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Proyecto para construir espejos y persianas gigantes en el espacio para regular el clima de la Tierra, evitar el Calentamiento Global, enfriar Venus y Calentar Marte.

Creada29-06-2015
Modificada18-09-2016
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Diciembre2

Espejos en el Cielo
Persianas en el Sol 

La Tierra es el planeta en que vivimos.

Reúne muchas características que hacen posible nuestra existencia.

Está a la distancia adecuada del Sol, fuente de luz y calor, para que la superficie no sea ni excesivamente fría ni demasiado caliente.

Su núcleo más interno incorpora gran cantidad de elementos radiactivos que generan bastante calor para mantener fundido el interior del planeta.

La fuerza de atracción de la Luna hace que el núcleo metálico del centro de la Tierra 'ruede' dentro del manto, provocando un potente campo magnético que protege la Tierra de las intensas radiaciones solares y cósmicas y unas corrientes del magma que mantienen en movimiento los continentes, haciendo que en algunas zonas se eleven cordilleras y volcanes que crean nuevas tierras con minerales necesarios para la Vida.

La fuerza de atracción del Sol hace que la Luna orbite alrededor de la Tierra casi en el mismo plano de la eclíptica, la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Y la fuerza de atracción de la Luna hace que el eje de rotación de la Tierra no tenga una deriva caótica, sino que se mantenga siempre con una inclinación de unos 23 grados sobre el plano de la eclíptica.

Durante los últimos 600 Millones de años, estas condiciones han permitido la existencia de la Vida en la Tierra.

Casi siempre.

Tierra Peligrosa

De vez en cuando siguen cayendo asteroides a la Tierra.

Al principio de su historia, hace 4 Ga, caían cada año varios asteroides gigantes, de más de 1 Km. Cada vez son menos frecuentes, pero aún hoy en día siguen cayendo varios cada pocos millones de años, sin que sepamos dónde o cuándo caerá el próximo.

Los movimientos internos de la Tierra producen frecuentes erupciones volcánicas, y de vez en cuando se producen algunas tan potentes que ponen en peligro la existencia de numerosas especies. La última supererupción, hace 74.000 años, casi aniquila a los primeros miembros de la especie Homo Sapiens. Quizás existían ya un par de millones de homo sapiens viviendo en África y Asia, pero tras la erupción del Toba apenas sobrevivieron unos pocos miles de habitantes en todo el planeta.

Aún sin contar con esas grandes catástrofes, estamos al albur de otros muchos peligros.

A largo plazo, el Sol varía su intensidad, se va haciendo cada vez más caliente y algún día, dentro de unos 500 o 1.000 millones de años, hará imposible nuestra supervivencia en la Tierra.

La Luna se está alejando de la Tierra, muy despacio, pero de forma inexorable. Dentro de varios cientos de millones de años estará tan lejos que su fuerza podría no bastar para mantener estable el eje de rotación de la Tierra y éste empezará a tener una deriva aleatoria que hará la superficie de la Tierra inhabitable durante períodos de cientos de miles de años.

En la deriva del Sistema Solar alrededor de la galaxia, a veces atravesamos los brazos espirales y durante esos períodos recibimos más rayos cósmicos que provocan más nubes y enfrían la Tierra. Y cuando estamos entre dos brazos galácticos, en una zona con menor densidad estelar, recibimos menos rayos cósmicos, se forman menos nubes y la Tierra se calienta.

A medio plazo, la órbita de la Tierra no es totalmente regular, sufre variaciones periódicas que a veces hacen que recibamos más o menos calor del Sol durante períodos de cientos de miles de años.

Desde hace 2 millones de años estamos en un período glacial, bastante más frío que lo habitual, con breves períodos cálidos de unos 10 o 15 mil años cada 100.000. Ahora mismo estamos en uno de esos breves períodos cálidos.

A largo y medio plazo estamos expuestos al albur de la climatología de la Galaxia y del Sistema Solar.

A corto plazo la situación es más estable, pero tampoco demasiado.

Hay zonas de la Tierra que se calientan de forma excesiva, otras son demasiado gélidas.

Hay zonas en las que llueve demasiado mientras que otras se agostan en una mortal sequía.

Todos los años hay huracanes y tormentas que ponen en peligro ciudades y cosechas, provocando graves tragedias humanas.

Los frecuentes terremotos y los miles de volcanes que hay en la Tierra provocan de vez en cuando graves catástrofes, destruyendo ciudades y gran cantidad de vidas.

Y en un mundo cada vez más dependiente de la tecnología, las erupciones solares pueden provocar la destrucción de las redes eléctricas y de comunicaciones de extensas zonas, con daños incalculables para la Humanidad.

No todos, pero sí parte de esos daños, pueden verse aliviados en un plazo relativamente corto mediante un plan que permita minimizar esos daños y ayudar a las labores de rescate y reconstrucción de las zonas asoladas por una catástrofe.

El Plan Espejo Solar

Espejo Solar sobre la Tierra

Se trata de situar, en órbita alrededor de la Tierra, varios espejos de unos 10 Km².

Estos espejos tendrían varias utilidades.

En condiciones normales permanecerían orientados de tal forma que funcionasen como velas solares. Utilizarían la fuerza de la luz del Sol y el Viento Solar para situarse en órbitas medias, a unos 10.000 Km de la superficie terrestre, fuera de las zonas por las que circulan la mayor parte de los satélites de comunicaciones. Cuando no sea preciso alterar su órbita se situarían de perfil, para no ser empujados por el Viento Solar.

Tras una catástrofe por terremotos, erupciones volcánicas o inundaciones, se orientarán para iluminar durante la noche el terreno afectado y facilitar las labores de rescate y auxilio de las víctimas. Debido a la dispersión de la luz, ésta llegaría a la Tierra en una zona bastante mayor, de unos 100 Km². La luz que llegara a la Tierra tendría la décima parte del brillo de la luz solar, pero sería mucho más intensa que la de la Luna llena, lo que facilitaría las tareas de rescate.

Igualmente, si se producen apagones eléctricos causados por algún accidente o una sobrecarga provocada por una intensa erupción solar.

Cuando los servicios meteorológicos de la Tierra detecten que se van a producir intensas heladas en lugares donde podrían destruir las cosechas, girarían para reflejar los rayos del Sol sobre la zona afectada, evitando las pérdidas de alimentos y la consiguiente catástrofe humanitaria.

También, si se observa que se está formando un huracán o una zona ciclónica que pueda dañar ciudades y cosechas, se pueden orientar para calentar el borde del huracán y, reduciendo la diferencia de temperatura entre el centro y su entorno, debilitar el huracán o incluso desviarlo hacia zonas deshabitadas.

Este sistema también podría usarse para que algunos de los huracanes que suelen nacer en la zona ecuatorial del océano Atlántico puedan desviarse hacia el Sahara y hacer que la humedad descargue en forma de lluvia en zonas desérticas del centro de África.

En resumen, sería una herramienta sumamente útil para evitar o minimizar las catástrofes climáticas más adversas, para facilitar las tareas de rescate y ayuda en caso de catástrofes de otro tipo y, quizás, para mejorar las condiciones climatológicas de algunas zonas desérticas.

Los Medios Técnicos

Actualmente se están fabricando velas solares con el fin de utilizarlas como sistema de propulsión en viajes interplanetarios.

Lámina ArmadaLas velas están hechas de una variedad de PET, un material muy fino, diez veces más que un cabello humano. En su fabricación se insertarán a distancias regulares unas estructuras tubulares que actuarán como armazón. Los tubos son tan finos que en la gravedad de la Tierra no tendrían ningún efecto, pero en la ingravidez del espacio actuarán como un armazón que hará desplegarse las velas por sí solas, sin necesidad de complejas varillas ni extensores.

Cada vela estaría formada por ocho triángulos sujetos por sus vértices centrales al satélite de control que mantendrá una leve rotación para ayudar a mantener planas las velas y podrá hacerlas girar, a cada hoja de forma independiente, para dirigir la luz reflejada del Sol en la dirección deseada.

El tamaño de las hojas puede variar entre unos pocos cientos de metros y varios Km. Para una superficie de 10 Km², que es lo que deseábamos, cada hoja medirá unos 1.800 m de largo.

Las velas se plegarán para que ocupen el menor volumen posible, posiblemente menos que una mochila grande cada una.

La Nave guía dispondrá de ocho brazos, en cada uno de los cuales se colocará el enganche de cada vela.

Una vez en el espacio las mochilas se abrirían de dos en dos, siempre de lados opuestos, y el armazón tubular de las velas las llevaría a extenderse en su máxima longitud.

La nave guía puede disponer de unos pequeños motores iónicos que le permitan cambiar la orientación, bien sea de forma automática para mantener su posición en la órbita, u obedeciendo las órdenes que se le envíen desde la Tierra para dirigir el reflejo de la luz solar hacia el lugar de la Tierra elegido.

El módulo completo cabría en un único cohete o lanzadera que lo enviaría a una órbita baja, unos 500 ó 1.000 Km. Una vez desplegado se orientará para que el Viento Solar lo lleve a su órbita definitiva.

Como en todas las obras humanas, habrá imprevistos, por eso es recomendable probar primero con un modelo reducido, de sólo unos 200 ó 500 metros de diámetro, y una vez veamos los problemas que puedan surgir adaptar los diseños para que el siguiente envío sea el definitivo.

Con una flota de ocho o diez espejos en órbitas adecuadamente estudiadas, podemos garantizar que haya siempre alguno sobre cualquier punto de la cara nocturna del planeta.

Y ojalá que nunca hiciera falta utilizarlos, pero de ser necesario podrían salvar muchas vidas.

Combatir el Calentamiento Global

Cuando se planea una infraestructura global, es necesario ponderar todas las posibles consecuencias, a corto, medio y largo plazo.

Si la Tierra recibe luz solar que normalmente hubiera pasado de largo en dirección a los confines del Sistema Solar, podríamos pensar que eso provocaría un calentamiento de la Tierra.

Evaluemos la magnitud de ese calentamiento.

La superficie de la Tierra es de unos 500 Millones de Km². Al tratarse de una esfera, sólo la mitad de ella recibe luz en un momento dado, pero a la hora de estudiar el calor recibido es mejor calcular, no la superficie de la Tierra, sino la sección perpendicular a los rayos solares.

La Tierra recibe la radiación solar de unos 125 Millones de Km².

La superficie de diez espejos de 10 Km² sumarían unos 100 Km².

Si se diera el improbable caso de que todos tuvieran que orientarse hacia la Tierra, eso haría que ésta recibiera una mayor cantidad de energía solar. Aproximadamente algo menos de una millonésima parte del calor habitualmente recibido por la Tierra.

¿Haría falta tomar alguna medida para compensar ese exceso de calor?

Con toda seguridad, no.

Pero desde hace varias décadas hay una alarma generalizada por los efectos que podría provocar en la Tierra un Calentamiento Global.

Hasta hace unos veinte años el problema se llamaba así: Calentamiento Global. Gran cantidad de científicos y políticos escribían cientos de artículos cada año avisando de las catástrofes que se avecinaban debido al imparable Calentamiento Global que estaba deteriorando el clima de la Tierra. La expresión Calentamiento Global se reproducía con asiduidad en los titulares de periódicos y revistas científicas, proponiendo las más diversas soluciones para evitar el Calentamiento Global.

Perdonad la insistencia en recalcar la expresión Calentamiento Global. Con ello quiero haceros notar la pertinaz insistencia de los medios de comunicación que durante una época TODOS los días, y el de enmedio también, en diarios, revistas, telediarios, reportajes y tertulias nos bombardeaban con la dichosa expresión. La psicosis llegó a tal extremo que un día en el bar vi a unos vecinos hablando del Calentamiento Global... ¡durante el descanso de un partido de fútbol!

A partir de 1.998, sin embargo, las temperaturas dejaron de subir durante varios años seguidos. Eso y el hecho de que algunas conferencias para planear estrategias para combatir el Calentamiento Global tuvieran que cancelarse debido a olas de frío que obligaron a cerrar aeropuertos en las ciudades donde se iban a celebrar, con la consiguiente mofa y befa de algunos medios de comunicación, hizo que los integrantes de estas organizaciones dejaran de referirse al Calentamiento Global y empezaran a llamarlo Cambio Climático.

Realmente, fue una buena idea. Si quieres combatir el Calentamiento Global pero una conferencia se tiene que interrumpir por culpa del frío, haces el ridículo.

Pero si lo que combates es el Cambio Climático entonces puedes decir «¿Lo veis?» tanto si la conferencia coincide con unas heladas, ventiscas, inundaciones, sequías u olas de calor.

Además, por mucho que dijeran los algoreros (seguidores de Al Gore, el político reconvertido en profeta agorero del Calentamiento Global), el Calentamiento Global podría detenerse de forma natural dejando sin trabajo a todos sus profetas.

Pero el Cambio Climático no. Si luchas contra el Cambio Climático siempre tendrás trabajo, porque el Clima cambia. Siempre ha cambiado y siempre cambiará.

Para saber más: El Clima y el Cambio Climático

La Tierra ha pasado por épocas mucho más frías y otras más cálidas que la actual.

Realmente, la temperatura de la Tierra desde hace unos 600 Millones de años ha sido el 70% del tiempo unos ocho o diez grados mayor que en la actualidad. Y el 30% del tiempo ha sido similar o algo más fría que la actual. Casi todo el tiempo del reinado de los dinosaurios la temperatura de la Tierra ha sido unos 10 grados más cálida que la actual.

Y en ambas situaciones la Vida ha sobrevivido y prosperado.

¿Qué ocurrirá en el futuro?

La verdad es que nadie lo sabe, aunque los algoreros afirman que va a ser algo terrible y es necesario aportar millonarias subvenciones a las instituciones en las que ellos trabajan para evitar el Cambio Climático.

Yo no lo veo tan claro, pero, por si acaso, hay algo muy sencillo que podríamos hacer.

Persianas en el Sol

De la misma forma en que podemos instalar espejos en el cielo, alrededor de la Tierra, también podemos fabricar sombrillas similares para situarlas entre el Sol y la Tierra y disminuir de esa forma la cantidad de luz y calor que recibimos del Sol.

Puntos de LagrangeEn todos los sistemas orbitales donde un cuerpo orbite alrededor de otro, hay cinco puntos en los que las fuerzas gravitatorias de ambos cuerpos se equilibran, permitiendo que un satélite, una nave o una estructura situadas en esos puntos mantenga una posición relativa estable respecto a ambos cuerpos. Esos cinco puntos se conocen como Puntos de Lagrange.

Por regla general los cinco puntos son nombrados por números de 1 a 5, pero nunca recuerdo cuál es cual, así que prefiero usar una denominación más descriptiva, como Puntos de Lagrange Interno, Externo, Opuesto, Anterior y Ulterior, usando como abreviatura la inicial correspondiente.

En el sistema Tierra-Luna existen cinco puntos de Lagrange. También en el sistema Sol-Tierra, o en cualesquiera dos cuerpos que orbiten el uno alrededor del otro.

Los Puntos de Lagrange Anterior y Ulterior son puntos de equilibrio estable. Cualquier cuerpo situado en ellos tiende a quedarse, resistiendo cualquier perturbación gravitatoria que no sea demasiado intensa. Haría falta una perturbación bastante grande para sacarlos y de hecho es frecuente encontrar asteroides naturales en los puntos de Lagrange Anterior y Ulterior de varios planetas y satélites. Son los asteroides y satélites conocidos como Troyanos.

Los otros tres puntos, Interno, Externo y Opuesto, situados en el eje que forman los dos planetas, son puntos de equilibrio inestable. En ellos no existen fuerzas que tiren en ninguna dirección dentro del sistema, pero cualquier mínima perturbación provocará que el cuerpo experimente una deriva que lo irá alejando de ellos. Sin embargo hace falta ejercer una fuerza muy pequeña para volver al punto de equilibrio.

Los puntos Interno y Externo del Sistema Sol-Tierra están ocupados en este momento por varios satélites artificiales, entre ellos el SOHO, un observatorio solar, y el WMAP, que estudia el Fondo de Microondas del Universo.

En el punto de Lagrange Interno del sistema Sol-Tierra, a 1'5 Gm de la Tierra en dirección al Sol, unas cuatro veces más lejos de la órbita de la Luna, podemos instalar varias sombrillas, tal como los espejos antes mencionados, con capacidad de extenderse para reducir la fuerza de la radiación solar.

No hace falta cubrir TODO el disco solar, sólo un 1%. Para ello haría falta construir una extensión mucho más grande que la de los espejos.

El disco solar tiene un diámetro de 1'4 Gm. Para tapar un 1% de su superficie habría que cubrir un disco de 140 Mm de diámetro. El Sol está a 150 Gm de la Tierra, pero a 1'5 Gm de distancia, 100 veces más cerca que el Sol, el tamaño de las persianas debería tener un diámetro cien veces menor, 1'4 Mm = 1.400 Km. En total, las persianas deberían tener una superficie de algo más de un millón y medio de Km². Si usamos módulos como los que hemos descrito para construir los espejos, hablamos de unos 150.000 módulos similares, situados en una estructura que los mantenga fijos entre la Tierra y el Sol. Pero si las velas son más grandes, por ejemplo de 10 Km de radio, bastarían unas 6.000.

Persianas en el Sol para evitar el Calentamiento Global

No conviene que ese disco sea totalmente opaco, sino que es preferible dejar un cierto margen entre cada sombrilla. Como a simple vista no podemos mirar el Sol, para nosotros el disco sería invisible. Solo los telescopios que miren al sol podrían verlo.

El punto de equilibrio gravitatorio entre el Sol y la Tierra está en una posición más o menos fija, pero no respecto a la Tierra, sino al Baricentro, el Centro de Gravedad de la Tierra y la Luna. Este centro de gravedad está en el interior de la Tierra, a unos 4.500 Km de su centro en dirección a la Luna. Eso significa que conforme la Luna orbite alrededor de la Tierra, veremos el disco desplazarse hacia los lados, sin llegar en ningún caso más que a dos tercios de la distancia que separa el centro del borde solar. Según la Luna esté por encima o por debajo del ecuador terrestre, también habrá un ligero desplazamiento hacia el Norte o el Sur del disco solar, en ningún caso superior a la quinta parte de su radio.

Se calcula que una reducción del 1% en la intensidad de la luz solar provocaría un enfriamiento de dos grados en la temperatura global de la Tierra, lo cual sería un medio muy eficaz para evitar el Calentamiento Global, si es que realmente hiciera falta. Yo CREO que no hará falta, por lo que la mayoría del tiempo las persianas estarán abiertas, con las pantallas orientadas de perfil, pero sí podrían usarse en caso de que el clima de la Tierra aventurase una ola de calor que pudiera agostar las cosechas.

Persianas en Venus, Espejos en Marte

En el Sistema Solar, aparte de la Tierra, existen dos planetas de tamaño similar al terrestre que la humanidad sueña con colonizar algún día.

Pero mientras la Tierra está a 150 Gm del Sol, Venus está a sólo 108 Gm y Marte a 228 Gm.

La Tierra recibe 1.365 watios de luz solar por metro cuadrado, lo que hace que disfrutemos de una temperatura más o menos agradable de unos 20 grados como promedio.

A 108 Gm del Sol, Venus recibe unos 2.600 w/m², el doble que la Tierra. Unida a un intenso efecto invernadero por los gases de la atmósfera, la temperatura de la superficie llega a unos 600 grados.

Situando unas pantallas similares a las descritas en el punto de Lagrange Interno del sistema Sol-Venus, que cubrieran el 50% del disco solar, la superficie de Venus recibiría una radiación similar a la de la Tierra y el planeta se enfriaría hasta un nivel que permitiera aterrizar en su superficie y comenzar el proceso de terraformar y colonizar Venus.

Marte, a 228 Gm del Sol, es el caso opuesto. Sólo recibe unos 590 w/m², menos que la mitad que la Tierra. Para calentar el planeta deberíamos instalar, en el punto de Lagrange Externo del sistema Sol-Marte, una superficie de espejos que reflejen hacia Marte una cantidad igual a la que recibe directamente desde el Sol. Como eso haría que todo Marte estuviera iluminado de forma permanente, la mitad desde el Sol y la otra mitad desde los espejos, el calor recibido durante el día no se disiparía durante la noche, por lo que sería preferible que los espejos del lado nocturno sólo reflejaran unos 300 w/m². Una vez que la superficie de Marte alcance una confortable temperatura de unos 20 grados, el CO2 congelado que hay en la superficie se evaporará y provocará un efecto invernadero que mantenga una temperatura más elevada. Entonces podremos graduar los espejos para que la temperatura global de Marte se mantenga en unos niveles aceptables.

Usando persianas o espejos podremos conseguir que las temperaturas de Venus y Marte sean similares a la de la Tierra y así poder dar los siguientes pasos para su terraformación y colonización.

Posibilidades Técnicas

Como hemos visto, una vela solar de unos 10 Km² podría ser enviada al espacio en un cohete o transbordador.

Pero la construcción de unas persianas como las descritas para la Tierra precisarían de una superficie 150.000 veces mayor. Aún cuando las velas las hiciéramos más grandes necesitaríamos 6.000 naves para lanzarlas. Es totalmente inviable acometer una empresa semejante.

Desde la Tierra.

Pero sí se puede hacer en el espacio.

Se están elaborando proyectos para capturar pequeños asteroides, llevarlos a una órbita cercana a la Tierra y construir una factoría en la que se extraigan los minerales, separando los que sean más valiosos y, con el resto construir los cimientos de lo que podrían llegar a ser grandes estaciones orbitales habitadas por astronautas, científicos y trabajadores espaciales.

Se construirán laboratorios de investigación, y también en el espacio se construirán paneles solares para captar la energía del Sol y enviarla a la Tierra mediante rayos de microondas, dando un suministro casi gratuito de electricidad a cualquier parte del planeta.

Una vez creadas esas infraestructuras, cuando hayan miles de personas trabajando en el espacio, crear espejos planetarios o persianas solares será una tarea perfectamente viable.

La prioridad de las tareas dependerá de las circunstancias. Como los gobiernos no parecen dispuestos a invertir mucho dinero en estos proyectos, parece que serán empresas privadas las que lo hagan.

Ya hay empresas que están desarrollando proyectos para construir hábitats espaciales con la intención de hacer turismo espacial. Cuando lo hagan y exista una línea regular de pasajeros se construirán laboratorios espaciales que se alquilarán o venderán a universidades y empresas de investigación. Cuando haya bastante gente viviendo en el espacio será rentable construir hábitats más grandes, en forma de anillo o esfera para alojarlos en unas condiciones similares a las de la Tierra.

Entonces será posible y rentable construir factorías espaciales, capturar asteroides o extraer recursos lunares y fabricar en el espacio paneles solares para abastecer de energía a la Tierra. Y entonces será mucho más factible y económico construir persianas para la Tierra.

Y una vez realizadas estas tareas podremos acometer la de construir unas persianas para enfriar Venus y espejos para calentar Marte.

El futuro no tiene límites.

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