Los astronautas de la NASA tomaron esta foto de la Tierra a 36.000 millas náuticas de distancia durante la misión Apolo 10 en 1969.(Crédito de la imagen: NASA)
Imagina vivir en un lugar donde tu supervivencia depende de vivir dentro de tus límites, no consumir más alimentos y energía de la que produces, crear suficiente agua dulce y aire para vivir, reducir los residuos al mínimo, reciclar todo lo que puedas y evitar contaminar el medio que te rodea. Esto es lo que los astronautas deben afrontar, hasta cierto punto, a bordo de la Estación Espacial Internacional, y lo que tendrían que afrontar en mayor medida en futuros asentamientos en la Luna o Marte.
Pero también es cómo tenemos que vivir en la Tierra si queremos proteger nuestro medio ambiente, que es uno de los temas de la Semana Mundial del Espacio de este año, que se celebra entre el 4 y el 10 de octubre.
Una estación espacial, o una base lunar, es en gran medida un sistema de bucle cerrado. Es decir, debe producir sus propios recursos y luego reciclarlos, devolviéndolos al sistema porque son limitados. Si se consume demasiado, los astronautas podrían quedarse sin aire, alimentos, agua o energía, lo que podría ser fatal. Sin embargo, hay reabastecimientos ocasionales desde la Tierra, por lo que no son sistemas de bucle cerrado al 100%. Sin embargo, lo que sí es un bucle completamente cerrado es la propia Tierra.
Nave espacial Tierra
Piensa en ello. Nuestro planeta tiene una cierta capacidad de carga, o lo que el Club de Roma -un grupo de reflexión formado por académicos, empresarios y políticos- denominó los «límites del crecimiento» en su famoso informe de 1973. Advertían de que la Tierra estaba empezando a alcanzar su capacidad de carga y pronto generaríamos demasiada energía, comeríamos demasiados alimentos, no produciríamos suficiente agua dulce y verteríamos a la atmósfera emisiones de efecto invernadero que harían insostenible nuestro sistema global de circuito cerrado. De hecho, a medida que el cambio climático se hace más dañino año tras año, provocando sequías, hambrunas, incendios forestales y condiciones meteorológicas extremas cada vez más frecuentes, algunos podrían decir que ya hemos llegado a esa fase.
Aquí es donde aprender a vivir en el espacio puede ayudarnos a enseñar cómo vivir de forma sostenible en la Tierra. No es una idea nueva, pero un reciente artículo de investigadores del Centro Aeroespacial Alemán en la revista Sustainable Earth Reviews resume sucintamente cómo las tecnologías diseñadas para vivir en hábitats espaciales de circuito cerrado pueden aplicarse a la Tierra.
Describen cómo un hábitat espacial debe cumplir varias funciones para seguir siendo un sistema de circuito cerrado y cómo cada una de ellas puede aplicarse a mayor escala en la Tierra.
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En primer lugar, hay que cultivar los recursos e introducirlos en el sistema. En este caso, por recursos se entiende todo lo que un hábitat necesita para funcionar, desde alimentos hasta energía. Pero este concepto debe gestionarse con cuidado, porque si no se controla, se presta a la explotación. Por ejemplo, si se extrae demasiado rápido toda el agua helada del regolito lunar, no quedará nada para abastecer una base lunar durante mucho tiempo.
En segundo lugar, hay que reciclar esos recursos para que no se agoten demasiado rápido. En un hábitat de circuito cerrado, los residuos no reciclados son costosos y pueden mermar el hábitat con el paso del tiempo, ya que significan que cada vez hay menos recursos disponibles. También puede contaminar el entorno del hábitat, lo que a su vez lo reduce.
En tercer lugar, la autosuficiencia. Salvo un reabastecimiento ocasional desde la Tierra, un hábitat espacial debe ser capaz de producir y reparar todo lo que necesita.
La Estación Espacial Internacional no es un hábitat completamente de circuito cerrado, pero se está utilizando para ser pionera en tecnologías que algún día podrían hacer que otros hábitats espaciales fueran autosuficientes. (Crédito de la imagen: NASA)Por último, un hábitat de circuito cerrado debe ser lo bastante resistente como para mantener indefinidamente a su tripulación y a cualquier otra vida animal o vegetal. Si el sistema se estropea porque se abusa de él, la vida útil del hábitat se reduce considerablemente.
Podemos ver cómo cada uno de ellos puede aplicarse a la Tierra. La agricultura intensiva, la minería, la pesca, etc. muestran cómo explotamos el cultivo de los recursos en nuestra Tierra de circuito cerrado. El reciclaje puede ayudarnos a mantener nuestros recursos sin ensuciar el medio ambiente con residuos. Si las comunidades pueden ser más autosuficientes, entonces las emisiones de dióxido de carbono pueden reducirse porque los recursos no tienen que ser transportados a las comunidades desde regiones externas.
La Tierra ha demostrado capacidad de resistencia para la vida durante casi cuatro mil millones de años, pero nuestro descuidado enfoque del medio ambiente mediante el consumo excesivo está poniendo a prueba esa capacidad de resistencia.
Espacio en la Tierra
Interesantemente, las tecnologías desarrolladas para su uso en el espacio también pueden ayudar en la Tierra.
Un ejemplo clásico son los paneles solares. Inventados en 1954, en la época de las centrales eléctricas de carbón, los paneles solares no estaban de moda porque las células fotovoltaicas no se utilizaban mucho en la Tierra. Más bien, los paneles solares irrumpieron en el espacio, proporcionando energía a los satélites ya en 1958, con el satélite Vanguard 1. La cantidad de dinero que los países espaciales pudieron invertir en I+D de células solares hizo que, en la década de 1970, estas células fueran lo suficientemente potentes como para utilizarse en la Tierra. Hoy encontramos células solares por todas partes, el panel medio produce 1,5 kilovatios de electricidad al día; y, a partir de 2023, la energía solar generará un total del 5,5% de la electricidad mundial sin las emisiones nocivas de las centrales térmicas de carbón ni los residuos tóxicos de los reactores nucleares de fisión.
Otra tecnología desarrollada en el espacio que puede contribuir a un modo de vida más sostenible en la Tierra es la alimentaria. Los astronautas de la Estación Espacial Internacional cultivan plantas.
El experimento, conocido como Sistema de Producción de Vegetales, produjo por primera vez lechugas en 2021, que fueron cosechadas por el astronauta de la NASA Michael Hopkins. El experimento gira en torno a la plantación de semillas en una «almohada de semillas» junto con la liberación controlada de fertilizante y arcilla y el uso de luces LED especialmente diseñadas para promover la fotosíntesis, emitiendo más luz roja y azul que fomenta el crecimiento de las plantas. Estas luces se están adaptando ahora a la «agricultura vertical» en la Tierra, que es una forma sostenible de cultivar que no ocupa demasiado terreno en zonas urbanas y recicla su agua, como en la estación espacial. Al cultivar alimentos en granjas verticales cerca de las comunidades urbanizadas, los seres humanos pueden reducir los costes de transporte y la agricultura intensiva, que producen elevadas emisiones de dióxido de carbono.
El ciclo del agua
Hablando de agua, es primordial que el agua se recicle en la estación espacial, ya que su peso hace que sea costoso traerla desde la Tierra. Toda el agua de la Estación Espacial Internacional se recicla a través de un sistema de recuperación de agua, como parte del Sistema de Control Medioambiental y Soporte Vital de la estación, que puede convertir el vapor de agua que los humanos exhalan al aire, sudan e incluso orinan en agua potable (que aparentemente, afirman los astronautas, ¡sabe bastante bien!). El conjunto procesador de orina emplea la destilación al vacío para extraer agua limpia del pis de los astronautas, dejando tras de sí una «salmuera de orina» que suena asquerosa. Incluso se ha desarrollado un procesador de salmuera porque en esta salmuera todavía hay agua utilizable: en un sistema de circuito cerrado, todos los recursos deben aprovecharse al máximo.
Aunque en la Tierra no necesitamos beber agua de la orina, hay muchos lugares del planeta donde escasea el agua dulce y limpia. La tecnología de recuperación de agua de la NASA se ha licenciado a empresas para que fabriquen filtros portátiles que permitan a las comunidades obtener agua limpia a partir de suministros contaminados.
El europeo Andre Kuipers con una gota de agua en el entorno de microgravedad de la Estación Espacial Internacional. El agua en la estación espacial es un recurso precioso que hay que conservar y reciclar. (Crédito de la imagen: ESA/NASA)
Limpieza de carbono
Junto con el vapor de agua, los astronautas exhalan dióxido de carbono.
Los astronautas del Apolo 13 conocieron, de primera mano, los peligros de la acumulación de dióxido de carbono cuando tuvieron que construir a toda prisa un filtro de dióxido de carbono con piezas de repuesto al volver de la Luna. En la Estación Espacial Internacional, el dióxido de carbono debe depurarse de forma similar.
Anteriormente, el oxígeno se producía en la ISS mediante un sistema que lo extraía de 400 litros de agua traídos de la Tierra cada año. Por tanto, no era un sistema de circuito cerrado. Ahora, la Agencia Espacial Europea ha desarrollado el Sistema Avanzado de Ciclo Cerrado (ACLS), capaz de reciclar en oxígeno el 50% del dióxido de carbono de la estación y que ya no necesita traer grandes cantidades de agua de la Tierra. El conjunto de reprocesamiento de dióxido de carbono del ACLS mezcla hidrógeno y dióxido de carbono extraído del aire para producir agua y metano. El metano se expulsa al espacio como residuo, pero un conjunto de generación de oxígeno es capaz de dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, este último vuelve al sistema ACLS para iniciar de nuevo el ciclo.
Sin embargo, antes del ACLS, el dióxido de carbono se eliminaba exclusivamente mediante un mineral llamado zeolita, que tiene poros lo bastante pequeños como para atrapar moléculas de dióxido de carbono y luego arrojarlas al espacio. Ahora, Stefano Brandani y Giulio Santori, de la Universidad de Edimburgo, estudian cómo utilizar la tecnología de la zeolita para reducir el dióxido de carbono en la atmósfera terrestre. Imaginan ventiladores gigantes que aspiren el aire cargado de dióxido de carbono y lo conduzcan a estaciones construidas con lechos de zeolita que eliminen el dióxido de carbono del aire. La misma tecnología también podría utilizarse más cerca de la fuente, eliminando el dióxido de carbono de los gases residuales producidos por la industria antes de que se liberen a la atmósfera. Aunque no puede eliminar todo el dióxido de carbono de la atmósfera y evitar el calentamiento global, la tecnología de captura de carbono podría contribuir a mitigar el cambio climático y ayudar al mundo a mantenerse dentro del objetivo de no más de 1,5 grados centígrados de calentamiento global.
Dado que a menudo se critica en todo el mundo que los programas espaciales son lujos caros en los que el dinero podría gastarse en otros lugares de la Tierra, resulta irónico que la tecnología desarrollada para ayudar a la gente a vivir en el espacio pueda ayudarnos a vivir mejor en la Tierra. Por supuesto, los viajes espaciales no son respetuosos con el medio ambiente per se -un cohete puede emitir hasta 300 toneladas de dióxido de carbono por lanzamiento-, pero si se aplican correctamente, la tecnología utilizada en el espacio puede sin duda restablecer el equilibrio ayudándonos a convertirnos en un planeta más verde. Al fin y al cabo, la Tierra es nuestra nave espacial más increíble.
Este artículo forma parte de una serie especial de universeexpedition.com con motivo de la Semana Mundial del Espacio 2024, que se celebra del 4 al 10 de octubre. Vuelve cada día para ver un nuevo artículo sobre cómo la tecnología espacial se cruza con el cambio climático.
