, ya que Marte forma parte del contexto de los planetas de tipo terrestre (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte), existen decenas de aplicaciones indirectas que han surgido gracias a las diferentes misiones marcianas: desde dispositivos de detección de enfermedades hasta sensores de comunicación o elementos de medicina robótica, entre otros. Pero, como ya hemos comentado, el espacio es un crisol interdisciplinar y también sociocultural. Estamos siendo conscientes de que la exploración y nuestra migración hacia el cosmos requieren una visión y acción global y coordinada, en la que es fundamental —yo diría que imprescindible— la cooperación internacional.
Una cooperación que puede generar sinergias incluso más allá de lo esperado, propiciando una nueva visión de nuestro planeta como un todo. En este sentido, me gustaría destacar el denominado efecto perspectiva, el overview effect. Este término, acuñado en 1987 por el escritor Frank White, conlleva el cambio cognitivo de la conciencia reportado por algunos astronautas durante los vuelos espaciales cuando observan la Tierra estando en órbita o desde la superficie lunar.
Los aspectos comunes más relevantes ligados a este efecto son la apreciación y la percepción de la maravillosa dinámica y belleza de nuestro planeta y también su fragilidad, con una inesperada emoción y sensación de conexión de la humanidad en su conjunto donde no se ven fronteras ni divisiones. En este sentido, la misión tripulada a Marte podría proporcionar un valor añadido a este efecto perspectiva y a la Tierra como a nuestra casa común. Una especie de trasfondo intangible que emergería al ser capaces de trasladarnos por primera vez a otro planeta de nuestro sistema solar, un sentimiento que permea e impregna nuestra visión global incidiendo en la importancia de la Tierra y su conservación y haciéndonos valorar en mayor medida el planeta que habitamos.
Jesús Martínez Frías
Dr. en Ciencias Geológicas. IGEO, (CSIC-UCM) y Reales Academias de Ciencias y Doctores de España. Miembro de los equipos de ciencia de la NASA, rovers Curiosity y Perseverance.
