La vida en una burbuja: cómo podemos combatir el hambre, la soledad y la radiación en Marte

Por DAVE MOSHER | 12 de abril de 2018

Uno por uno, cuatro hombres y cuatro mujeres vestidos con overoles oscuros se acercaron a un atril para pronunciar sus comentarios finales.

"Tomo mis últimos respiros de esta atmósfera, sabiendo que tomaré respiraciones de una atmósfera diferente a la de todos ustedes", dijo Jane Poynter, una de los miembros de la tripulación.

Luego se alinearon frente a una cuerda de terciopelo, saludaron a las cámaras y atravesaron una esclusa de aire construida con mamparos submarinos. Las puertas estaban selladas. Era el 26 de septiembre de 1991. El grupo no se iría hasta 1993.

La instalación hermética a la que ingresaron, llamada Biosfera 2, está excavada en una ladera del desierto de Sonora cerca de Oracle, Arizona. Es un capullo geodésico hecho de 6500 paneles de vidrio triangulares, y se ve como un cruce entre una joya brillante y un terrario en expansión. En el interior hay acres de exuberantes plantas verdes, millones de pies cúbicos de aire y un océano ondulante de agua salada de 675,000 galones.

Poynter estaba entrando en la simulación de colonia espacial más grande y de más larga duración jamás construida. No solo sería pionero en un sistema para regenerar toda la comida, el aire y el agua necesarios para sobrevivir en Marte, sino que también pondría a prueba los límites físicos y mentales de la tripulación. Poynter también enfrentaría una prueba emocional abrumadora con otro miembro de la tripulación, Taber MacCallum: una relación que habían ocultado durante años de la vista del público.

Biosphere 2 está situado en las estribaciones de las montañas de Santa Catalina, en Oracle, Arizona. (Foto:Biosfera 2/Universidad de Arizona)

"Fue un intento increíblemente audaz y, en muchos sentidos, increíblemente exitoso de construir una base espacial prototipo", me dijo Poynter, quien ahora codirige la compañía de globos de gran altitud World View, casi 25 años después de que emergiera de la biosfera

La gente ya no queda sellada dentro de la Biosfera 2. Hoy es un centro de investigación científica dirigido por la Universidad de Arizona. Sin embargo, la misión original de los biospherianos ha adquirido una nueva relevancia a medida que los cambios amenazantes para el clima de la Tierra y, en última instancia, para la humanidad, toman formas alarmantes.

El panorama se ha vuelto tan sombrío que, a los ojos de algunos, la idea de colonizar Marte como unidad de respaldo para la raza humana ahora parece apropiada, si no inevitable. Junto a Stephen Hawking y otros está el magnate tecnológico multimillonario Elon Musk, cuyas grandes ambiciones han hecho que hablar de habitar el planeta rojo usando su compañía aeroespacial, SpaceX, sea parte de una conversación informal.

El objetivo final de su existencia empresarial, ha dicho Musk, es construir una ciudad permanente y autosuficiente de 1 millón de personas en Marte, completa con pizzerías, como una especie de póliza de seguro contra una catástrofe total en la Tierra.

Una ilustración del Big Falcon Rocket de SpaceX ayudando a colonizar Marte. (Foto:espacioX)

SpaceX espera lanzar un "Big F---ing Rocket", un vehículo espacial reutilizable que Musk está diseñando para transportar hasta 100 personas al planeta rojo, y las primeras misiones (aunque sin tripulación) comenzarán en 2022.

"Eso no es un error tipográfico, aunque es aspiracional", dijo Musk durante una presentación en octubre de 2017.

Hay una pregunta que se cierne más allá del viaje de meses a Marte: ¿Cómo sobrevivirá alguien en un mundo seco, irradiado y casi sin aire durante años y años? Musk aún no ha explicado cómo SpaceX planea sostener una metrópolis marciana hipotética, y se negó a comentar para esta historia a través de un portavoz.

Sin embargo, Biosphere 2, una expedición que ya lleva décadas con resultados preocupantes, todavía ofrece algunas de las respuestas más claras a esa pregunta.

El bioma de selva tropical de Biosphere 2 presenta acantilados empinados cubiertos de follaje y una cascada. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Ocho personas se encerraron en Biosfera 2 durante dos años, de 1991 a 1993. (Foto:Associated Press)

Una ventana de visualización en el hábitat humano de la Biosfera 2 permitía visitas a través del cristal. (Foto:Biosfera 2/Universidad de Arizona)

La imponente biblioteca de Biosphere 2 proporcionó a los miembros de la tripulación un refugio de las miradas indiscretas de la prensa y el público. (Foto:Biosfera 2/Universidad de Arizona)

La zona de agricultura intensiva de la Biosfera 2 en 1993. (Foto:Associated Press)

Biosphere 2 se concibió en parte como un homenaje a la hipótesis de Gaia, que es la idea de que la vida se adaptará a un entorno determinado, sin importar cuán inhóspito sea, para hacerlo habitable.

MacCallum, Poynter y los demás biospherianos eran miembros descomunales de la mano de obra adaptable de Gaia dentro de su hábitat sellado. Cultivaron cultivos, criaron animales, administraron el suministro de aire y reciclaron cada partícula de desperdicio. Cultivaron arroz, maní, frijoles, plátanos y trigo, y cuidaron cerdos, cabras y pollos, proporcionando casi toda su comida durante la duración.

Ocho personas se encerraron en Biosfera 2 durante dos años, de 1991 a 1993. (Foto:Associated Press)

Los miembros de la tripulación se turnaron para cocinar usando lo que pudieran cultivar. Inspeccionaron la salud del sistema, registraron datos de investigación y completaron otras innumerables tareas que habitualmente llenaban días laborales de 12 horas.

"La campana de la cena sonó a las 7, luego colapsamos, exhaustos, solo para levantarnos a las 6:30 para hacerlo todo de nuevo", escribió Poynter en su libro autobiográfico de 2006, "El experimento humano: dos años y veinte minutos dentro de la biosfera". 2".

Su misión sigue siendo uno de los mayores intentos hasta el momento de demostrar lo que los expertos en vuelos espaciales llaman soporte vital biorregenerativo: un sistema autónomo de plantas, microbios y animales que puede reciclar y reponer todo el aire, los alimentos y el agua que necesita la gente. Tal sistema es necesario para excursiones más largas en Marte, un planeta que está a un promedio de 158 millones de millas de la Tierra y pasa cerca solo una vez cada dos años.

La zona de agricultura intensiva de la Biosfera 2 en 1993. (Foto:Associated Press)

"El escenario en 'The Martian' es completamente factible", me dijo D. Marshall Porterfield, ex director de la División de Ciencias Físicas y de la Vida Espacial de la NASA, refiriéndose al libro y la película de ciencia ficción. Pero ese escenario se trataba de un puesto de avanzada temporal, dijo, y cualquier ciudad permanente en Marte requeriría absolutamente apoyo vital biorregenerativo.

Cuando MacCallum y Poynter estaban encerrados dentro de Biosphere 2, una serie de pequeños y diversos biomas (desierto, marisma, sabana, océano, selva tropical imponente) trabajaron en conjunto para mantenerlos con vida. La luz del sol brillaba a través del vidrio geodésico, impulsando la fotosíntesis en poblaciones de plantas cuidadosamente seleccionadas; las plantas extrajeron el dióxido de carbono del aire, exhalaron oxígeno y almacenaron la energía solar sobrante en forma de azúcares y almidón para las comidas; los microbios del suelo descomponen la materia orgánica (incluidas las heces), generando compost y dióxido de carbono para las plantas; y el agua absorbida por las plantas se convirtió en vapor, filtrándola para su reutilización.

La imponente biblioteca de Biosphere 2 proporcionó a los miembros de la tripulación un refugio de las miradas indiscretas de la prensa y el público. (Foto:Biosfera 2/Universidad de Arizona)

Oculto debajo de la naturaleza, un punto débil mecánico llamado tecnosfera funcionaba para hacer circular el aire, bombear agua, mantener el equipo de comunicaciones en funcionamiento y más utilizando una planta de energía externa. (En Marte, la energía solar o nuclear proporcionaría esta energía).

El fracaso amenazaba constantemente la misión.

Los niveles de oxígeno comenzaron a descender inexplicablemente casi inmediatamente después de que se cerró la esclusa de aire, mientras que la cantidad de dióxido de carbono aumentó. Los cultivos básicos se extinguieron debido a las infestaciones y enfermedades. La fatiga, el hambre y la frustración asediaron a la tripulación mientras abordaban un problema tras otro. Aproximadamente nueve meses después del esfuerzo, la tripulación se dividió en dos facciones opuestas.

Dentro de una unidad de Invernadero Lunar de Marte en Tucson, Arizona. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Mientras los biospherianos cavaban en la tierra, la NASA estaba desarrollando su propio enfoque estéril y reducido para el soporte vital bioregenerativo: los invernaderos hidropónicos.

Esta técnica de cultivo sin suelo alimenta las raíces de las plantas con agua infundida con minerales. Pero en lugar de depender de ellos solo como alimento, las versiones de la NASA utilizarían las plantas del interior para convertir el dióxido de carbono en oxígeno y limpiar el agua.

Phil Sadler, un botánico convertido en maquinista que usa una gorra gastada con la palabra "Estación del Polo Sur" bordada en el frente, me mostró uno de varios prototipos de un invernadero lunar de Marte que ayudó a diseñar y construir. Dentro del tubo de 18 pies de largo, los tallos frondosos de las plantas de camote se extendían hacia las cegadoras luces LED.

Una unidad que opere a su máximo potencial planificado, dijo Sadler, podría proporcionar el 100% del aire, el 100% del agua y el 50% de los alimentos que necesita un astronauta en Marte o en la Luna. El proyecto comenzó alrededor de 2004, cuando la NASA estaba explorando la idea de misiones lunares de larga duración.

"La idea era simplemente, 'Está bien, muéstranos cuánta comida puedes generar y cuánta agua puedes recolectar y qué oxígeno se puede generar, y danos algunas cifras sobre el trabajo agrícola'", dijo Sadler. Así que trabajó con científicos e ingenieros para ensamblarlos y probarlos en un almacén de la Universidad de Arizona que se encuentra a 45 minutos en automóvil al sur de Biosphere 2.

Las plantas en una "casa rosada" pueden crecer solas con la luz de color magenta, lo que reduce el uso de energía. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

En cada tubo del invernadero lunar de Marte, los canales de plástico transportan líquido cargado de nutrientes controlado por computadora a las raíces de las plantas, y un compostador similar a una mezcladora de cemento ayuda a digerir los desechos humanos y vegetales mientras filtra el agua. Los tubos también se pueden configurar para cultivar insectos, gusanos de la harina u otras fuentes de proteínas artrópodas.

Cada unidad tiene 7 pies de diámetro y está construida alrededor de un marco de aluminio liviano y una plataforma de iluminación. Todo se colapsa para tener 4 pies de largo, lo suficientemente pequeño como para caber en una nave espacial de tamaño decente, y dos personas solo tardan 10 minutos en ensamblarlo.

En la luna o en Marte, el sistema aterrizaría antes de una misión humana, desplegaría un rover autónomo para cavar una base en el suelo e inflaría los tubos. El rover enterraría las unidades para proteger las plantas contra niveles peligrosos de radiación y ataques de micrometeoritos. La luz del sol entraría en los invernaderos a través de dispositivos Himawari: grandes antenas parabólicas que recogen, concentran y distribuyen la luz natural.

Phil Sadler apunta un dispositivo Himawari al sol. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Sadler y sus colegas dijeron que queda más trabajo por hacer para lograr la máxima eficiencia: la producción de oxígeno, por ejemplo, es aproximadamente la mitad de lo que debería ser. Una versión de grado espacial sería una gran ayuda para el gran (pero nebuloso) objetivo del presidente Donald Trump de que la NASA envíe astronautas de regreso a la luna y luego a explorar Marte.

“Buscamos apoyar a seis personas en una misión durante dos años”, dijo Sadler. "Si podemos hacer eso, entonces tendremos éxito". Sin embargo, la financiación de la NASA para el proyecto del invernadero se agotó en agosto de 2017, lo que dejó a Sadler y sus colegas buscando más dinero para refinar y perfeccionar sus diseños. Sin más efectivo, el proyecto puede unirse a proyectos de la NASA abandonados de manera similar, incluida la Instalación de producción de biomasa y BIO-Plex.

Mientras que el trabajo de la NASA sobre soporte vital biorregenerativo se estanca, China avanza a saltos. Se rumorea que la nación tiene 1 millón de personas trabajando en su programa espacial, dijo Sadler. En julio, cuatro estudiantes se encerraron dentro de su sistema hermético "Lunar Palace 1" para subsistir a base de plantas y gusanos de la harina durante 200 días.

Las plantas en una "casa rosada" pueden crecer solas con la luz de color magenta, lo que reduce el uso de energía. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Los cultivos en cada unidad crecen en fundas de plástico alimentadas con agua rica en nutrientes. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Phil Sadler apunta un dispositivo Himawari al sol. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

Para mantener a raya los niveles dañinos de dióxido de carbono, el equipo de Biosphere 2 almacenó y secó los desechos de las plantas para evitar la descomposición y la formación lenta del gas, y operó un depurador químico que MacCallum había instalado solo un día antes del cierre.

Pero aproximadamente 17 meses después de la misión, la desaparición del oxígeno empeoró. Las plantas no pudieron generar oxígeno tan rápido como se predijo y los niveles bajaron del 20,9 %, lo que es normal en la superficie de la Tierra, a alrededor del 14 %, "más allá del punto en el que los pilotos y los pasajeros aéreos consumen oxígeno", escribió Poynter en su libro.

Poynter, MacCallum y otros padecían apnea del sueño. Dejarían de respirar, jadearían por aire y se despertarían sobresaltados cada pocos minutos. Subir un tramo de escaleras era agotador, al igual que recordar una lista de tareas sencillas. En enero de 1993, MacCallum encontró a Roy Walford, el oficial médico de la tripulación, encorvado sobre un cuaderno de laboratorio e incapaz de hacer operaciones matemáticas sencillas.

Los controladores de la misión inyectaron 14 toneladas métricas de oxígeno líquido a través de un accesorio para reemplazar lo que había desaparecido. Más tarde se descubrió que la causa del problema era una sobreabundancia de bacterias hambrientas de oxígeno en el suelo, además de los cimientos de hormigón sin sellar de la biosfera.

Pero incluso cuando las condiciones internas eran las peores, Biosphere 2 dejó fuera un riesgo dramático para una verdadera colonia de Marte: la radiación.

Dos tipos de radiación en el espacio son extremadamente dañinas para los humanos: los protones arrojados por el sol y los rayos cósmicos. Como pequeñas balas, estas partículas de alta energía y la radiación secundaria que crean penetran profundamente en las células, promoviendo enfermedades crónicas y, a veces, mortales, como el cáncer.

El campo magnético y la atmósfera de la Tierra nos protegen desviando y absorbiendo la mayor parte de esta energía.

"Las tasas de radiación de fondo en el suelo son de 100 a 1000 veces más pequeñas de lo que serían sobre la atmósfera en el espacio libre", dijo Edward Semones, oficial de salud de radiación en el Centro Espacial Johnson de la NASA.

Además de un mayor riesgo de cáncer, la radiación del espacio profundo puede promover cataratas y dañar la vista. Incluso los trabajadores de las aerolíneas comerciales que vuelan alto enfrentan ese riesgo debido a la atmósfera más delgada. Los experimentos con animales también sugieren que la radiación podría dañar el sistema nervioso, incluido el cerebro, lo que podría afectar la concentración y la memoria de los astronautas.

"De alguna manera estás perdiendo la capacidad cognitiva", dijo Semones, y agregó que, con el paso de los años, esto "puede afectar la realización de la misión".

Cuanto más grueso y pesado sea el blindaje entre una persona y el vacío, mejor. Semones dijo que unos 20 centímetros de agua pueden absorber la mayor parte de la radiación espacial. Sin embargo, el agua es densa y costosa de lanzar desde la Tierra al espacio.

Una solución, dijo Sadler, es que las primeras misiones de colonización de Marte de ida y vuelta utilicen Fobos, la luna más grande del planeta, como parada técnica, ya que probablemente alberga hielo de agua justo debajo de su superficie rojiza. Las sondas perforadas en Phobos podrían calentar y derretir el hielo, bombear el agua a las células elásticas que rodean una nave espacial y proteger a la tripulación de la radiación.

Se han propuesto soluciones más radicales para la radiación. Christopher Mason, un genetista e investigador biomédico, sugiere crear humanos transgénicos como parte de un "plan de 500 años" de 10 fases para colonizar el espacio. Su concepto es usar una tecnología como CRISPR para editar el genoma de un volador espacial para reparar constantemente, como dijo Mason, regiones "no molestar" que conducen a cánceres y otros problemas.

"No se puede descartar como una idea, pero en este momento no conocemos los mecanismos", dijo Semones.

En última instancia, los colonos pueden intentar terraformar Marte, un acto de cambio climático deliberado y sin precedentes. El dióxido de carbono congelado en los polos marcianos podría convertirse en gases de efecto invernadero, creando una atmósfera absorbente de radiación que aislaría la superficie. Las plantas podrían convertir el aire delgado en oxígeno y, durante cientos de años, las temperaturas pueden calentarse lo suficiente como para derretir el agua oculta y hacer que fluya nuevamente a la superficie, y permitir excursiones sin trajes espaciales.

Jim Green, exjefe de la división de ciencia planetaria de la NASA, ha propuesto construir un escudo magnético artificial para Marte para proteger esa hipotética atmósfera naciente de la radiación de protones del sol, que de otro modo podría llevar el aire al espacio.

El bioma desértico de la Biosfera 2 es cálido y árido. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

La verdad puede ser que la humanidad misma es la amenaza más básica y significativa para habitar Marte.

Meses antes de que Poynter abandonara Biosphere 2, dos compañeros de tripulación se le acercaron y le escupieron en la cara.

La furia surgió por los cambios propuestos destinados a apaciguar a los científicos externos y convencerlos de la credibilidad del experimento. La lucha infundió tensión psicológica en la tripulación, lo que llevó al grupo anteriormente amigable a dividirse en mitades amargamente opuestas, "Nosotros y Ellos", como escribió Poynter, solo nueve meses después de que se cerrara la esclusa de aire.

En lugar de las cenas comunitarias que habían disfrutado durante los primeros meses, la tripulación comía cada vez más sola o en su propio grupo de cuatro. La gente se cruzaba sin palabras ni expresión. Los enfrentamientos a gritos estallaban por transgresiones menores. Incluso una década después, los encuentros entre los miembros de los dos grupos fueron incómodos.

"La literatura está repleta de ejemplos de problemas sociales que se desarrollan durante misiones aisladas prolongadas", dijo Poynter en su libro, citando un documento de la conferencia de 1994. "En una expedición antártica de 1970", escribió la autora del estudio, Debra Facktor Lepore, "un miembro de la tripulación discutió y disparó y mató a otro por beber vino de un remolque".

Otros experimentos que han aislado tripulaciones de voluntarios durante meses, como HI-SEAS en Hawái, la cámara de aislamiento de la NASA en Houston y Mars500 en Moscú, respaldan estos y otros desafíos a nivel humano.

Hoy, Biosphere 2 es un laboratorio de investigación científica, un centro educativo y una atracción turística en expansión.(Video: Biosfera 2/Universidad de Arizona; aerodeslizadores del suroeste)

Poynter y MacCallum se casaron en el césped de Biosphere 2 el verano posterior al final de su misión. Un segundo equipo, los últimos habitantes de la instalación, observaron desde el interior del hábitat mientras los dos intercambiaban votos.

A pesar de los desafíos que la pareja enfrentó dentro de Biosfera 2, ambos dijeron que se ofrecerían como voluntarios para vivir dentro de una hipotética Biosfera 3 e ir a la primera misión humana a Marte.

“Que nos quedáramos allí durante dos años, y produjéramos casi toda nuestra comida, agua y todo, cambió lo que la gente pensaba que era posible”, dijo MacCallum. "Recalibró por completo nuestra comprensión de '¿Podemos crear entornos autosuficientes? ¿Son posibles las biosferas? ¿Es realmente posible la colonización espacial?'".

Taber MacCallum y Jane Poynter en la sede de World View en Tucson, Arizona. (Foto:Dave Mosher/Business Insider)

La historia, la experiencia técnica, el vínculo y la voluntad de la pareja de arriesgar sus vidas los preseleccionaron más tarde para una misión llamada "Inspiration Mars", que habría enviado una pequeña cápsula espacial volando más allá del planeta rojo durante un viaje de ida y vuelta propuesto de 500 días. . El multimillonario e ingeniero estadounidense Dennis Tito anunció en 2013 que financiaría el proyecto con 300 millones de dólares, pero la NASA, un socio necesario, finalmente se negó a ayudar.

Poynter dijo que aún aceptaría la oportunidad de hacer el viaje, en un santiamén.

"¿Estás bromeando? ¿Ir a Marte y ver el planeta rojo en la ventana de tu cápsula?" dijo Poynter. "Y luego dar la vuelta y mirar hacia atrás al planeta Tierra como un pequeño punto azul pálido, pensando en cómo toda la historia humana, tal como la conocemos, sucedió en ese pequeño punto. Eso sería increíble".

Pero cómo llegaremos a Marte y cuándo, son preguntas que siguen sin respuesta.

John Adams, subdirector de Biosphere 2, dijo que ni siquiera el enfoque de "Tierra en una burbuja" está listo. "Todavía no nos hemos dado cuenta de esto", dijo. "Pero sí creo que las lecciones aprendidas de la biosfera original y la misión son tremendas, y podríamos intentarlo mucho mejor una segunda vez".

Poynter y MacCullum dijeron que admiran la audaz urgencia de Musk de colonizar Marte, incluso si todavía carece de un plan para mantener vivos a los aventureros en el planeta rojo, y mucho menos durante el viaje allí.

"Como especie, siempre hemos buscado terrenos más altos", dijo Poynter. "Siempre hemos subido a la cima de la montaña para ver qué hay ahí fuera y este es el siguiente paso. 110%, creo que tenemos que hacer esto".

Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: Foto: (Video: (Video: Foto: Foto: CRÉDITOSEdición de reportajes: Diseño y gráficos: Top Video: Edición de video: