Misión a Marte (TalentLab, CSIC)

Misión a Marte Documento para el profesorado Misión a Marte es un recurso educativo que ha surgido como resultado del taller ‘Tecnología en el espacio’ del proyecto TalentLab, del CSIC, realizado el 30 de enero de 2013, en el que participó profesorado de diferentes centros educativos, personal investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC, IEEC) y otros perfiles profesionales relacionados con la temática. De la propuesta original que se escogió en el taller hasta el producto final, el recurso educativo ha sufrido algunas modificaciones para adaptarlo a la realidad, tanto por lo que respecta a los recursos económicos como por lo que respecta a los aspectos curriculares. En efecto, la propuesta de crear una aplicación interactiva para tabletas digitales que simulara las diferentes fases de una misión espacial a Marte, que tenía que ir dirigida al último ciclo de primaria, ha pasado a ser un juego en internet, con la misma finalidad de simular un viaje interplanetario al planeta rojo, pero dirigido al alumnado de Bachillerato. Se ha considerado que este nivel educativo permite incorporar la posibilidad de hacer cálculos y, pues, permetía hacer más ‘real’ la misión, combinando el aprendizaje con el carácter lúdico y, a su vez, favorecer la aplicación de los conocimientos aprendidos en el aula y la búsqueda de información. Por otro lado, para emular las misiones científicas internacionales, la lengua del juego es el inglés. Esta puede ser una manera de ejercitar el alumnado en el uso de esta lengua más allá del ámbito lingüístico. El juego está pensado para desarrollarse durante una hora lectiva en el aula, aunque se puede ampliar la dedicación con la realización de pequeñas actividades previas o posteriores. Cada fase de la misión (lanzamiento, viaje interplanetario y aterrizaje) combina la realización de cálculos, la búsqueda de datos así como la toma de algunas decisiones. En este documento os ofrecemos algunas informaciones sobre las variables de partida que se han tenido en cuenta a la hora de hacer los cálculos, así como breves indicaciones para ampliar los

contenidos sobre los temas que se van planteando, y la propuesta de nuevos retos para continuar trabajando. Fase 1. Lanzamiento 2

En la primera fase de la misión el alumnado deberá decidir el cohete con el que saldrán de la atmósfera terrestre, escoger la dieta para la misión espacial y calcular la velocidad de escape par llegar a la órbita de la Estación Espacial internacional, situada a 400 km de la Tierra. 1.1 Selección del cohete Se trata de una actividad introductoria que pretende familiarizar el alumnado con la idea de que la misión requiere tres naves diferentes para completar todo el viaje. En este caso, deberá identificar el vehículo de lanzamiento a partir de tres vehículos ‘tipo’ correspondientes a cada una de las fases de la misión. 1.1.1 Tipología de cohetes

Los vehículos espaciales que se podrían utilizar para llevar a cabo el viaje interplanetario tripulado a Marte son variados y pueden utilizar diferentes sistemas de propulsión (química, nuclear, eléctrica, iónica y sistemas híbridos). A grandes rasgos, podemos distinguir tres tipos de vehículos en función de la fase de la misión: lanzamiento, viaje interplanetario y aterrizaje. Lanzamiento: Vehículo espacial utilizado para llevar una carga útil desde la superfície de la Tierra al espacio exterior. Como ejemplos conocidos de cohetes de lanzamiento están Soyuz, Falcon 9, Saturn V o Ariane. Los cohetes de lanzamiento incluyen los siguientes elementos básicos: • sistema de propulsión (líquido o sólido) que proporcione el impulso para conseguir la órbita

• elementos estructurales para contener los tanques de combustible y la carga útil y mantener las cargas (quasi‐estática, dinámica, térmica, acústica y choque) durante la misión • sistemas de guiaje, navegación y control para seguir una trayectoria establecida • y diversos subsistemas eléctricos.

Ariane 5 G mostrando los diferentes elementos. Fuente: ESA

Viaje interplanetario: Vehículo de transferencia orbital (OTV) es una nave espacial diseñada para transportar carga, combustible o personas entre las órbitas, por ejemplo, de una órbita terrestre baja a una de mediana o alta, o hasta Marte, utilizando combustible enviado desde la Tierra. Este tipo de nave espacial nunca toca la superfície planetaria. Como ejemplos conocidos de estos vehículos de transferencia orbital encontramos el Copernicus, el VASIMR. Aterrizaje: el vehículo de descenso a Marte (MDV) es un módulo acoblado en un vehículo espacial que al llegar al objetivo, se liberará y servirá para efectuar el aterrizaje vertical hasta ponerse sobre la superficie de Marte. Los módulos de descenso pueden ser o no tripulados. Como ejemplos de módulos de descenso a Marte no tripulados, están el Spirit y el Opportunity, que cuentan con exploradores móviles.

Imagen de la superfície de Marte mostrando los diferentes ‘rovers’ y módulos de descenso. Fuente: Wikipedia

Propulsión Química: un vehículo basado en la combustión química podría llevar seres humanos a Marte pero plantea problemas por lo que respecta a la carga. Si siguiera una trayectoria de mínima energía, sólo el viaje de ida duraría unos 9 meses (2 años la ida y la vuelta, incluyendo el tiempo de espera hasta que la Tierra y Marte se vuelvan a encontrar en posiciones relativas óptimas para la vuelta). Eso implica que la nave espacial debería ser bastante grande para llevar suficiente aire, agua, alimentos, piezas de recambio y otros subministros para mantener la tripulación durante todo este tiempo. Se calcula que la masa mínima de una misión a Marte tripulada estaría en torno a las 850 toneladas, con lo que esto conlleva cuanto a coste económico. Se pueden aprovechar otras tecnologías de propulsión (criogénica, nuclear, iónica) y recursos y propiedades naturales para intentar reducir la carga inicial. Criogénica: una manera para reducir la carga de la nave es utilizar combustibles criogénicos como el hidrógeno y el oxígeno en estado líquido ‐mantenidos a temperaturas de ‐253°C y ‐183°C, respectivamente‐ los cuales se mezclan en la cámara de combustión de los motores principales proveyendo la combustión. Este tipo de sistema de propulsión es utilizado especialmente en los cohetes de lanzamiento o transbordadores espaciales. Nuclear térmica: se basa en el uso de reactores nucleares para accelerar una substancia propelente (normalmente hidrógeno o metano). Los motores de este tipo tienen un impulso específico mayor que el que se consigue con los motores de combustible líquido, aunque las ventajas dependen mucho del sistema concreto. Eléctrica: se basa en motores iónicos o de plasma que son muy eficientes pero requieren una potencia eléctrica que sólo se puede generar mediante un enorme

conjunto de paneles solares. Como ejemplo, el VASIMR utiliza un motor de iones de plasma, en principio de mayor rendimiento, que podría reducir sensiblemente la duración del viaje y la medida de la nave, que sería más ligera y económica. Aerocaptura: la implantación de sistemas que aprovechen las fuerzas de rozamiento en la atmósfera de Marte (y de la Tierra, a la vuelta) puede contribuir a reducir el coste energético del aterrizaje. Ahora bien, el hecho de que la atmósfera de Marte sea débil hace esperar que este sistema no sea del todo eficiente y haya que utilizar otros sistemas energéticos complementarios. InSitu Resourse Utilization: una vía para reducir la carga inicial de la nave es el uso de las materias primeras marcianes para sintetizar combustible, oxígeno y agua, necesarios para el mantenimiento de la vida, propulsión, construcción y energía de una tripulación desplegada, en este caso, a Marte. Sin embargo, hasta ahora la ISRU no ha conseguido ninguna aplicación práctica. 1.1.2 Temáticas complementarias Misión a Marte: residuos espaciales Las misiones de exploración espacial se han preocupado poco o nada de los residuos tecnológicos que generaban y han abandonado en el espacio exterior, y en los astros explorados, la chatarra de naves y satélites en desuso, de instrumentos utilizados para la reparación y montaje, así como utensilios relacionados con la vida espacial. El caso de los satélites artificiales que giran alrededor de la Tierra es especialmente exagerado ya que el 95% son, de hecho, chatarra. Ahora, la cuestión empieza a tomar cierta relevancia no tanto por cuestiones éticas o de precaución ‐ la posibilidad de colisión entre dos objetos con cierta malasuerte podría caernos encima‐, sino porque la saturación es tal que podría amenazar el futuro de las misiones espaciales.

El 95% dels satélites que orbitan la Tierra no son activos en la actualidad.

Propuesta de actividad: Debate ‘Misión a Marte: residuos espaciales Os proponemos que penséis en todos los residuos que puede generar vuestra misión a Marte, sean tecnológicos o no. Después, discutid con los compañeros y compañeras en torno a estas cuestiones: ¿qué pensáis de los residuos espaciales? ¿Os parece que el objetivo científico compensa la generación de residuos? O, al contrario, ¿pensáis que hasta que no hubiera un sistema de reciclaje lo mejor sería no ‘ensuciar’ el espacio? ¿Es posible ponerse de acuerdo?

1.2 Elaboración de la dieta El alumnado debe seleccionar los alimentos que se puede llevar a la misión a partir de unos criterios básicos y de este modo se puede hacer una idea de la tipología de los alimentos y de algunas problemáticas asociadas a las condiciones de microgravedad. 1.2.1 Microgravedad y deglución Al salir de la atmósfera terrestre, la nave espacial, sea al orbitar alrededor de la Tierra sea al emprender el viaje, experimentará un ambiente de microgravedad que se manifiesta porque se reducen considerablemente los efectos de la gravedad y parecerá que los objetos floten. La nave espacial y todo su contenido estan en un estado de caída libre. A nivel fisiológico, uno de los primeros interrogantes que se plantejaba era sobre la posibilidad real de deglutir alimentos en un ambiente de microgravedad. No se sabía si en el momento de la deglución, los alimentos quedarían ‘flotando’ en el esófago, lo que provocaría la muerte por asfixia del astronauta que lo intentara, ni tampoco cómo sería la digestión en un ambiente ingrávido. Las primeras misiones que tuvieron que hacer frente a la nutrición espacial tuvieron lugar a principios de los años 1960.

Tubo de la época espacial soviética que contenía una sopa rusa: borscht. Autor: Aliazimi. Wikimedia Commons

En primer lugar, parece que fue Gherman Titov, en la misión Vostok 1, el primero en ingerir alimentos en el espacio, en agosto de 1961. Un año después, John Glenn lo hizo con la misión Mercury y el alimento que ingerió fue una compota de manzana empaquetada dentro de un tubo similar al de la pasta de dientes. Estos experimentos sirvieron para comprobar que era posible ingerir alimentos en condiciones de microgravedad: se podía masticar, beber, tragar y digerir. Desde entonces la investigación en nutrición espacial ha avanzado mucho en cuanto a las cuestiones de conservación, empaquetamiento, variedad de alimentos y de gusto. 1.2.2 Alimentos espaciales: empaquetamiento y conservación Una misión espacial de larga duración como es el viaje interplanetario a Marte ha de plantearse obligatoriamente el problema de cómo llevar suficiente alimento para toda la tripulación durante la travesía. Por un lado, habrá que garantizar que los alimentos se mantendrán comestibles durante todo el viaje y que estos proporcionarán los nutrientes necesarios para evitar enfermedades por deficiencia de vitamina, de calcio, etc., en función también de la edad y la corpulencia del astronauta. Por otro lado, habrá que encontrar sistemas de empaquetamiento de los alimentos que reduzcan al máximo la carga. A continuación se muestran algunos de los principales criterios para considerar que un alimento es adecuado para el vuelo espacial: • debe ser capaz de mantener bastante tiempo la temperatura ambiente • no debe pesar demasiado • no debe hacer migas • debe poder ser preparado en la cocina (dispensador de agua, horno de convección) • debe ser fácilmente consumido en órbita (texturas húmedas y enganchosas para que la comida se pueda llevar fácilmente a la boca) [Respuestas]: Comida Huevos revueltos (rehidratable)

Comidas espaciales x

Pan (forma natural)

Fajita (forma natural)

Fresas (liofilitzadas)

Zumo de naranja (rehidratable)

x 8

Refrescos (bebida)

Carne de ternera con setas (irradiada)

Paella (forma natural)

Verdura al vapor (forma natural)

Brownie (forma natural)

Espaguetti a la boloñesa (forma natural)

Pollo con salsa (termosestabilitzado)

Manzanas (forma natural)

Albaricoques (parcialmente deshidratados)

Cóctel de gambas (termostabilizado)

Sal (disuelta en agua)

Pimienta (forma natural)

Café o té (rehidratable)

*Aunque se han hecho pruebas para llevar alimento con sabor a paella, aquí se ha considerado la paella en su forma natural. La idea es que una paella, o cualquier plato culinario, tal y como los entendemos no se podrá consumir en el espacio.

**La fruta fresca solo se puede consumir los primeros días de la estància. Propuesta de actividad: Menú espacial del día Suponemos que un astronauta de complexión media come casi un kilogramo de comida diario, que le ha de proporcionar un aporte diario de entre 2.000 y 2.500 calorías. Sabiendo que la composición de los alimentos ingeridos para mantener una dieta equilibrada debe tener entre un 16 y 17% de proteínas, un 30 y 32% de grasas y entre un 50 y 54% de carbohidratos, os proponemos que preparéis el menu del día (3 comidas) para la tripulación a partir de los alimentos espaciales que habéis escogido para la misión.

1.3 Posicionamento en órbita Se propone que el alumnado calcule la velocidad de escape del cohete para conseguir llegar a la órbita donde se encuentra la Estación Espacial Internacional, aplicando los conocimientos de física adquiridos a un exercicio concreto de Bachillerato que tiene interés para la misión espacial. 1.3.1 Cálculo del posicionamento en órbita Se ha considerado que el lanzamiento se efectua desde una posición inicial situada a 0km sobre la superficie de la Tierra a una altura de 400km. Datos iniciales:

Altura: 400 km

Ecuaciones:

Ve = √2·g·h [Respuesta]: velocidad de escape: 2.801,42 m/s

Fase 2. Viaje interplanetario En la segunda fase de la misión el alumnado conocerá los tipos de radiación a los que se estará expuesto cuando salga de la atmósfera terrestre, deberá calcular el centro de masas entre la Tierra y Marte, y decidirá cómo gestionar los residuos cotidianos de la nave espacial. 2.1 Radiación El alumnado deberá conocer las fuentes de radiación en el espacio con las que se encontrará en el transcurso del viaje interplanetario a Marte y los efectos que éstas pueden tener sobre la nave y la tripulación. Deberá identificar el tipo de radiación que tiene efectos más graves y perjudiciales para la salud humana y la misión en general. 2.1.1 Fuentes de la radiación En misiones espaciales de larga duración, como un viaje interplanetario a Marte, hay que tener bien presente que tanto la nave como la tripulación, al abandonar la atmósfera terrestre que nos protege de la radiación solar, estarán expuestas a los efectos producidos por la radiación del espacio. Esta radiación, en general, proviene de tres fuentes principales: (i) Cinturones de radiación de Van Allen Radiación debida a la existencia de magnetosfera alrededor de la Tierra, en la que quedan atrapados protones y electrones altamente energéticos. El campo magnético de la Tierra atrapa la radiación proviniente del Sol en forma de cinturones, denominados Van Allen (por su descubridor), que pueden representar peligros para los satélites GPS y de comunicaciones. La misión a Marte se vería afectada por este tipo de radiación durante el comienzo de su viaje hacia el planeta rojo, cuando la nave pasa por en medio de los cinturones.

(ii) Acontecimientos de protones solares y partículas energéticas solares La erupción de partículas por fenómenos que ocurren en la superfície del Sol pueden liberar una cantidad de energía equivalente a un millón de bombas atómicas, liberando grandes cantidades de fotones, rayos gamma, rayos‐X, ultravioletas, así como de otros rangos del espectro electromagnético y protones y electrones energéticos. Los primeros, rayos X y rayos gamma, conseguirían la Tierra y Marte en unos minutos, y los seguiría una ola de partículas energéticas que llegarían al cabo de unas pocas horas. Las erupciones más notables tienen lugar de manera habitual cada varias semanas por lo que este tipo de radiación afectaría durante toda la misión a Marte. Estas partículas pueden causar daños por radiación, interrupción de los circuitos lógicos e, incluso, peligros para los astronautas. (iii) Rayos cósmicos galácticos Radiación proviniente de regiones de fuera del sistema solar, originada en objetos como explosiones de supernovas lejanas. Se compone de partículas acceleradas, que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. Producida a partir de núcleos ionizados altamente energéticos, sobretodo protones y partículas alfa. Una ola de estos rayos travesaría el caparazón de la nave y la piel de los tripulantes. 2.2.2. Exposición a la radiación La misió tripulada para viajar a Marte deberá hacer frente a las altas dosis de radiación ionizante que pueden estropear los componentes electrónicos, las células solares y que son altamente nocivas para los humanos. La peligrosidad de la radiación depende no sólo de su energía y naturaleza (protones, rayos gamma, etc.) sino también del tiempo de exposición. Las unidades para medir la dosis de radiación absorbida que reciben los astronautas en el curso de una misión espacial son las rem. (i) Cinturones de radiación de Van Allen Les misiones tripuladas suelen evitar los cinturones de radiación van Allen y así, por ejemplo, la Estación Espacial Internacional está a una altura muy inferior a las regiones más severas de los cinturones de radiación. Sin embargo, la misión a Marte deberá travesar, en un momento u otro, los cinturones si quiere emprender el vuelo interplanetario. Esta será la fuente de radiación que puede afectar de manera más severa la misión. Por otro lado, en cambio, estos

cinturones constituyen una protección para las naves espaciales en frente de las otras dos fuentes de radiación ionizante, por un proceso que se conoce con el nombre de blindaje geomagnético. (iv) Acontecimientos de protones solares y partículas energéticas solares Para la exploración tripulada del espacio, los acontecimientos de este tipo realmente violentos son poco frecuentes: durante los once años que dura el ciclo de actividad solar sólo suelen tener lugar una o dos veces como mucho. En caso de sufrir una tormenta solar durante la estancia en el espacio, la tripulación podría recibir, en un período muy corto de tiempo, dosis de radiación (360 rem) potencialmente fatales. La estructura de una nave espacial es en general mucho más eficiente a la hora de bloquear las radiaciones electromagnéticas que cuando se trata de partículas. (i) Rayos cósmicos galácticos Estos rayos se caracterizan por tener un rango energético tremendamente ámplioi (109 ‐ 1020 eV), por lo que su peligrosidad para el ser humano varía enormemente. Una ola de estos rayos travesaría el caparazón de la nave y la piel de los tripulantes, aunque la capacidad de penetración de estas partículas en la materia varía según su energía y tipo. Se considera que dosis superiores a los 600 rem recibidas a lo largo de una vida (70 años) suelen ser fatales, en el sentido de que las probabilidades que el individuo desarrolle un cáncer son casi del 100%. Si el tiempo de exposición para una dosis tan alta se reduce drásticamente, digamos a una hora, las probabilidades de supervivencia para un ser humano son prácticamente nulas. [Respuesta]: La radiación más grave a la que se verán sometidos los tripulantes es la debida a los acontecimientos de partículas solares. Acontecimientos partículas solares: approx. (2.600 rem, un evento) Cinturones de Van Allen: aprox. 1.000 rem/año Erupciones solares: aprox 100 rem /año Radiación cósmica galáctica: aprox. 35 rem/año

2.2 Centro de masas Se propone que el alumnado calcule en qué punto del viaje la misión dejará de depender de la influencia gravitatoria de la Tierra para pasar

a estar bajo la influencia gravitatoria marciana, es decir, que calcule el centro de masas entre los dos planetas. Datos iniciales: 13

Masa de la Tierra: MT = 5,9722 × 1024 kg Masa de Marte: MM = 6,4185×1023 kg Ecuaciones: ∑ ximi /MT [Respuesta]: centro de masas: 5,79 x 106 Km (respecto la Tierra)

2.3 Gestión de residuos Cualquier misión espacial tripulada genera residuos como envases, ropa, pero también productos de la respiración y la digestión (dióxido de carbono, metano) que enrarecen el ambiente interior de la nave. Este aspecto es especialmente relevante cuando se trata de estancias espaciales de larga duración como esta. El alumnado debe decidir cómo gestiona los recursos y los residuos que genera cotidianamente. 2.3.1 Residuos en una misión de largada duración La gestión de recursos y de residuos en una misión espacial es compleja. En las misiones de larga duración, además, la cuestión se agrava porque hay el factor limitante del peso y, por tanto, cualquier medida que vaya en vías de reutilizar los recursos e incluso, de producirlos ‘de novo’, puede ser una manera de optimizar recursos y espacio. Para la misión a Marte, se ha considerado los siguientes conceptos: Almacenar, lanzar la Basura al espacio, Limpiar y Reciclar. Se ha tenido en cuenta los sistemas de gestión implantados en la actualidad en misiones como ‘Estación espacial Internacional y también proyectos en curso que investigan nuevas fórmulas de especial interés para misiones de larga duración. Por eso, en algunos casos, los residuos contemplan diferentes sistemas de gestión. [S: storage (almacenar) / W: waste (basura) / C: clean (limpiar) / R: recycle (reciclar)] Objectos

Post‐ uso

Ropa

Restos de comida

Envases

Agua sucia

Los astronautas no pueden llevar mucha ropa porque si la cambiaran todos los días sería mucho peso. Además, en el espacio, la ropa no se lava porque el agua escasea. No hay lavadoras y para aprovechar al máximo la ropa las prendas están hechas de materiales especiales que permiten vestirlas durante varios días seguidos. Por ejemplo, los calcetines de deporte se cambian una vez por semana y las camisas una vez al mes. Una vez usadas, se comprimen y almacenan en cápsulas, que después se lanzan fuera de la nave como basura espacial. El peso es un aspecto limitante en una misión tripulada a Marte. El mínimo diario para un individuo es de 1kg de oxígeno, 1kg de alimentos y 3kg de agua, lo que hace inviable la una larga expedición de varias personas. Para solucionar el problema del tonelaje, el proyecto MELiSSA pretende crear un ecosistema artificial capaz de generar oxígeno, agua y alimentos vegetales a partir del reciclaje de los residuos orgánicos (orina, heces y CO2) producidos por la tripulación por bacterias no consumidoras de oxígeno. Las botellas de agua, los envases de la comida, las bolsas de papel, de aluminio o la cinta adhesiva, así como los restos de ropa, se comprimen en discos de unos 20 centímetros de ancho para reducir espacio que ocupan en la nave. El agua sucia de forma típica es expulsada al exterior. Ahora existe un sistema que convierte en agua pura y potable el 93% del total de agua usada. Cada astronauta debe responsabilizarse de no desperdiciar agua y capturar toda la que usan. Esto incluye el sudor producido en momentos de ejercicio, el agua para lavarse y la orina.

El aire que se respira (dióxodo de carbono y metano)

Orina

Heces

El aire, que en un inicio es limpio, poco a poco, se va llenando de gases tóxicos producto de la digestión (metano) y la respiración (CO2). Éstos se eliminan por distintos sistemas de filtración y los absorben. El dispositivo para orinar es una manguera que aspira la orina y la acumula en un depósito. Cuando está lleno (cada tres o cuatro días), se lanza fuera de la nave como basura espacial. Actualmente, se están diseñando dispositivos para el reciclado de la orina y conversión en agua, lo que permitiría ahorrar recursos hídricos y evitaría generar residuos. Los sólidos son procesados por el retrete, desecados y almacenados para ser desechados por las naves de abastecimiento. El astronauta se sienta en una silla‐retrete relativamente común haciendo presión hacia abajo para conseguir la "estanqueidad" entre las nalgas y el asiento. Lo que sigue es bien conocido. Las deposiciones son luego succionadas a un tambor rotativo. Después el cilindro es expuesto al espacio, donde la deposición se seca y congela inmediatamente y se convierte en un objeto inerte.

Propuesta de actividad Alguos residus que se generan en la nave se pueden gestionar de diferentes maneras, aunque en algunos casos los sistemas sean todavía un proyecto. De modo complementario se propone que el alumnado investigue el estado de la cuestión y qué sistemas serían viables en una misión a Marte.

Fase 3. Aterrizaje En la tercera fase de la misión el alumnado conocerá la geografía y las condiciones climáticas del planeta, decidirá el carácter colonitzador o explorador de la misión científica y calculará su peso en Marte. Al pisar la superficie marciana se dará por concluida la misión.

3.1 Lugar de amarterrizaje

Se propone al alumnado que escoja un lugar para aterrizar en la superfície marciana. La idea es que conozcan las características básicas de la geografía, condiciones climáticas y el interés científico que puede plantear aterrizar en los polos o cerca del ecuador, ya sea en el hemisferio sur o norte. Por eso, culaquier respuesta será correcta. • Los polos

Las regiones polares de Marte tienen interés científico especialmente para especular sobre la posibilidad que exista o haya existido vida en el planeta. Los polos son muy parecidos a los de la Tierra, son los lugares más fríos en el planeta, con temperaturas heladas de hasta ‐143° C. Estan hechos básicamente de agua helada, aunque también tienen hielo ‘seco’ hecho de dióxido de carbono. Los casquetes glaciales se hacen más grandes y más pequeños de acuerdo al cambio de estaciones en Marte. • El hemisferio sur

La superfície de Marte, caracterizada por el color rojizo que le proporciona el basalto volcánico con alto contenido en óxidos de hierro, presenta unos rasgos geográficos bien diferentes en los dos hemisferios. En el hemisferi sur, predomina el terreno sobreelevado, antiguo y escarpado con muchos cráteres. Destaca la montaña Olimpo, con cerca de 25km de altura, considerado el volcan más alto del Sistema solar. La temperatura de cerca del ecuador puede oscilar en verano entre los ‐20 y los ‐80 °C.

• El hemisferi norte La superfície de Marte, caracterizada por el color rojizo que le proporciona el basalto volcánico con alto contenido en óxidos de hierro, presenta unos rasgos geográficos bien diferentes en los dos hemisferios. En el hemisferio norte, el terreno es más joven, abundan las llanuras alisadas por las coladas de lava, que son barridas por el viento, con menores elevaciones y con una historia más compleja.

3.2 Marte habitable Hacer habitable Marte comportaría, entre otras medidas, la colonización del planeta con organismos vivos que ayuden a transformar la atmósfera del planeta y hacerla más parecida a la de la Tierra. Se propone al alumnado que seleccione las especies que se llevaría a Marte. No hay una única respuesta válida porque se quiere transmitir la idea de que este tipo de misiones son complejas, no sólo plantean retos tecnológicos sino también éticos, personales o sociales. 3.2.1 Colonizar Marte Hacer habitable Marte implicaría, primero de todo, una serie de medidas tecnológicas destinadas a aumentar el grueso de la débil atmósfera de CO2 del planeta. Eso comportaría llevar a cabo importantes intervenciones tecnológicas, como poner unos espejos reflectores u oscurecer los polos, para aumentar el efecto invernadero. En una fase posterior, se podría recorrer a la introducción de organismos vivos que pudieran transformar de manera ‘natural’ la composición química de Marte, tal como passó hace millares de millones de años en la Tierra, y hacerla más similar a la Tierra. Por eso, se propone al alumnado que seleccione los organismos vivos que podrían ayudar a hacer más habitable Marte. Y si la idea pretende imitar el proceso que se produjo en la Tierra, se puede suponer que la colonización seguiria una evolución ‘lógica’ de introducción de los organismos: primero, bacterias y otros microorganismos; después, algas y plantas y, finalmente, animales y personas. • Microorganismos endolitos y extremófilos

Algunas teorías suponen que el interior de rocas y minerales podrían ser refugios potenciales para comunidades microbianas extraterrestres. Por eso, se estudian los organismos endolitos terrestres (que viven en el interior de rocas, corales, exoesqueletos) como posibles sobrevivientes en territorio marciano. Muchos de ellos son extremófilos, es decir, viven en condiciones ambientales extremas (de salinidad, de temperatura, de pH). En el Río Tinto de Huelva, por ejemplo, que es famoso por sus aguas rojas debido a un pH muy ácido, de 2.2, con un alto contenido de metales pesados y muy poco oxigeno, existe gran biodiversidad de microorganismos que viven entre los metales pesados y que no dependen del oxigeno. Se cree que estos organismos podrían vivir en Marte. • Plantas

La posibilidad de cultivar alimentos y de desarrollar algún tipo de agricultura sería imprescindible para mantener, algún día, a poblaciones humanas en Marte. Sin embargo, el pH del suelo así como las bajas temperaturas del planeta impiden que, en una primera fase, puedan sobrevivir fuera de un ambiente artificial. Las plantas podrían introducirse en una segunda fase, cuando las condiciones se hubieran suavizado, y contribuirían a oxigenar la atmosfera y, con el tiempo, ayudarían a crear una rudimentaria pero efectiva capa de ozono, protectora contra la radiación del sol. También existen propuestas que cuestionan que el suelo sea realmente una condición necesaria para la agricultura, como sería la posibilidad de establecer cultivos aeropónicos. • Animal de compañía

Para que el planeta sea habitable para animales y humanos, se debería conseguir que su atmósfera sea más parecida a la terrestre, la cual está compuesta primariamente por nitrógeno (78%), oxígeno ( 21%) y menos de un 1% de dióxido de carbono. Se calcula que el proceso completo de ‘terraformación’, o de completa habitabilidad en Marte, podría llevar 100.000 años. Hasta entonces, los animales y las personas para sobrevivir en el planeta rojo deberán ir equipados con trajes especiales y naves que les aseguren las condiciones ambientales. • Amig@ íntim@

Vuestra misión a Marte será de como mínimo dos años. Lo que significa que durante este largo tiempo no podréis estar en contacto presencial con vuestros familiares, amigos y conocidos. Si habéis seleccionado esta opción, quizás deberíais replantearos si podréis soportar la larga estancia interplanetaria en convivencia con unos compañeros que pueden ser afines a vosotros, o no. • Ninguna especie terrestre en Marte

No todo el mundo en el ámbito científico y social es partidario de la colonización humana de otros planetas o satélites naturales. Si consideráis que no sería ético llevar especies terrestres a Marte porque podrían interferir con la vida marciana (no demostrada pero tampoco desmentida), vuestra misión debería tener un carácter exploratorio, no colonizador.

3.3 Peso en Marte

Se propone al alumnado que calcule el peso del astronauta una vez ponen los pies sobre la superfície de Marte. Se trata de un ejercicio práctico en el que los alumnos pueden aplicar los conocimientos de física adquiridos a un caso concreto que tiene interés para la misión espacial. Datos iniciales: Gravedad de Marte: gM= 3,711 m/s Peso astronauta Tierra: 490,5 N Masa corporal en la Tierra: 50 kg Masa corporal en Marte: 42,5 kg Ecuaciones: p= m gM [Respuesta]: 157,71 N

Ya habéis puesto los pies en tierras marcianas. Damos por concluida la misión. Esperamos que hayáis aprendido sobre Marte, el espacio y que lo hayáis pasado bien. ¡Hasta

próxima!

Enlaces Types of rockets

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_orbital_launch_systems Mars Exploration Programa de la NASA http://mars.jpl.nasa.gov/ Mars Exploration Rovers http://marsrovers.nasa.gov/home/index.html Cómo viajar a Marte. Blog de Daniel Marín: http://danielmarin.blogspot.com.es/2011/10/como‐viajar‐marte.html How to go to Mars http://www.physics.ohio‐ state.edu/~kagan/phy596/Articles/IonPropulsion/HowtogoToMars.pdf Race to Mars. Discovery Channel: http://www.racetomars.ca/mars/ Space Food and Nutrition: virtualastronaut.tietronix.com/teacherportal/pdfs/Space.Food.and.Nutrition.pdf Alimento espacial. Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Alimento_espacial Programa Melissa. Agencia Espacial Europea: http://ecls.esa.int/ecls/?p=melissa Marte verde. Terraformación: http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/Marte_Verde.htm