El plan de Elon Musk para colonizar Marte.

Autor: Robert Zubrin (22 de febrero de 2020)

Primero, ¿cómo transportar personas a Marte?. Elon Musk está construyendo la flota necesaria.

«El que sigue la Libertad, lo deja salir de su tierra natal y arriesga su vida.». Adam Mickiewicz, poeta polaco, 1832.

La semana pasada, mi esposa Hope y yo viajamos a Boca Chica, Texas, para reunirnos con Elon Musk. Mientras hablábamos dentro de la sede central de SpaceX, una banda de mariachis tocaba afuera, brindando entretenimiento a largas filas de personas que hacían cola para solicitar múltiples puestos de trabajos para construir naves para llevar humanos a Marte. Ya hay cientos contratados y trabajando en el complejo. Pronto habrá miles.

Musk llama a su diseño la «Starship«. Es un cohete de metano/oxígeno, acero inoxidable, de dos etapas con una capacidad de carga igual a la del Saturno V, que envió a los astronautas del Apolo a la Luna. Sin embargo, el Saturno V era desechable, ya que cada unidad tenía un solo uso. La Starship será completamente reutilizable, como un avión de pasajeros y, por lo tanto, promete una reducción radical de los costes para transportar cargas útiles fuera de la Tierra.

La efectividad de la Starship aún no se ha demostrado. Sin embargo, aquí estaba Musk, que no construyó la primera nave experimental para probar el concepto, sino que, como vimos al recorrer el lugar al día siguiente, construye un astillero y una flota. ¿Está loco?. Según el pensamiento convencional de la industria aeroespacial, sí que lo está. Pero hay un método en su locura.

Conozco a Musk desde hace dos décadas. En 2001, estuve entre los que ayudaron a convencerle para hacer de Marte su vocación. Su plan se basa en un grado significativo en mi propio trabajo, que generalmente se conoce como el Plan Mars Direct. Publicado en 1990, y descrito en detalle en 1996 en mi libro Alegato a Marte, Mars Direct fue una ruptura radical con la NASA anterior que pensaba en cómo se podrían lograr las misiones humanas a Marte. Pero el plan de la Starship de Musk es mucho más radical aún.

Con la excepción de un período en la década de 1990 cuando la NASA, bajo la dirección de Mike Griffin, el administrador asociado para exploración, adoptó una versión ampliada de Mars Direct, la agencia espacial se ha apegado a un paradigma establecido por Wernher von Braun en un número de variaciones entre 1948 y 1969. Según esas ideas, las estaciones orbitales deberían construirse primero, proporcionando plataformas para la construcción en órbita de naves espaciales interplanetarias gigantes utilizando sistemas de propulsión avanzados, que viajarían desde la órbita de la Tierra (o actualmente, de manera más absurda, desde la órbita lunar) a la órbita de Marte. Partiendo de estas naves nodrizas orbitales, pequeñas naves de aterrizaje podrían llevar a las tripulaciones a la superficie marciana para plantar la bandera, dejar algunas huellas y luego regresar a la órbita después de una corta estancia.

Por el contrario, tanto el Plan Mars Direct como el Starship utilizan vuelos directos desde la órbita de la Tierra a la superficie de Marte, con retorno directo desde la superficie marciana a la Tierra utilizando propulsores de metano/oxígeno fabricados en el Planeta Rojo a partir de materiales locales. Ambos planes evitan cualquier necesidad de infraestructura orbital, construcción orbital, naves nodrizas interplanetarias, pequeñas naves de aterrizaje especializadas o propulsión avanzada. Ambos implican estancias de larga duración en Marte desde la primera misión. Para ambos, el propósito central de la misión no es volar a Marte, sino lograr algo serio allí.

Pero hay una diferencia. En Mars Direct, el modesto vehículo de retorno a la Tierra y el módulo habitable (Habitáculo) de la tripulación se bajan desde la nave que los lleva a la órbita, aterrizando en el Planeta Rojo con una masa combinada de vivienda útil más carga útil de aproximadamente 40 toneladas. En el plan de Musk, una Starship se pone en órbita y luego se reabastece de combustible allí con seis buques cisterna, después de lo cual toda la nave desciende en Marte, llevando una masa útil habitacional más carga útil de hasta 200 toneladas. Entonces, si bien el plan Mars Direct podría enviar tripulaciones de cuatro a seis astronautas a la vez al Planeta Rojo, una Starship podría acomodar a 50 o más pasajeros.

El plan de Musk ofrece más capacidad de misión que Mars Direct, pero esa capacidad tiene un precio. Específicamente, si la tripulación va a regresar, necesita repostar una Starship, que necesita alrededor de 1.000 toneladas de propulsor. En el plan Mars Direct, el vehículo de retorno a la Tierra, mucho más modesto, enviado al Planeta Rojo antes de enviar a la tripulación requiere sólo 100 toneladas. La potencia en la superficie de Marte y otros requisitos básicos necesarios para apoyar las operaciones de la Starship son diez veces mayores que los necesarios para implementar Mars Direct.

Por lo tanto, es necesario construir una gran base de antemano, con varias Starships enviadas en un solo sentido a Marte y cargadas con una gran cantidad de equipos para la base, paneles solares que ocuparán una superficie equivalente a diez campos de fútbol y robots para configurarlo todo. No será hasta que todo lo necesario esté en su lugar, hasta cuando pueda llegar la primera tripulación que transporte Starship. Eso hace que el sistema sea subóptimo para la exploración. Pero la exploración no es lo que Musk tiene en mente.

Si Mars Direct puede compararse con una versión evolutiva del programa Apollo, el plan de Musk es como el Día D. El necesita una flota. Entonces está creando un astillero para construir una flota. Pero, ¿por qué construir una flota antes de probar al menos un barco?. Hay varias razones. La primera es que Musk quiere estar preparado para asumir pérdidas. Para cuando la primera Starship esté lista para su primer vuelo de prueba, tendrá tres o cuatro más ya construidos y en cubierta, listas para ser modificadas para arreglar lo que causó que la primera fallara. Lance, destruya, repare y repita, hasta que funcione, y luego siga lanzando, mejorando la carga útil y reduciendo el tiempo de respuesta, avanzando el rendimiento, vuelo a vuelo, ferozmente.

Pero hay otra razón para construir una flota. Es para hacer que las Starships sean baratas. La NASA construyó cinco transbordadores espaciales durante un período de doce años, cada uno con un costo de varios miles de millones de dólares. Musk está creando un astillero diseñado para producir Starships en masa a una tasa de 50 o más por año. Eso puede sonar como una locura, pero no es imposible. En 1944, Estados Unidos produjo portaaviones de escolta a razón de uno por semana. Decenas de equipos separados trabajaron simultáneamente, cada uno en su correspondiente parte de la nave durante unos días antes de pasar el trabajo al siguiente equipo. Si Musk estableciera una línea similar con una fuerza laboral de 3.000 empleados, eso significaría costes laborales del orden de 6 millones de dólares por barco, o entre 15 y 20 millones de dólares cada uno, con materiales y aviónica incluidos.

Si puede conseguir costes tan bajos, una vez que la base en Marte esté operativa, con una creciente capacidad agrícola, industrial y de efecto invernadero, las Starships que transporten 100 pasajeros cada una podrían volar a Marte y permanecer allí si es necesario para proporcionar alojamiento, a un coste de hardware por pasajero de menos de 200.000 dólares. Por lo tanto, el precio del billete podría ser de 300.000 dólares, es decir, el beneficio neto de un empresario típico, o los ingresos de aproximadamente siete años para un estadounidense promedio. En la época colonial, los trabajadores emigrantes reservaron pasajes a Estados Unidos a cambio de siete años de trabajo. Es un precio que muchas personas pueden pagar, y han pagado, cuando realmente quieren hacer un cambio importante en sus vidas. Además, todo lo que se necesita es a la Estatua de la Libertad para dar la bienvenida a los inmigrantes: si ella está allí, vendrán y prosperarán gracias a su creatividad.

En este último punto, Musk y yo estamos de acuerdo. Es improbable que un asentamiento extraterrestre pueda generar ganancias mediante la exportación de cualquier mercancía material a la Tierra. Los costes de transporte son simplemente demasiado altos, por lo que los números en los planes de negocios basados ​​en tales conceptos simplemente no cuadran. Pero la propiedad intelectual es otra cuestión, ya que puede transmitirse a través de distancias interplanetarias casi sin coste. Bit a bit, el valor más alto que puede tener cualquier dato es el contenido en una patente. Una colonia de Marte estará compuesta por una población técnicamente muy experta, en un entorno fronterizo donde serán libres de innovar y forzados a innovar. Será como la América del siglo XIX, sólo que mucho más, una olla a presión para la invención. Como el historiador Frederick Jackson Turner señaló en su famoso ensayo «El significado de la frontera en la historia de los Estados Unidos» (1893), una situación análoga convirtió a la juventud de Estados Unidos en la cultura más inventiva de la historia, con el ingenio yanqui trayendo al mundo las bondades de la electricidad, los barcos de vapor, telégrafos, maquinaria que ahorra trabajo, sonido grabado, bombillas, teléfonos, centrales de generación de energía eléctrica y, poco después de que él escribiera el ensayo, aviones y automóviles producidos en masa. Por lo tanto, para satisfacer sus necesidades, se puede esperar que el ingenio marciano impulsado y libre de burocracia produzca avances revolucionarios en robótica, inteligencia artificial, organismos genéticamente modificados, biología sintética y muchos otros campos. Estos inventos, creados para satisfacer las necesidades de Marte, podrían licenciarse como patentes en la Tierra, obteneiendo los ingresos necesarios para financiar esas importaciones de sistemas complejos, que a diferencia de los materiales a granel como alimentos, telas, combustible, acero, aluminio, vidrio y plástico, pueden ser demasiado difíciles de producir en Marte durante algún tiempo.

En este momento, Musk está enfocado en crear su astillero, una tarea que considera mucho más central que la de simplemente perfeccionar la nave espacial. Pero hay muchos más problemas que Musk deberá resolver para que todo esto funcione. Todavía no se ha demostrado el llenado en órbita de tanques de propulsión criogénicos, y la tecnología de producción de propulsores in situ en Marte, aunque bien entendida, todavía no está lista para su uso. Las Starships que regresan de Marte encontrarán cargas de calentamiento mucho mayores que los vehículos que simplemente vuelven a entrar en la órbita terrestre. La protección térmica ligera que es suficiente para uno podría no funcionar para el otro. Las columnas de escape de cohetes de las enormes Starships podrían crear cráteres peligrosos durante los aterrizajes, lo que obligaría a Musk a adoptar un plan tipo Mars Direct, organizando vehículos más pequeños, tal vez mini-Starships, aparte de la Starship en órbita terrestre. Creo que esta consideración, combinada con el gran requerimiento de energía para reabastecer una nave espacial de tamaño completo en el Planeta Rojo, puede finalmente obligarlo a desarrollar una versión en miniatura de la Starship. Tal «Mini» podría ser elevada a la órbita de la Tierra por una Starship y luego prepararse para completar la misión al estilo Mars Direct, permitiendo que la Starship regrese a la Tierra para volar nuevamente a la órbita en unos pocos días. La Mini también podría lanzarse de forma independiente, como una etapa superior reutilizable para el Falcon 9 ya operativo de SpaceX, lo que también le brinda a la Compañía una capacidad media de lanzamiento totalmente reutilizable. Musk prefiere hacer todo con un solo diseño. Veremos si puede lograrlo.

El presupuesto operativo de la NASA es más de diez veces mayor que el de la SpaceX de Musk, que, sin embargo, lo está pasando rápidamente. El vehículo de lanzamiento de carga pesada muy retrasado de la agencia espacial, ahora conocido como SLS, era un diseño razonable para un refuerzo derivado del transbordador a corto plazo cuando se propuso por primera vez en 1988. Pero está apareciendo una generación demasiado tarde, con menos carga útil, capacidad de carga, que la de Starship, y cuesta aproximadamente 50 veces más por vuelo. La NASA dice que está comprometida en un esfuerzo de «todas las manos en la cubierta» para llevar astronautas a la Luna en 2024, pero hay pocas posibilidades de que lo haga, porque ha ideado un plan hipercomplejo que implica construir una estación espacial en órbita lunar primero y luego empleando cuatro lanzamientos, cinco elementos de vuelo y seis maniobras de encuentro por misión.

El diseño de la misión a Marte de la NASA es aún peor. Se basa en un enorme vehículo de transporte de espacio profundo impulsado por iones en la estación espacial de órbita lunar y luego volar el DST a otra estación espacial, una que, según la agencia, necesita construirse en órbita alrededor de Marte. El tiempo de tránsito de la órbita lunar a la órbita de Marte para este sistema futurista es de 300 días en cada sentido, casi el doble de lo que los rovers Spirit y Opportunity necesitaban para hacer el viaje desde la Tierra al Planeta Rojo a partir de 2003. Además, a diferencia de Spirit y Opportunity, el DST no atarrizaría.

Si desea explorar o establecerse en Marte, debe aterrizar en Marte. Sin embargo, el objetivo del plan DST no es la exploración ni el establecimiento. Es gasto. En lugar de ofrecer el camino más simple y eficiente hacia el Planeta Rojo, la arquitectura DST ofrece la más compleja, con el fin de proporcionar «fundamentos» (N.b.: no razones) para tantos programas nuevos de desarrollo tecnológico como sea posible.

El enfoque de Musk es todo lo contrario. El programa de la NASA está impulsado por proveedores. El de Musk tiene un propósito. No le preocupa justificar los gastos en una serie de tecnologías «potencialmente útiles». Quiere terminar su programa con la menor cantidad de nuevos desarrollos. Su actitud es «Demuéstrame por qué lo necesito». Él puede llevar esto demasiado lejos. Como se señaló, creo que sería prudente desarrollar una Mini-Starship para reducir los requisitos de potencia para producir combustible de retorno en Marte. El no está de acuerdo. «Demuéstramelo», dice. Nuestras conclusiones sobre ese punto difieren, pero realmente me encanta la forma en que piensa.

Es el tipo de pensamiento que nos puede llevar a Marte.

ROBERT ZUBRIN, ingeniero aeroespacial, es el fundador de The Mars Society y presidente de Pioneer Astronautics. Su último libro es THE CASE FOR SPACE: Cómo la revolución en los vuelos espaciales abre un futuro de posibilidades ilimitadas. @robert_zubrin