La arquitectura espacial para asentamientos humanos en el espacio profundo es un campo relativamente reciente, complejo y desafiante que requiere la consideración de múltiples aspectos, una serie de retos únicos, incluidos la microgravedad, la radiación, el suministro de alimentos y agua, y la salud física y mental de los habitantes. Los arquitectos espaciales se enfrentan al desafío de diseñar estructuras que deben ser lo suficientemente resistentes para proteger a los humanos de los peligros y hostiles condiciones del espacio profundo, deben proporcionar un entorno habitable para los tripulantes y colonizadores; además deben ser lo suficientemente cómodos y seguros para que los humanos vivan y trabajen en ellos durante períodos prolongados. Los ingenieros aeroespaciales y arquitectos espaciales están desarrollando tecnologías para abordar estos desafíos que permitan a los humanos vivir y trabajar de forma segura y cómoda en el espacio profundo. La arquitectura espacial es un campo dinámico que está en constante evolución, en el que los arquitectos espaciales hallarán nuevas formas de crear estructuras que ocupen y exploren el espacio para la generación interestelar. A medida que la tecnología espacial continúa desarrollándose, es probable que veamos avances significativos en este campo en los próximos años.
Los antecedentes de la arquitectura espacial se pueden dividir en dos categorías principales: arquitectura terrestre vanguardista, incluye estructuras que se encuentran en la superficie de la Tierra, ejemplos de arquitectura moderna incluyen el Burj Khalifa en Dubái, el Centro Pompidou en París, entre muchas otras edificaciones innovadoras y futuristas. La arquitectura espacial, incluye estructuras que se encuentran fuera de la atmósfera terrestre, ejemplos laboratorios y estaciones espaciales como la Estación Espacial Internacional (EEI), bases lunares y planetarias, como la proyectada Base Lunar Artemis, naves y satélites, entre otros.
La arquitectura espacial ha logrado avances significativos en las últimas décadas, la EEI es el ejemplo de laboratorios y hábitats que alberga a astronautas de todo el mundo en un complejo edificio espacial. El siguiente paso natural para la arquitectura espacial es el desarrollo efectivo de hábitats lunares y marcianos seguros y confortables. La NASA, la CNSA y Roscomos, ahora la India y Japón planean construir sus respectivas bases lunares permanentes, lo que representa el primer paso de la futura exploración humana de la Luna y posteriormente Marte, asteroides y otros cuerpos celestes como parte de la economía espacial, utilización de recursos in situ (ISRU) en la nueva carrera espacial (NCE) y el New Space.
Los primeros asentamientos humanos en el espacio profundo, la Luna, probablemente serán pequeños y aislados. Sin embargo, a medida que la exploración espacial se vuelva más común, es probable que estos crezcan en tamaño y complejidad. Los arquitectos espaciales tendrán un papel importante que desempeñar en el diseño de estos asentamientos, para garantizar que sean seguros, habitables y sostenibles.
Actualmente, existen diversos enfoques en la arquitectura espacial para los asentamientos humanos en el espacio profundo. Uno de los enfoques más comunes es el uso de módulos prefabricados que se pueden ensamblar en órbita, estos hábitats se construyen en la Tierra y luego se transportan al espacio, pueden ser más eficientes en términos de costos (es relativamente económico) y tiempo que los hábitats modulares, pero pueden ser más difíciles de adaptar a las necesidades específicas de los ocupantes. Otro enfoque es la impresión 3D que utiliza materiales para crear estructuras en el lugar, este enfoque es más complejo, pero tiene el potencial de crear estructuras más fuertes y duraderas. La NASA y AI Space Factory desarrollan LINA (Lunar Infrastructure Asset), una base lunar de avanzada impresa en 3D in situ que protege a los astronautas en misiones críticas en la Luna. El proyecto forma parte del Relevant Environment Additive Construction Technology (REACT), una colaboración de varios años de la Misión Artemis para desarrollar tecnologías destinadas a construcciones en la superficie lunar para el regreso de la humanidad a la Luna. Una de las soluciones más prometedoras, tercer enfoque, son los hábitats inflables, se trata de estructuras ligeras y flexibles que se pueden inflar en el espacio, son resistentes a la radiación y pueden proporcionar un entorno habitable para los pobladores. Un cuarto enfoque es el uso de hábitats modulares, estos hábitats se pueden ensamblar en órbita o en el sitio y se pueden adaptar a las necesidades específicas de los ocupantes, por ejemplo, un hábitat modular podría usarse para albergar a una tripulación de astronautas en una misión a Marte, o podría usarse para establecer una colonia permanente en la Luna y puede adaptarse fácilmente a diferentes entornos planetarios. El quinto enfoque se basa en el uso de materiales naturales ISRU, de la luna o roca marciana, este es el más desafiante, pero tiene el potencial de crear estructuras más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. Independientemente del enfoque que adopten los ingenieros aeroespaciales y arquitectos espaciales, deben tener en cuenta una serie de factores al diseñar asentamientos humanos en el espacio profundo, por ejemplo:
Las condiciones ambientales, las estructuras deben poder soportar las duras condiciones del espacio profundo, como la radiación, el vacío y las temperaturas extremas. El soporte vital, las estructuras deben proporcionar un entorno habitable para los humanos, con aire, agua, alimentos, protección contra las cambiantes temperaturas y la radiación. El espacio interior, las estructuras deben proporcionar suficiente espacio para que las personas vivan y trabajen cómodamente. El sistema de transporte, para transportar a los pobladores, las estructuras deben ser transportadas a su ubicación definitiva y los suministros constantes al asentamiento. Estos sistemas deben ser seguros, eficientes, confiables y capaces de operar en las condiciones hostiles del espacio exterior.
Los ejemplos recientes como la primera misión comercial privada europea que arribó a la EEI -el pasado sábado 20 de enero- a bordo de una nave Dragon, la misión Ax-3, tercera de la empresa americana Axiom Space (creada en 2016), en sociedad con la NASA, avanza en la utilización privada de la EEI en esta nueva era encaminada a crear un mercado emergente sólido y sostenible de actividades comerciales en la órbita baja terrestre (LEO), desde el turismo hasta la manufactura. Este fue el quinto vuelo del propulsor de primera etapa (Falcon 9) y el tercero de la nave espacial Dragon, con capacidad para 7 pasajeros y transporte de una carga significativa. Axiom Space planea operar su propia estación espacial, que comenzará a construir como parte de la EEI, con el lanzamiento de su primer módulo en 2026. Estas misiones privadas (Commercial Lunar Payload Services – CLPS) se realizan en colaboración con la NASA, que cobra a Axiom Space por el uso de la EEI. La estación espacial privada de Blue Origin (Jeff Bezos) Orbital Reef, segunda fase de su proyecto privado para el espacio, después de su plan de turismo espacial, está concebida como un centro de investigación y desarrollo industrial empresarial en el espacio, para instituciones, agencias espaciales y empresas privadas donde podrán desarrollar nuevos productos. Blue Origin colabora con Sierra Nevada y los cohetes de ambas empresas servirán como transporte de carga y pasajeros hacia Orbital Reef. Al margen de las grandes agencias e.g. NASA, ESA, CNSA, JAXA o Roscosmos, Orbital Reef, funcionará como laboratorio para empresas e instituciones que desarrollen iniciativas científicas y tecnológicas y no cuenten con los recursos de las grandes agencias. En la nueva carrera espacial las estaciones espaciales privadas en órbita serán clave en la exploración y explotación de la economía espacial y cislunar. China está ya construyendo la propia, Rusia dejó la EEI y la NASA prevé continuar en el esquema de colaboración público privada iniciado con SpaceX y otras compañías con las que desarrolla proyectos y estaciones espaciales.
Más allá de estas evidentes obras arquitectónicas en ciernes, hoy la arquitectura espacial ya no se limita a estaciones espaciales orbitales, al grado de que arquitectos de la talla del británico Norman Foster y el indio Amey Kandalgaonkar (basado en Vancouver, Canadá y quien diseñó una vivienda en forma de OVNI sobre un cráter marciano), se inspiran en el espacio exterior para concebir sus nuevos proyectos, ahora que crear diseños en entornos extraterrestres es un gran reto, todos ellos cuentan con diseños que maravillan e impresionan a cualquier equipo de ingeniería y arquitectura espacial. El estudio americano de arquitectos SOM (Skidmore, Owings & Merrill), en conjunto con la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT) trazaron su proyecto Moon Village y lo proyectaron en la Luna como un asentamiento humano permanente, a partir de una ciudad conformada por módulos inflables individuales presurizados que se expanden con cubiertas protectoras de regolito resistentes a las temperaturas extremas, la radiación solar y el polvo. En 2015, Norman Foster diseñó Mars Habitat (no confundir con la estación análoga en Brasil Hábitat Marte) un proyecto de alojamiento en Marte en una superficie de 93m2 en la que, a través de módulos de interconexión entre ellos, se puede construir un pragmático espacio interior habitable por astronautas; considerado una aportación a la arquitectura espacial, premiado por la NASA.
Por su parte, el grupo danés SAGA Space Architects, en conjunto con D-MARS, crearon el proyecto Mars Lab, un sencillo hábitat -estación análoga- en el desierto de Negev en Israel, para vivir la experiencia simulada de las extremas condiciones del planeta Marte. OPEN Architecture con su proyecto Mars Case de viviendas en Marte, obtiene el balance entre tecnología y arquitectura, una casa con auto circulación de energía y cero residuos. La construcción consta de un módulo liviano compacto (2.4m x 2.4m x 2m), en el interior, todos los componentes de servicio y los espacios inflables se pueden plegar y almacenar para facilitar su transporte, se trata de un diseño industrial adecuado para satisfacer las necesidades vitales y en cualquier entorno en el mundo y una casa para explorar las posibilidades del futuro; proyectos como Mars One, The Mars Society, Mars City Science y Mars Colonization de ZA Architects tienen ya opciones para evaluar. La española Ana Guerrero, colaboró en la exposición “A Space Saga” (Copenhague 2022-23), sobre una expedición en el norte de Groenlandia de los arquitectos espaciales Sebastian Aristotelis y Karl-Johan Sørensen para probar su prototipo de hábitat espacial LUNARK estación análoga plegable (una empresa emergente en la arquitectura espacial). La misión de 60 días, sirvió para poner a prueba aspectos determinantes para la habitabilidad del ser humano fuera del planeta -como el aislamiento prolongado en espacios reducidos y la convivencia en condiciones extremas-. La exposición destacó la gran importancia que tiene la exploración espacial en la mejora de la vida de las personas en nuestro planeta. Otras empresas como Spacecraft Architektur y su Moonwalker: Lunar Base Moon design studio, Gensler, Woods Bagot, Rat[LAB] y AI SpaceFactory (ganadora de una competencia de la NASA con el proyecto Marsha hábitat de impresión 3D) también opinan sobre los proyectos de arquitectura espacial. Actualmente, el directorio de arquitectos espaciales del sitio spacearchitect.org/members asciende a 76 arquitectos espaciales de diferentes latitudes y creciendo. Sin duda, la inspiración en el espacio abrirá nuevas posibilidades en la arquitectura, a través de proyectos en los que la imaginación es ya la esencial protagónica.
Además de arquitectos visionarios y los grandes estudios de arquitectura, también algunos estudiantes han incursionado en proyectos de arquitectura espacial, un estudiante de maestría en Arquitectura de la Universidad Politécnica de Valencia, planteó en su proyecto final un innovador concepto de viviendas denominado Marte. La próxima Utopía, se trata de estructuras construidas a partir de impresión 3D mediante ISRU e hidrógeno como barrera anti radiación. También existen iniciativas independientes como Arech en Chile y Artificial Gravity Space Stations en EE.UU.
La ingeniería aeroespacial y la arquitectura espacial son dos campos estrechamente relacionados que se concentran en el diseño, el desarrollo y la construcción de estructuras que operan en el espacio. La ingeniería aeroespacial se ocupa principalmente de los aspectos técnicos y científicos del diseño de vehículos espaciales, mientras que la arquitectura espacial se centra en los aspectos estéticos, funcionales y humanos del diseño de estructuras espaciales. Los ingenieros aeroespaciales proporcionan a los arquitectos espaciales los conocimientos necesarios para diseñar estructuras que sean seguras, eficientes y capaces de soportar las difíciles condiciones del espacio exterior. Los arquitectos espaciales, a su vez, apoyan a los ingenieros aeroespaciales a crear diseños que sean atractivos y funcionales para sus habitantes. Los arquitectos espaciales trabajan con ingenieros aeroespaciales para diseñar estaciones espaciales y bases lunares. Los ingenieros aeroespaciales utilizan los principios de la arquitectura para diseñar la forma y estructura de los vehículos espaciales. Por ejemplo, la forma aerodinámica de un cohete ayuda a reducir la resistencia del aire y a mejorar la eficiencia. Los fundamentos científicos que sustentan la arquitectura espacial son los mismos que los de la arquitectura terrestre, pero con algunas diferencias importantes. En el espacio, los arquitectos deben tener en cuenta las fuerzas gravitatorias, la radiación, el vacío y otros factores que no existen en la Tierra, por lo que las estructuras deben ser capaces de soportar microgravedad, radiación, vacío, y ser cómodas y habitables para los humanos. Los ingenieros aeroespaciales y los arquitectos espaciales trabajan conjuntamente para diseñar satélites, pequeños y ligeros, para lanzarlos de forma eficiente al espacio. Con el continuo avance de la exploración espacial, la relación entre ingeniería aeroespacial y arquitectura espacial seguirá creciendo. A medida que los humanos se embarcan en misiones más largas y complejas al espacio, se producirá una evolución en la arquitectura espacial hasta ahora concentrada en soluciones de ingeniería (estaciones orbitales, vehículos de exploración, etc.), se generarán diseños innovadores y creativos, seguros, eficientes y habitables para turistas, exploradores, empresarios y colonizadores espaciales.
En el escenario de la NCE catalizado por factores como el disruptivo desarrollo de la tecnología espacial (democratización de acceso al espacio, cohetes reutilizables, nuevos propulsores, etc.), el crecimiento poblacional, la seguridad alimentaria, el cambio climático, la minería y el turismo espacial, se identifican algunos desafíos importantes que deben resolverse de manera eficiente para el desarrollo de la arquitectura espacial en el futuro inmediato, entre los que destacan: la construcción en microgravedad y con regolito; el suministro y reciclado de agua potable; energías limpias y renovables (solar, eólica y nuclear); ambientes hostiles extremos (radiación y altas y bajas temperaturas); 0% desechos y su reciclado sostenible (los asentamientos humanos, lo veremos en una colaboración subsecuente, tendrán que evolucionar como Humanidad 2.0 y modificar su mentalidad de consumo derivada del modelo económico y social en la Tierra adaptando la economía circular); sistemas óptimos de construcción robotizada rentable basada en ISRU e IA; un diseño arquitectónico enfocado en el bienestar humano a partir de la salud sociopsicológica debido a que el entorno de aislamiento produce enfermedades fisiológicas y psicológicas; los recursos materiales y energéticos son limitados en el espacio exterior, las edificaciones espaciales deben ser diseñadas para ser eficientes en el uso de los recursos.
Los arquitectos espaciales jugarán un papel fundamental en la NCE, el desarrollo de la ciencia y la tecnología posibilita que ya no se concentren únicamente en naves y estaciones espaciales, y que los primeros prototipos de edificios, cápsulas herméticas y sistemas sostenibles para otros planetas, adaptándose a las nuevas condiciones de temperatura, gravedad, presión o radiación, sean ya una realidad. La arquitectura espacial se encuentra en apogeo debido a la NCE, en la que los viajes serán más largos y numerosos, el espacio ya no será exclusivo para astronautas y habrá cada vez más turistas espaciales. Los planes de las bases lunares como plataforma o soporte logístico y técnico para viajes más largos (a marte, por ejemplo) perfilan la relevancia de la arquitectura espacial en los planes de exploración del espacio profundo.
Algunos de los beneficios potenciales de establecer colonias en la Luna y Marte incluyen la exploración y nuevos descubrimientos sobre su geología y atmósfera; iniciativas científicas para estudiar la gravedad, la radiación y otros fenómenos que son difíciles o imposibles de estudiar en la Tierra; generación de nuevas oportunidades comerciales, derivadas de la extracción de recursos (ISRU), como agua, minerales y metales; contar con un posible refugio en caso de ocurrir un evento catastrófico en la Tierra. Sin embargo, también existen desafíos que deben superarse para establecer colonias en la Luna y Marte, tales como el alto costo de establecer asentamientos humanos en la Luna y Marte, que requiere de grandes inversiones en infraestructura y desarrollo de nuevas tecnologías; los humanos tendrán que adaptarse a los desafíos de la salud física y psicológica de vivir en la Luna y Marte, que incluyen la radiación, la microgravedad y la falta de oxígeno, así como el aislamiento y el estrés.
A pesar de estos desafíos, hay muchos motivos para ser optimistas sobre las perspectivas de los asentamientos humanos fuera de la Tierra. La tecnología está mejorando constantemente, y el interés público en la exploración espacial está aumentando. Es probable que veamos avances significativos de la arquitectura espacial en los próximos años, que hagan más factibles los asentamientos humanos en la Luna y Marte. En la actualidad, hay varias organizaciones que están trabajando para establecer colonias en la Luna y Marte. La NASA planea enviar humanos a la Luna en 2025, y tiene la intención de establecer una presencia permanente en la Luna para 2028. SpaceX también tiene planes para enviar humanos a la Luna y establecer una colonia en Marte en la década de 2030. Sin duda, los asentamientos humanos en la Luna y Marte serán una realidad en el futuro cercano y tendrán un impacto significativo para la humanidad desde diversos ámbitos.
Este 2024, la Fundación Acercándote al Universo (FAU), la comunidad espacial más importante de América Latina, en su 3er Congreso, además de la competencia anual “Emprendimientos Espaciales Juveniles” (Shark Tank del espacio), estará convocando a relevantes actores en la arquitectura espacial para analizar las tendencias actuales y perspectivas del sector, durante el segundo semestre del año. En breve se publicará el Call for papers y se ampliará la información.
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