Las futuras misiones tripuladas a la Luna requerirán de muchos materiales e insumos para llevarse a cabo. Se requiere de contar con oxígeno, agua y alimentos para sostener la vida de los astronautas, así como combustible para regresar a la Tierra, materiales de construcción, herramientas, y medicinas, entre muchas otras cosas. Todos estos materiales en un principio se tendrían que llevar desde la Tierra, lo cual es muy costoso. Por esto es importante considerar la posibilidad de fabricar los insumos requeridos para el éxito de la misión a partir de los materiales que se encuentran en la Luna. Este es el objetivo de un sistema ISRU: In Situ Resource Utilization, es decir emplear materiales existentes en la Luna y transformarlos en productos útiles para apoyar a las misiones. Esto no es nada simple, y tal vez no se puedan generar todos los materiales que tenemos en la Tierra, porque no se encuentran en las cantidades o en la disponibilidad adecuada en la Luna.

En la Tierra llevamos varios siglos de civilización que han generado los métodos para detectar, extraer y procesar materias primas como el petróleo, metales, y otras sustancias que empleamos para subsistir. Asimismo, el oxígeno y el agua están disponibles con relativa abundancia y requieren de nulo o poco procesamiento para utilizarlos. En la Luna, esto es diferente, al no haber atmósfera, no existe oxígeno en forma gaseosa como en la Tierra, por lo que éste deberá extraerse de minerales como el regolito lunar para después acondicionarlo para sus diferentes aplicaciones, entre ellas la respiración humana.

El agua es otro material que, aunque se ha encontrado en la Luna, no se conoce que exista en estado líquido como en la Tierra, por lo que habría que extraerla de las rocas o bien del hielo en los polos lunares. El agua puede descomponerse en hidrógeno y oxígeno y con eso proporcionar no solamente oxígeno, sino que se obtendría también hidrógeno para usarlo como combustible.

Imagen: NASA. Las regiones que se muestran en azul, cubren aproximadamente el tres por ciento del polo sur de la luna. Los científicos consideran que podrían ser buenos lugares para encontrar hielo de agua.

Tecnologías a desarrollar

La mayoría de las tecnologías que se requieren para un sistema ISRU ya existen en la Tierra y tienen un gran grado de madurez. Son las tecnologías que se utilizan en las industrias extractivas como la minería, la extracción de petróleo y la producción de hidrocarburos. Estas tecnologías apoyan en las actividades de exploración, extracción, procesamiento, transporte y almacenamiento, que se requieren para obtener materiales de interés económico a partir de materias primas en el subsuelo terrestre . Ejemplos de estas tecnologías aplicadas a otros cuerpos celestes como la luna, son las siguientes:

• • Instrumentación para prospección del suelo lunar
• • Rovers para mover material en la superficie de la luna
• • Reactores químicos para transformar el regolito lunar en otros productos como oxígeno y agua.
• • Sistemas de medición y control de las reacciones químicas
• • Calentadores, enfriadores, sistemas de intercambio de calor
• • Bandas transportadoras
• • Tubería de conducción de materiales
• • Tanques de almacenamiento

Desde luego, estas tecnologías tendrían que adaptarse a las condiciones ambientales de la Luna y otros cuerpos celestes, que son muy distintas a las de la Tierra, como:

• • Ausencia de atmósfera
• • Ausencia de humedad
• • Ausencia de campo magnético
• • Aceleración de la gravedad: un sexto la de la Tierra
• • Variaciones extremas de temperatura entre el día y la noche lunar
• • Exposición niveles extremos de radiación solar y radiación cósmica
• • Exposición al impacto de meteoritos
• • Contaminación por el polvo lunar
• • Condiciones eléctricas del suelo lunar

entre muchas otras.

Así, uno de los retos principales del desarrollo de sistemas ISRU es su adaptación a las condiciones ambientales del cuerpo celeste donde van a operar. Sin embargo, este no es el único reto. Un reto importante es desarrollar sistemas con el mínimo peso posible, ya que el costo de transportarlos a los sitios donde van a operar es enorme. Como ejemplo, actualmente el costo de transportar un kilogramo de masa desde la Tierra a la superficie de la Luna anda en el orden del millón de dólares.

Trabajo interdisciplinario

El desarrollo de sistemas ISRU requiere de muchas disciplinas. La lista es enorme y aquí se enlistan algunas de ellas:

• • Ingeniería química
• • Ingeniería mecánica
• • Ingeniería térmica
• • Ingeniería de control
• • Ingeniería mecatrónica
• • Metrología e instrumentación
• • Comunicaciones inalámbricas
• • Control de procesos
• • Ingeniería industrial

Hay que aprovechar la oportunidad

Debido al reciente avance de los esfuerzos de exploración lunar como el Programa Artemis de Estados Unidos y de otros países como China, Rusia y la Unión Europea, actualmente hay mucho interés por desarrollar sistemas ISRU que respondan a las necesidades de estos proyectos. Es por esto que es relevante empezar a preparar el camino para desarrollarlos. Lo primero que hay que hacer es crear conciencia de su importancia entre la comunidad académica y empresarial relacionada con el tema, para luego crear capital humano especializado, desarrollar proyectos de investigación y finalmente impulsar la creación de empresas que diseñen, fabriquen comercialicen estos sistemas. 

Así, empecemos a darnos cuenta de la importancia que los sistemas ISRU tendrán en el futuro y preparémonos para desarrollarlos. Estamos a tiempo para aprovechar la oportunidad para subirnos a esta ola de innovación ahora que está empezando a elevarse. Si esperamos más puede ser demasiado tarde.