La reconocida firma de arquitectos Skidmore, Owings & Merrill (SOM), creador de muchos de los rascacielos más altos del mundo, ha estado trabajando en un diseño aún más desafiante: un hábitat para un futuro “Moon Village”. Su propuesta ha sido sometida a un riguroso examen por parte de expertos de la ESA en la instalación de diseño concurrente de evaluación de misiones de la Agencia.
Este proceso de revisión marcó varios problemas, pero no encontró obstáculos, lo que significa que algo parecido a la innovadora estructura semiinflable para cuatro personas de la compañía podría terminar en la superficie lunar en los próximos años.
SOM consultó con profesores del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), así como con la ESA, sobre su estudio de diseño de hábitat. Se inspiró en la visión del director general de la ESA, Jan Wörner, de una aldea lunar internacional desarrollada a través de una alianza de socios privados y públicos, espaciales y no espaciales.
El trabajo comenzó en el estudio en 2018, pero este año el plan de diseño del hábitat se sometió a un estudio de seis sesiones en el Concurrent Design Facility (CDF) de la ESA. Ubicado en el corazón técnico de la Agencia, en Noordwijk, Países Bajos, el CDF reúne una red de especialistas espaciales para realizar evaluaciones rápidas de conceptos de misión novedosos y crear planos viables.
“El valor de estas sesiones de CDF es que pueden ejecutar nuestro diseño con todos los expertos que se necesitan en tiempo real”, dice Daniel Inocente, líder del estudio en SOM. «Ha sido una gran experiencia porque hemos podido descubrir los factores limitantes involucrados en el diseño de la Luna en poco tiempo, incorporarlos e identificar posibles respuestas».
“Este estudio claramente mira hacia el futuro, más allá del horizonte de las actividades de exploración lunar actualmente planificadas”, explica Advenit Makaya, líder del estudio en la ESA. «Pero ha sido un ejercicio muy interesante para los diversos expertos de la ESA, colaborar con expertos en arquitectura, para identificar y abordar los impulsores y las formas en que este diseño innovador podría implementarse en la Luna«.
Colaboración
“La colaboración en este proyecto, que combina las mejores ideas y la experiencia de la SOM y los expertos de la ESA, es un muy buen ejemplo de cómo la ESA desea no solo desarrollar programas futuros, sino también ser un facilitador para otras iniciativas que contribuyan al bien común”, comenta Isabelle Duvaux-Béchon, del Departamento de Coordinación de Políticas y Programas de la ESA.
Tomando el módulo BEAM inflable actualmente conectado a la Estación Espacial Internacional (ISS) como punto de partida, SOM ha diseñado una estructura de carcasa semi-inflable para ofrecer la mayor relación posible de volumen a masa. Una vez inflado en la superficie lunar, alcanzaría aproximadamente el doble de su volumen interno original.
Daniel Inocente explica que “en el interior, pensamos mucho en la experiencia humana, en términos de condiciones de iluminación, arquitectura flexible que se puede reconfigurar según sea necesario y también espacio alto de piso a techo: un sexto G lunar significa que los miembros de la tripulación pueden llegar mucho más alto, y lo alentamos usando barras de agarre y otras ayudas simples. El astronauta retirado de la Nasa Jeffrey Hoffman, profesor del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, nos brindó comentarios sobre cómo mejorar el espacio de vida y trabajo desde su experiencia personal».
El sitio elegido ha sido descrito como el inmueble más deseable del Sistema Solar: el borde del cráter Shackleton junto al Polo Sur lunar. Evitando las paralizantes temperaturas extremas de los días y noches de dos semanas de la Luna, esta ubicación ofrece luz solar casi continua para la energía solar, una vista continua de la Tierra y acceso a los depósitos de hielo de agua lunar en cráteres adyacentes en sombra permanente.
El hábitat de cuatro pisos sería inflado localmente por astronautas o por medio de rovers teleoperados desde la estación Gateway alrededor de la Luna. Mantendría viva y cómoda a su tripulación de cuatro personas hasta por 300 días en ese momento.
Originalmente, el diseño estaba previsto para una estancia de 500 días, pero este objetivo tuvo que ser reexaminado debido a una de las limitaciones más desafiantes de la vida en la Luna: la radiación. Debido a que la Luna se encuentra fuera del escudo magnético protector de la Tierra durante la mayor parte de su órbita, está sujeta a la radiación ionizante del Sol y el espacio profundo.
Polo sur lunar
“El análisis de radiación CDF nos dio una mejor indicación de los límites de exposición y duración, por lo que tuvimos que cambiar nuestro objetivo inicial”, comenta Daniel Inocente.
“De manera similar, inicialmente planeamos tener el alojamiento de la tripulación en un piso superior, pero lo cambiamos a un nivel inferior, para que sirva también como refugio de la tripulación contra las tormentas solares. Este nivel también almacenaría nuestro sistema de soporte vital, proporcionando protección adicional contra la radiación. También existe la posibilidad de revestir la estructura con material lunar o agua de origen local, para aumentar aún más la protección de la tripulación».
Con la mirada puesta en el futuro, el hábitat combina los sistemas tradicionales de soporte vital con los sistemas regenerativos de circuito cerrado, desarrollados a través del programa MELiSSA de larga duración de la ESA, con la ventaja adicional de permitir que los alimentos se cultiven in situ.
Las necesidades de energía del hábitat, estimadas en 60 kilovatios por la experiencia de la ISS, se cubrirían utilizando una granja de energía solar adyacente o un reactor de fisión desplegado en la superficie.
Igualmente, importantes serían los radiadores, necesarios para descargar el calor residual y mantener una temperatura interna cómoda en mangas de camisa de 22° C. El equipo de la CDF, basándose en la experiencia pasada del cazador de cometas Rosetta de la ESA, propuso agregar ‘persianas’ que se pueden cerrar para controlar la emisividad del radiador durante las breves pero frías noches polares.
Opciones de aterrizaje y lanzador
Otro factor clave del diseño es minimizar el contacto con el polvo lunar abrasivo y pegajoso. Como explica Daniel Inocente, “realmente aterrizaríamos en el hábitat a bastante distancia de su destino final y lo transportaríamos a su lugar por tierra, porque el aterrizaje del módulo de aterrizaje levantará una gran cantidad de polvo, que es dañino tanto para las personas como para el equipo. Y el hábitat interactuaría con las cámaras de aire separadas dedicadas a desempolvar los trajes espaciales y el equipo, para realmente mitigar la cantidad de polvo en el hábitat».
Uno de los mayores desafíos que señaló la FCD es llegar allí. El hábitat, incluido todo su equipo interno preinstalado, tendría una masa superior a 58 toneladas, lo que estaría más allá del alcance de los vehículos de lanzamiento actualmente en funcionamiento.
Inocente agrega que “mirando más allá del corto plazo, consideramos dos opciones, una de las cuales es el lanzador del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA, y la otra es la nave espacial de SpaceX, que no tendría problemas con nuestros requisitos de masa, pero aún se encuentra en una etapa temprana de desarrollo».
Módulos adicionales
Una vez que el primer hábitat está en su lugar, el equipo de SOM prevé módulos adicionales que se unan a él, personalizados para funciones específicas como investigación, fabricación, cultura alimentaria y turismo, lo que permite que la base se expanda a una aldea y, finalmente, a una ciudad.
Como concluye Inocente, “solo estábamos trabajando en Moon Village a tiempo parcial, pero el proyecto ha informado nuestro pensamiento sobre grandes edificios terrestres como rascacielos y aeropuertos tanto de forma cualitativa como cuantitativa. En la Tierra, las demandas no son tan absolutas como el espacio, pero la experiencia ofrece formas de mejorar nuestras metodologías de diseño, como seleccionar materiales, tecnologías de construcción integradas y minimizar los impactos ambientales.
“Y el esfuerzo de diseñar este hábitat es útil por derecho propio. Sería extremadamente costoso de construir y técnicamente desafiante, pero es concebible dada la tasa de mejora en la tecnología y la ingeniería y nos proporciona un objetivo al que aspirar, al igual que planificar la construcción del próximo rascacielos más alto o planificar una ciudad terrestre del futuro.»
