El Cinturón de Asteroides (IV)

Llevamos ya tres artículos dedicados al Cinturón de Asteroides: uno sobre generalidades, otro sobre dos de los “cuatro magníficos” del Cinturón (10 Higia y 4 Vesta) y un tercero sobre los otros dos grandes asteroides de esa región del Sistema Solar (2 Palas y 1 Ceres). Hoy terminamos nuestro estudio del Cinturón Principal, como casi siempre en la serie del Sistema Solar, especulando y divagando un poco acerca de las posibilidades de explotación y colonización del Cinturón de Asteroides. Soñemos juntos.

(Wikipedia/Walter Myers/CC Attribution 3.0).

Para comprender las principales ventajas y desventajas de poner nuestra futura mirada en el Cinturón, no hay más que reflexionar brevemente sobre la información que hemos expuesto en las primeras tres entregas, aunque haya algún matiz que pueda pasar desapercibido al principio. ¿Cuáles son, al fin y al cabo, las principales características del Cinturón?

En primer lugar, se encuentra bastante más lejos del Sol que nuestro planeta o que el último candidato a colonización del que hemos hablado en la Serie, Marte, aunque no tanto como los grandes gigantes gaseosos que estudiaremos posteriormente o que otros cinturones más externos. Es decir, es un lugar de transición entre el Sistema Solar interior y el exterior. Esto conlleva un inconveniente y una ventaja.

El inconveniente debería ser obvio: al encontrarse lejos del Sol, su acceso a la principal fuente de energía del Sistema –la propia estrella– no es tan sencillo ni provechoso como en zonas más interiores del Sistema. Desde luego, ya has visto que las diferentes familias de asteroides orbitan el Sol a distancias distintas, e incluso para un asteroide concreto la distancia a la estrella puede llegar a variar mucho a lo largo de una vuelta alrededor del Astro Rey, pero en cualquier caso se trata de una región alejada del Sol.

Para que te hagas una idea, en la entrega anterior mencionamos que el afelio de 1 Ceres se encuentra a unas 3 Unidades Astronómicas del Sol, es decir, tres veces más lejos de la estrella que la Tierra. Puesto que la intensidad de la radiación solar disminuye con el cuadrado de la distancia al Sol, esto quiere decir queCeres recibe una novena parte de la intensidad en la cima de la atmósfera terrestre (unos 150 W/m2 frente a 1350 W/m2). Desde luego, la ausencia a efectos prácticos de atmósfera en cualquier asteroide compensa ligeramente esta diferencia. También lo hace la baja temperatura de esta región del Sistema Solar, que aumenta el rendimiento de los paneles solares… pero con todo esto, nueve veces menos es nueve veces menos, y no hay vuelta de hoja.

Por otra parte, esta posición de transición del Cinturón entre el Sistema interior y el exterior lo convierte en un punto estratégico en la expansión de la especie humana por el Sistema. Los cuerpos del Cinturón se pueden convertir en puntos intermedios, de reabastecimiento y distribución, en un futuro comercio interplanetario o incluso antes de eso, cuando el transporte de personas o mercancías sea institucional por razones científicas. Se trata, dicho mal y pronto, deuna posición excelente para una “gasolinera espacial” en la que detenerse al ir hacia las inhóspitas regiones exteriores del Sistema o volver de ellas.

Esto no sería tan conveniente, además de la posición privilegiada del Cinturón, sin otra característica básica: la distribución de masa. Ya hemos dicho que la masa total del Cinturón de Asteroides es minúscula, alrededor del 4% de la masa de nuestra Luna, pero eso no es todo — es una masa fragmentada. Incluso el objeto más masivo de todos, 1 Ceres, tiene una velocidad de escape de unos 0,51 km/s, unas 22 000 veces más pequeña que la terrestre, y la aceleración de la gravedad sobre su superficie es un 2,8% de la gravedad terrestre. Imagina entonces lo económico que es, energéticamente hablando, posarse o abandonar un asteroide “promedio”.

El Cinturón de Asteroides.

Dicho de otro modo: abandonar la Tierra es, en términos de energía, algo extraordinariamente costoso. Cada kilogramo que llevas contigo requiere de gran cantidad de masa adicional como combustible para hacer que ese kilo abandone el pozo gravitatorio terrestre. Cuanto mayor es el cuerpo, mayor es la energía necesaria para escaparse de él. Esto quiere decir que, si en lugar de ese Cinturón poco masivo y muy fragmentado hubiera un gran planeta rocoso parecido a la Tierra, utilizarlo como base de operaciones o “gasolinera” sería mucho menos ventajoso. Sí, podrías reabastecerte de combustible, comida lo que fuera, pero a cambio tendrías que sacrificar una buena parte de combustible para realizar la operación. Sin embargo, un asteroide no presenta ese problema por su minúscula velocidad de escape, con lo que su uso como base de operaciones intermedia es muy eficaz energéticamente hablando.

Evidentemente, cuanto menor fuera la masa del asteroide, más beneficioso energéticamente sería emplearlo de este modo (dentro de unos límites, por supuesto). Pero hay un pequeño problema: la mayor parte de los asteroides pequeños giran muy rápidamente sobre su eje. Esto supone, por un lado, que la maniobra para posarse sobre ellos es más delicada que sobre los que giran despacio. Por otro lado, aunque la radiación solar sea tenue en el Cinturón, es muy probable que cualquier base que establezcamos emplee paneles solares para abastecerse de energía, al menos parcialmente, con lo que lo ideal sería que el asteroide siempre ofreciese la misma cara al Sol, de modo que los paneles solares recibiesen la máxima intensidad de forma constante.

Modificar la velocidad de giro de un asteroide no es la locura que pudiera parecer, pero no es gratis. Para hacer que un pequeño asteroide de 100 metros de diámetro con un período de rotación de 6 horas detenga su giro hasta prácticamente nada (ya que el período de rotación tendría que igualar el de traslación, que es de unos cuantos años) harían falta unas 29 toneladas de combustible, de acuerdo con la NASA. Por otro lado, claro está, una vez desembolsada esa energía inicial, los paneles sobre la superficie del asteroide irían devolviéndola poco a poco hasta compensar la “inversión”. Lo ideal sería, naturalmente, emplear un asteroide pequeño pero “lento”, es decir, que tardase lo más posible en dar una vuelta sobre su propio eje, como 253 Matilde, que tarda más de 17 horas en hacerlo pero tiene una velocidad de escape de sólo 16 m/s.

253 Matilde (NASA), una posible gasolinera espacial.

Esta fragmentación de la masa del Cinturón tiene otra consecuencia esencial, pero que no se suele escuchar tan a menudo. Creo que, si has asimilado los tres artículos anteriores, deberías ver su relevancia rápidamente: muchos asteroides son fragmentos de colisiones cataclísmicas producidas a lo largo de los miles de millones de años de su existencia. Son trozos de objetos mayores, algunos de ellos provenientes de las regiones más internas de esos cuerpos mayores. ¿Ves la consecuencia de esto?

Si queremos obtener recursos minerales de cualquier planeta, necesitamos excavar. En general, cuanto más profundo llegas, mayor es la densidad de los materiales que encuentras. Si quisiéramos obtener metales pesados de un planeta como, por ejemplo, Marte, lo ideal sería hacerlo a profundidades gigantescas bajo su superficie. Si tuviéramos una tecnología inimaginable podríamos hacer algo más, como extraer el núcleo marciano de su interior y dejarlo “al descubierto”, para así poder disfrutar de todos esos metales pesados sin tener que hacer nada más. Pero, claro está, esto requeriría de una energía y una tecnología que no podemos siquiera alcanzar a comprender…

Sólo que esto ha sucedido ya en el Cinturón de Asteroides sin que hayamos tenido que gastar un solo ergio de energía.

Entre la miríada de asteroides que orbitan el Sol en el Cinturón, hemos visto que hay de muchos tipos, dependiendo de su origen y evolución. Aunque no sea un gran porcentaje de ellos, como dijimos, sigue habiendo muchísimos miles de asteroides metálicos, que provienen probablemente del núcleo de objetos mayores. El propio Sistema Solar ha “extraído” las partes más valiosas de esos objetos para nosotros, con lo que podemos acceder a metales pesados sin necesidad de realizar grandes excavaciones, sino a ras de superficie. Esto no significa que no haga falta energía para extraer los metales, pero sí que pasa de ser una empresa ingente a convertirse en algo relativamente sencillo.

El caso de los asteroides ricos en hielo de agua es diferente, ya que se trata de una sustancia mucho menos densa y más fácilmente accesible. Sin embargo, es una fuente de combustible que no puede ser despreciada, especialmente si pensamos en estas “gasolineras espaciales” que conecten el Sistema interior con el exterior. Ya hablamos del contenido en hielo de Ceres, pero muchísimos otros asteroides menores tienen también un porcentaje de hielo nada despreciable.

El H2O contenido en ellos es doblemente valioso: por un lado, utilizando energía es posible disociarla en hidrógeno y oxígeno moleculares, que pueden servir decombustible en el tránsito intrasistema. Esto supone, claro está, utilizar energía para luego recuperarla al combinar el H2 con el O2 de nuevo. De este modo, un asteroide podría ir obteniendo poco a poco energía del Sol mediante paneles, realizar la electrólisis para obtener el hidrógeno y oxígeno del agua, y luego abastecer de combustible a las naves en su tránsito. Es algo así como “condensar” la energía obtenida a lo largo de mucho tiempo para que sea empleada en un tiempo más corto, de manera más intensa.

Por otro lado, si establecemos cualquier tipo de base con seres humanos en el Cinturón, el agua líquida serviría para muchos usos relacionados con la supervivencia de los colonos. Permitiría obtener oxígeno para la respiración y la fotosíntesis de plantas, serviría para regar esas mismas plantas, etc. Pero de la presencia de seres humanos en el Cinturón hablaremos dentro de un momento.

Como puedes ver, hasta aquí hemos hablado de la utilización de los recursos naturales del Cinturón in situ. ¿Qué hay de traerlos hasta la Tierra para utilizarlos aquí? El problema es, entonces, el equilibrio entre el tiempo y la energía que requeriría el transporte frente a los beneficios que supondría disponer de esos recursos en la Tierra. Existen, básicamente, tres enfoques diferentes al respecto:

Es posible que establezcamos minas en los asteroides más ricos, y que luego transportemos los minerales obtenidos hasta la Tierra para que sean procesados aquí. Esta opción sería la que requeriría de una inversión inicial más pequeña, pero supondría un coste de mantenimiento mayor.

Es también posible establecer plantas industriales en los propios asteroides, para que sean capaces de procesar el mineral obtenido. De este modo, exportarían a la Tierra productos manufacturados –la fabricación en ausencia de gravedad tendría sus propias ventajas adicionales–. Dado que, en todos estos asuntos, cada kilo a transportar es crucial, lo ventajoso de esta opción es que la masa de los productos finales sería bastante menor que la de la materia prima, con lo que cada kilo “neto” de material enviado a la Tierra costaría bastante menos que en la primera opción. Por otro lado, nos costaría más tiempo, energía y dinero establecer este tipo de minería, y requeriría de presencia humana con mucha más seguridad –y en mayor número– que la anterior.

Finalmente, sería posible modificar la órbita de uno o más asteroides hasta ponerlos a orbitar la Tierra, como “mini-satélites” de nuestro propio planeta. De este modo, podríamos luego ir “limpiando” el asteroide a nuestro gusto y emplear los materiales obtenidos para su transporte a la superficie terrestre –idealmente, utilizando un ascensor espacial–, o bien para la fabricación de estaciones o naves en órbita, algo que ya hemos mencionado como inevitable si queremos colonizar el Sistema Solar a gran escala. Evidentemente, la energía inicial requerida para esta última opción sería muchísimo mayor que en los dos casos anteriores, como también lo sería la total, ya que se transportaría “morralla” que no nos hace falta para nada, pero una vez en órbita el transporte sería mucho más rápido. Además, nada impide realizar una de las dos operaciones anteriores durante el trayecto — el coste energético de cada viaje sería menor según el asteroide se acercase a nuestra órbita hasta la llegada.

Una ventaja poco evidente de esta última opción –que es, sin duda, la más ambiciosa– es la posibilidad de establecer turnos cortos de trabajo en el asteroide. Porque, avezado y paciente lector de El Tamiz, seamos honestos: ¿te gustaría pasar años en un asteroide? No, a mí tampoco. Tienen casi todos los problemas que hemos mencionado ya a lo largo de la serie: no disponen de un campo magnético que proteja a sus ocupantes, tienen una gravedad minúscula, no tienen atmósfera… Vivir en uno de ellos supondría, básicamente, vivir en una nave espacial más o menos grande de manera continua, o en un conjunto de túneles que son simplemente una gran nave espacial sin gravedad. Y eso no es fácil, ni fisiológica ni psicológicamente.

Esto significa que es muy probable que nunca colonicemos el cinturón de manera masiva. Es casi seguro que encontraremos otros lugares más agradables en los que expandirnos. Los habitantes del Cinturón –y estoy convencido de que los habrá– serán probablemente muy pocos, científicos y técnicos que operen las instalaciones necesarias para los fines que se tercien en su momento. Pero cualquier tránsito energéticamente razonable hasta el Cinturón requiere un tiempo muy largo, con lo que si tienes la fortuna (o desgracia) de que te destinen a Kleopatra, por ejemplo, es muy probable que sea al menos durante un año o dos.

La lógica consecuencia de esto es que debemos intentar que el número de seres humanos allí sea el mínimo posible. Las buenas noticias son que, para cuando el establecimiento de bases permanentes en el Cinturón sea técnicamente atacable –especialmente bases industriales o de abastecimiento–, es razonable pensar que nuestra robótica habrá avanzado lo suficiente como para que algunas de ellas puedan funcionar sin presencia humana. Algunas de las tareas necesarias serán lo suficientemente sencillas como para que sean realizadas de forma automática o semiautomática, con visitas periódicas de equipos de mantenimiento y reparación.

Pero la ventaja a la que me refería de traer un asteroide hasta la órbita terrestre es precisamente ésa: en unas horas, el equipo de mineros o técnicos podría estar en casa. De ese modo podrían establecerse turnos de trabajo de semanas o meses, algo parecido a lo que sucede hoy mismo con la Estación Espacial Internacional, y no tendríamos que temer por la cordura de los desgraciados que trabajasen allí.

Una opción energéticamente más asequible que la tercera que he mencionado supone salirse un poco del reino de este artículo: el Cinturón es una concentración relativamente grande de asteroides, pero ya hemos dicho que de vez en cuando alguno “cae” hacia regiones interiores del Sistema Solar. Una vez más, ¿por qué gastar enormes cantidades de energía cuando la propia dinámica del Sistema ha hecho el trabajo gratis? Existen multitud de NEOs (Near Earth Objects, Objetos Cercanos a la Tierra) que han modificado su trayectoria hasta “rozar” nuestro planeta de vez en cuando, y muchos de ellos son asteroides.

Casi siempre que oímos hablar de estos objetos cercanos pensamos en catástrofes, dinosaurios extintos y apocalipsis pero, ¿debemos ignorar esta fuente de material a la puerta de nuestra casa? ¡No, por Tutatis!

No, en serio… no debemos olvidarlo, por ejemplo, por 4179 Tutatis. Se trata de un asteroide que pasó en 2004 a tan sólo 0,01 UA de la Tierra (unas cuatro veces la distancia a la Luna, que se dice pronto). 4179 Tutatis tiene una masa de unos cuarenta billones de kilos y unos 4,5×2,4×1,9 km y, aunque no se trata del objeto ideal, por la excentricidad de su órbita y su pequeña densidad, debería darte una idea de lo cerca que tenemos diversas “rocas espaciales” listas para ser exploradas y, tal vez, explotadas.

4179 Tutatis (NASA).

Cualquiera que sea la opción que elijamos para transportar el resultado de la minería, para obtener el mineral disponemos (como siempre, de manera abyectamente simplificada) de dos opciones. Si elegimos bien el asteroide –por ejemplo, uno que tenga metales pesados en la superficie o muy cerca de ella–podríamos “pelar” el asteroide como si fuera una manzana. De un modo relativamente barato iríamos obteniendo mineral y procesándolo según se va eliminando la corteza del asteroide, revelando poco a poco capas más y más profundas que serían explotadas cuando la primera se hubiera completado. Haciéndolo con cuidado podríamos mantener el centro de masa del asteroide más o menos estable, de modo que no se produjeran modificaciones en su movimiento de rotación ni su estructura.

Porque no podemos olvidar algo de lo que ya hablamos en su momento: los asteroides (excepto 1 Ceres) no se mantienen unidos por equilibrio hidrostático, sino por fuerzas de cohesión entre las rocas, el hielo, etc. Es decir, no es lo mismo hacer un agujero en un asteroide que en la Tierra. Algunos de ellos son más “sólidos”, otros menos, pero nunca habría que olvidar las posibles consecuencias de modificar la estructura y la distribución de masa del asteroide.

Afortunadamente, la minúscula gravedad de la mayor parte de ellos haría el equivalente al colapso de una mina imposible… pero podrían pasar cosas aún peores. 4179 Tutatis, por ejemplo, parece estar compuesto de dos cuerpos diferentes que quedaron pegados en una colisión. Si se excavase y eliminase una parte del asteroide que afectase a su estabilidad, podría partirse y el resultado sería, potencialmente, mucho peor que un colapso en una mina. Una vez más, si tenemos que enviar personas a hacer estas cosas, no envidio su trabajo en absoluto.

La segunda opción sería la más ventajosa precisamente en el caso de asteroides menos densos: hacer un túnel a lo largo de una veta de mineral, “ahuecando” el asteroide. En vez de atacarlo como si fuera una manzana, lo haríamos como si fuera una aceituna a la que queremos quitarle el hueso. Esto sería un enfoque particularmente interesante si no queremos sólo obtener mineral, sino establecer una base de buen calado en el asteroide. Una vez vaciado, se convertiría en una “nave espacial natural”. Sí, haría falta recubrir las paredes, presurizar todo el complejo de túneles, etc., pero el coste relativo al volumen disponible sería irrisorio comparado con una estructura comparable construida artificialmente.

No quiero terminar este artículo sin pararme en los aspectos éticos del asunto. Creo que ha quedado claro que, con tiempo y ganas, es posible explotar los recursos naturales del Cinturón, y es beneficioso hacerlo para la especie humana en su conjunto (otra cosa es cómo se haría, respecto a lo cual tengo mis dudas, pero bueno). Es decir, que podemos obtener beneficio de explotar el Cinturón. Ahora bien, ¿debemos hacerlo?

A esto debe responder cada uno en conciencia, desde luego. Mi opinión personal, que ni siquiera puedo justificar de una manera racional, es que sí debemos hacerlo. Ya hemos discutido a lo largo de la serie el dilema de modificar el Sistema Solar o no hacerlo de manera global, y creo que no hay una mejor apuesta de supervivencia de nuestra especie a largo plazo. Pero esto no quiere decir que no haya líneas que no me gustaría cruzar.

El ejemplo más claro que se me ocurre es 1 Ceres. Es posible, como ya hemos dicho, que haya vida microbiana en este planeta enano. Es casi seguro que, si establecemos una industria minera en Ceres, la vida sufra cambios o sea destruida. Por lo tanto, creo que, hasta que estemos razonablemente seguros de que ahí no hay nada, es mejor evitar 1 Ceres: al fin y al cabo, tenemos multitud de otros lugares en el Cinturón con composición similar y que pueden proporcionarnos beneficio sin poner en riesgo la vida.

Dicho esto, tampoco creo que haya que pasarse: si nuestra supervivencia exigiera destruir la vida microbiana de Ceres, ¡a destruir se ha dicho! Ya sé que esto suena fatal y que puedes pensar que soy un monstruo –y tal vez lo sea–. Pero no creo que se dé el caso, de modo que, incluso si existe vida allí, podemos expandirnos y asegurar nuestro futuro sin destruir nada simplemente eligiendo otros lugares.

En la próxima entrada de la serie abandonaremos esta “zona de transición” y llegaremos por fin a las regiones exteriores del Sistema Solar. Hablaremos del primero y mayor de los gigantes gaseosos: Júpiter.