La NASA ya ha comenzado a preparar sus planes para que el Hombre viaje en el año 2.016 al planeta Marte. Pero, sin duda, que será un largo viaje que entre ir y volver, demorará varios años. El Cosmonauta de origen costarricense y nacionalizado americano, Franklin ChangDias, manifestó que ya están preparándose y que uno de los problemas que previamente tendrán que solucionar se refiere al combustible a utilizar para la propulsión.

Si pretendieran utilizar el combustible que hasta hoy han utilizado, seria imposible por el volumen de carga que ello significa. Es por eso que están pensando utilizar la energía de fusión, la misma que utiliza el Sol para calentarnos.

Sin embargo, aun cuando se sabe que esta sería la energía ideal, todavía el Hombre no ha logrado dominarla (Creces Agosto 1996). Si ello se lograra en los próximos años, este problema estaría resuelto, ya que el volumen requerido de combustible sería muchísimo menor. Además, siendo mucho mayor el poder de propulsión, el viaje se acortaría notablemente, de un año a tres meses.


Una huerta en la nave espacial

Sin embargo, otros problemas tal vez más serios, deberán ser solucionado previamente. Uno de ellos es como abastecer a la tripulación con oxígeno y alimentos durante tan largo viaje. Pretender satisfacer estas necesidades de los cosmonautas, llevando oxígeno y alimentos desde la Tierra, sería casi imposible por la enorme gravedad de la Tierra, que haría muy caro desprenderse de ella por el enorme volumen y peso que significaría.

Hay que considerar que las provisiones tendrían que programarse, por lo menos para dos años, lo que no es posible. Necesariamente, tanto el oxígeno como los alimentos, tendrían que ser producidos durante el viaje. Para ello habría que crear en el interior de la nave, un sistema biológico autosustentable. "Lo que estamos estudiando, es crear un sistema semejante al que la Tierra ha creado", dice Mel Averner, actual Director del Programa de Sustentación Avanzada de NASA. "Pero esto tenemos que lograrlo en un espacio muy reducido. Estamos tratando de imitar a la naturaleza en un espacio no mayor que el interior de un bus". La tarea es difícil, pero no imposible.


Como lograrlo

El sistema biológico de la Tierra es, en realidad, muy complejo e interdependiente, y ha sido el resultado de una larga evolución de miles de millones de años. El se mantiene en equilibrio por la enorme cantidad de agua, carbón y gases de la atmósfera que amortiguan cualquier modificación producida en algún lugar del planeta. Así, por ejemplo si el tiempo es muy frío y nublado sobre la enorme selva amazónica, la disminución de la producción de oxígeno de esa zona, se compensa con lo que sucede en el resto del planeta, hasta que el sol vuelve a brillar sobre esa selva. Por el contrario, imitar el sistema en el interior de la nave, es llevarlo todo a un medio cerrado, en que la mantención del equilibrio es vital. Este no admitiría ningún error, ya que no existiría la posibilidad de compensaciones.

Para ello se requiere calcular y mantener dentro de un margen muy estrecho el intercambio de energía del sistema. Ya conocemos bastante de la fisiología de las plantas y la fisiología humana, pero no conocemos exactamente el comportamiento de estos dos elementos en condiciones de ingravidez.

Todo ello, una vez aclarado, requerirá además de complicados controles computacionales.

Al menos teóricamente el equilibrio es posible, ya que sabemos que la cantidad de biomasa que necesitamos para alimentar una persona, es la misma que se necesita para proveer a ella de oxígeno y reciclar el CO₂ que ella produce. Los cálculos estimados, señalan que se requieren 20 metros cuadrados de producción continua, por cada miembro de la tripulación de la nave.

Para ello las plantas tendrán que ser muy eficientes. Mucho más eficientes que las logradas en el suelo biológico de la Tierra que contiene miles de seres vivos que permiten la vida vegetal. Doug Ming del Johnson Space Center, anunció que ya habían desarrollado un muy eficiente substituto del suelo. Este contiene gránulos de minerales comunes llamados zeolitas, impregnados con nitrógeno y potasio. Ello junto a otro mineral llamado apatita, que contiene los otros nutrientes esenciales para la planta. Este substituto del suelo, va paulatinamente entregando nutrientes, que los contiene en cantidad suficiente como para varios años.

Otro de los problemas técnicos, es como proveer a las plantas de suficiente luz. Una larga misión necesariamente va a requerir de energía solar, captada por paneles solares. Con eso se podría generar luz eléctrica, con la que se podría suministrar luz a las plantas. Sin embargo Averner hace notar que el proceso de convertir la energía solar en energía eléctrica es en extremo ineficiente. Por ello se ha ideado un sistema de fibra óptica, que traspase directamente la energía solar a las plantas.

Pero no sólo eso. Para llegar a la eficiencia requerida de las plantas, también se va a tener que mejorar la eficiencia de utilización de la luz solar por parte de ellas. Bien se sabe que el proceso de la fotosíntesis es extremadamente ineficiente. En condiciones de invernadero, las plantas sólo utilizan el 7% de la luz solar que reciben. Ello es debido a que en un momento determinado, las moléculas individuales de clorofila pueden procesar sólo un fotón. De esta manera, el resto de la luz que reciben las hojas, se pierde.

Robert Binot, un agrónomo de la Agencia Espacial Europea, piensa que la solución está en usar pulsos de luz eléctrica. Pulsos luminosos de alta frecuencia (cientos de ellos por segundo), lograrían que cada vez que un fotón golpee a la hoja, la respectiva molécula de clorofila este lista para procesarlo. Según Binot, "la idea es enviar a la planta la energía exacta en el momento exacto". En la actualidad, él y sus colaboradores, están experimentando con la planta llamada "Chlorella pyronoidosa", a la que envían flash de 5 milisegundos con una frecuencia que varía ente 2 y 12 kilo hertz.


Que plantas llevar

En la actualidad los investigadores están trabajando con algunos cultivos básicos, como papas, tomate, porotos soya, trigo, caña de azúcar, lechugas, cebollas y frutilla. Pero sus principales esfuerzos los están realizando con una micro alga llamada "Spirulina". Ella crece muy rápido en tanques de agua (dobla su peso cada 24 horas) y es una espléndida fuente de calorías y proteínas. La spirulina podría aportar hasta el 20% de las calorías necesarias, pero previamente habría que hacerla palatable, ya que una vez seca es sólo un polvo verde que no le puede agradar a nadie.

Pero todo no es tan simple, ya que dentro de un sistema cerrado no se pueden cometer errores. Ello va a requerir un estudio muy detallado de la fisiología de cada planta, para llegar a conocer con mucho detalle los requerimientos exactos de luz, CO₂ y vapor de agua de cada una de ellas, además de todas las variables óptimas que la planta requiere para su máximo crecimiento, como nutrientes, temperatura y humedad. Después que todo esto se estudie en la Tierra, habrá que repetirlos en condiciones de ingravidez.

Una planta en condiciones de un invernadero, crece y ramifica hacia arriba, ello porque tiene genes que condicionan esta modalidad y cuya funcionalidad dependen de la gravedad. Estos genes ordenan la producción de proteínas, que son las que en definitiva condicionan el grosor de las paredes de las células. ¿Cómo actúan estos genes si no hay gravedad?. Es algo que aun no se conoce. Los experimentos hechos en el espacio son todavía de corta duración e insuficientes.


Las necesidades de los astronautas

Si el viaje será de larga duración, habrá que conocer muy bien las necesidades nutricionales de los astronautas. Por estudios ya realizados se sabe que la permanencia de largos viajes espaciales, modifican en forma importante los requerimientos de micro nutrientes de los astronautas, pero no se sabe exactamente como. No se sabe aún como combatir la pérdida de calcio que se produce en los huesos como consecuencia de la ingravidez. No se sabe tampoco silos carotenoides serán suficientes para prevenir el efecto canceroso de radiación cósmica (los carotenoides están contenidos en plantas como tomate o zanahoria y vegetales de hojas verdes grandes). Ya con los largos viajes que hicieron los antiguos navegantes se vio que la falta de vitamina C producía el escorbuto. ¿Qué necesidades, además, se producirán por la larga ingravidez?.

Si el viaje va a durar años, hay que preocuparse de la presentación de los alimentos. En los largos viajes, la preparación y presentación de los alimentos, desde el punto de vista psicológico pasa a ser un elemento fundamental. También se está trabajando en este aspecto. T. C. Lee, nutricionista de la Universidad de Rutgers, está tratando de crear diversos menúes que sean atractivos, a partir de los escasos ingredientes de la autoproducción. Lee quiere inventar una "caja mágica" que, por un lado acepte los ingredientes y, por el otro entregue los guisos listos para ser consumidos, según el menú preestablecido y para esto se está experimentando con pequeñas máquinas de extrusión y molido que lleven a diversas texturas de los alimentos. Lee quiere desarrollar máquinas que obtengan aceite a partir de la soya, como también quesos, tufu, y concentrados proteicos que se puedan usar como substitutos de la carne. Ella quiere llegar a una máquina que, a partir del tomate, produzca salsa de tomate o que a partir del trigo llegue a producir pan. Todo esto ya se conoce en la industria de alimentos, pero otra cosa es lograrlo en el limitado espacio de una nave espacial.


¿Que pasa con el oxígeno y el CO₂?

Tanto para el Hombre como para las plantas se va a requerir un equilibrio muy exacto de los gases. Las plantas procesan el CO₂ y producen oxígeno, mientras que los Hombres necesitan el oxígeno y producen CO₂. El sistema tiene que estar en perfecto equilibrio, lo que no es fácil, porque necesariamente va a variar de día en día. Por tratarse de un espacio cerrado, si se produce un pequeño desequilibrio, este va a ser acumulativo, terminando en un desastre. Necesariamente habrá que prevenir el desequilibrio mediante un constante control que permita remover o agregar ambos gases.

Ello significa que habrá que desarrollar un sistema que permita convertir el CO₂ a oxígeno y viceversa. Al mismo tiempo habrá que también monitorear los posibles gases tóxicos.

Se sabe por ejemplo que las plantas producen etileno y que la gente también exhala monóxido de carbono y ambos elementos tendrán que continuamente removerse. Del mismo modo, los plásticos y adhesivos que se utilizan en la construcción de las naves, pueden producir todo tipo de gases tóxicos. Ellos se pueden extraer con carbón activado, pero esto no basta.


Como liberarse de tóxicos

También se ha pensado en mecanismos adecuados para detoxificar la atmósfera interna. Ello se puede lograr con membranas que contengan diferente microorganismos, cada uno de los cuales sea capaz de degradar algún posible tóxico.

Binot está trabajando en un prototipo consistente en un filtro biológico que contiene una bacteria denominada "Xanthobacter autotrofhicus". Esta bacteria que fue encontrada en el río Rhin, es capaz de convertir el dicloroethano (solvente tóxico orgánico utilizado en pinturas, plásticos y resinas), en CO₂, agua y ion cloro. El filtro funciona bien en tierra y actualmente se está probando en la estación MIR.

Del mismo modo se utilizarán mezclas diversas de microorganismos (bacterias anaeróbicas), para purificar el agua, lo que actualmente ya se hace con muchas aguas servidas. También va a ser necesario reciclar la orina, para extraer la úrea y convertirla en nitratos que, a su vez, se utilizarán para fertilizar las plantas. Los residuos sólidos, como restos de plantas y fecas deberán ser incineradas a 500 grados centígrados, generando CO₂ y agua para el reciclado. Del mismo modo deberá diseñarse un sistema biológico para digerir las cenizas.

Muchas de estas tecnologías ya se conocen y son relativamente simples. El problema está en lograr que todas trabajen coordinadamente, ya que si falla una, va a fallar todo el sistema. Con todo, otras precauciones tendrán que tomarse. Habrá que seleccionar variedades de plantas que sean resistentes a las enfermedades. Pero si estas se producen, habrá que contar con un sistema de aislación para impedir su propagación.

Con todo, es muy probable que muchos otros problemas puedan aparecer y que por ahora no es posible ni imaginárselos. La única forma de prevenirlos es por la experimentación en el terreno. Es por eso que para los próximos años se pretende colocar en el espacio una cámara experimental, con una tripulación real, que vaya viendo como se desarrollan los diferentes problemas. En todo caso, el Hombre no descansa y se esfuerza en cortar el cordón umbilical que lo une a nuestro planeta Tierra. Porfiadamente quiere ser libre para viajar por el espacio.


(Modificado del artículo aparecido en New Scientist del 13 de Abril de 1996, pág. 28).