Hace unos días vimos en los medios escenas de una hazaña increíble: un cohete reentrando en la atmósfera a miles de kilómetros por hora «en reversa». Fue frenando con sus propulsores, para luego ser agarrado impecablemente en el aire por una mega estructura con forma de tenaza apodada «Mechazilla». Es una maravilla de la ingeniería, pero ¿de qué tamaño son estas máquinas? ¿Para qué sirven? ¿Son sólo un asunto de ego o tienen un propósito escondido?
Lo primero que hay que tener en cuenta es la escala colosal de estas máquinas: son del tamaño de edificios de departamentos, y vuelan a decenas de miles de kilómetros por hora. Para que se haga una idea, la primera etapa, el propulsor Super Heavy, es de 71 m de alto. La segunda etapa sobre él es llamado Starship y es de otros 50 m de alto, sumando en total 121 m. Eso es más que la torre Entel de Santiago; es más o menos el alto de un edificio de 40 pisos. Piense por un instante en la complejísima ingeniería que se necesita para hacer un edificio de ese tamaño que no se caiga frente a las sacudidas de un terremoto.
Ahora imagine lo difícil y costoso que es hacer un edificio de ese tamaño que soporte el embate de motores tan poderosos que pueden llevarlo a una velocidad de miles de kilómetros por hora, en donde además este edificio volador ¡está lleno de líquidos explosivos! Estamos hablando de ingeniería entrando en la escala de lo majestuoso: cada uno de sus 39 motores Raptor es del alto de una casa.
Estos enormes tamaños son sólo una consecuencia inevitable de las matemáticas y las leyes de la Física. Por ejemplo, el Saturno V, el cohete que hace 50 años llevó varias tripulaciones de hombres a la Luna era de un tamaño similar. Lo que sucede es que los cohetes se rigen por algo que los físicos con nuestra creatividad característica llamamos «la ecuación del cohete». Esta ecuación dice básicamente que en el espacio no hay gasolineras. Por lo tanto, debes llevar el combustible para empujar el combustible que usarás para empujar aún más combustible, cuyo propósito es empujar el combustible que finalmente te llevará hasta la velocidad final que debes alcanzar. Y nuestro planeta no nos ayuda: de entre los mundos rocosos del Sistema Solar, es el más grande y con gravedad superficial mayor. En términos técnicos decimos que estamos en un pozo gravitacional: escapar de la gravedad terrestre e ir hacia otros mundos requiere superar los 40.000 km/h. En comparación, eso es algo así como 40 veces más rápido que una bala.
Ambas cosas juntas implican que debemos llevar muchísimo combustible. En total, algo así como 4.500 toneladas de metano y oxígeno líquido. Eso crea un nuevo problema tecnológico: mantenerlos en ese estado requiere enfriarlos a temperaturas bajísimas, por debajo de los 180°C bajo cero. Por eso el cohete es muy frío, y al despegar podemos ver cómo trozos de hielo sobre su superficie se desprenden al despegar.
Así que en términos sencillos, un cohete son enormes tanques de combustible con motores y una carga pequeña en la punta. Para hacer las cosas un poco más eficientes, podemos hacer un cohete con etapas: una vez que vacías un tanque de combustible, es sólo peso muerto y es más práctico dejarlo atrás. Este es el diseño tradicional de los cohetes desde los inicios de la era espacial, y funciona muy bien desde el punto de vista de la ingeniería. El problema es que funciona muy mal desde el punto de vista económico: un cohete es una máquina carísima y en este diseño tradicional lo pierdes por completo, sólo la carga en la punta sobrevive.
Todo lo anterior hace que ir al espacio hasta ahora haya sido tan costoso que sólo los gobiernos de países muy ricos se podían permitir el gasto de construirlos. Para hacerse una idea, imagine lo costoso que sería viajar en avión si cada avión sólo sirviera para hacer solamente un vuelo, pues al realizarlo quedaría completamente destruido con tal de llevar a unos pocos pasajeros a destino.
Para hacer más accesible el espacio, SpaceX tomó una decisión que ahora parece evidente, pero que nadie había tratado antes: las máquinas tienen que poder usarse múltiples veces para que sean rentables, tal como ocurre con los aviones de pasajeros. Por eso es un gran logro lo que acabamos de ver, tener propulsores autónomos y cohetes que vuelven a la Tierra para ser reutilizados en un próximo lanzamiento.
¿Para qué ir al espacio? Elon Musk ha sido muy entusiasta en su idea de crear una base humana en Marte, y el próximo año planea enviar una flotilla no tripulada de Starships a Marte con equipo. Para cualquier persona con instinto explorador esto puede sonar una idea atractiva porque sí, pero por supuesto que es razonable preguntarse qué puede haber en Marte que justifique asentarnos ahí más allá de la mera curiosidad.
A simple vista, no hay nada. Sí, Marte es un mundo lleno de paisajes, montañas y cañones majestuosos, con hermosas puestas de Sol, brisas y glaciares. Sin embargo, también es un peladero frío e inhóspito. Su atmósfera es irrespirable y tan tenue que no puede sostener agua líquida; allí el agua es sólo hielo sólido o tenues nubes (excepto en lagos subterráneos de hace millones de años). Además, el clima es muy frío: el promedio está alrededor de los 80°C bajo cero, y en el ecuador marciano, en los días veraniegos más cálidos, se alcanzan apenas los 10°C bajo cero. Carece de un campo magnético y de una atmósfera que nos proteja del embate de las tormentas solares; probablemente una colonia en Marte tenga que crearse en forma subterránea para estar protegida. E incluso los percloratos del fino polvo de su superficie son tóxicos para nuestros pulmones; cualquier colonia tendrá que tomar precauciones para no contaminar las áreas habitables con el fino polvo que cubre Marte.
Visto así, está claro que no es el lugar más acogedor. Marte no es una Tierra 2.0; simplemente no hay otras tierras en el sistema solar. ¿Para qué ir allá?
Lo que sucede es que Marte tiene dos cosas valiosas. La primera es su gravedad muy baja (menos de un 40% de la terrestre). La segunda es que es posible usar su atmósfera y componentes del suelo para crear metano y oxígeno. No es accidente que el Starship se haya diseñado desde un comienzo para quemar esos dos compuestos: eso es lo que es posible fabricar en Marte.
Este planeta es exactamente lo que no teníamos: una estación de combustible en el espacio. No es un fin en sí mismo, sino que más bien es un medio para llegar a un fin. La verdadera riqueza (y futura revolución para la humanidad en los siglos venideros) está en el cinturón de asteroides. Hay más de un millón de ellos, con las composiciones más variadas. En ellos podemos encontrar metales de alta pureza, tierras raras, moléculas orgánicas y agua en abundancia. Uno cualquiera puede ser más valioso que el PIB de Chile, y algunos son incluso más valiosos que el PIB de la Tierra completa. No son sólo metales; en los asteroides hay materia orgánica suficiente para crear miles de biósferas terrestres.
El problema es que llevar maquinaria industrial pesada desde la Tierra hasta el cinturón de asteroides es muy difícil: la gravedad terrestre es tan intensa que incluso con una máquina tan poderosa como el Starship es poco práctico. Sería mucho mejor tener un mundo más pequeño, con una gravedad menor, desde donde nuestros cohetes llenos de combustible fresco podrían despegar con maquinaria para extraer recursos desde estas montañas de riqueza que flotan en el espacio. Ese mundo es, por supuesto, Marte. Y el Starship es la máquina diseñada expresamente para ir hasta allí y ser capaz de adquirir su combustible desde este otro mundo para despegar de nuevo.
Este proceso será lento; Al principio será muy difícil. El primer tornillo fabricado en el espacio será el tornillo más caro de la historia: la inversión inicial será exorbitante, y el riesgo humano y económico será enorme. Pero después de ese duro período inicial se conformará una sociedad espacial mucho más poderosa y capaz que cualquiera que hayamos conocido, con los recursos de muchos mundos a su disposición. Si en los próximos siglos realizamos este esfuerzo y somos lo suficientemente valientes para transformarnos en una especie interplanetaria, eso le daría un respiro a nuestro mundo y un futuro brillante a nuestra civilización. La ciencia, y la osadía de crear tecnología como el Starship serán las claves para conseguirlo.
Dr. Fernando Izaurieta Aranda
Departamento de Ciencias Exactas, Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño Universidad San Sebastián sede Concepción.
