El concepto del escudo magnético marciano en el punto L1 de Lagrange, que se encuentra a una distancia de aproximadamente 320 radios de Marte. Ilustración: NASA / J.Green

Elon Musk (Director de SpaceX) en su Twitter sugirió proteger a los colonos en Marte con generadores de campos electromagnéticos localizados. Lanzó esta frase en respuesta a un comentario crítico de que es imposible desarrollar un asentamiento con personas en el planeta sin una magnetosfera. Elon Musk luego dijo sobre los generadores.

Inmediatamente surgió una discusión sobre la viabilidad técnica de tal solución.

Alguien recordó que anteriormente los expertos de la NASA propusieron una idea similar, pero solo para proteger todo Marte. El concepto del generador de campo magnético se discutió en la conferencia del Taller de Planetary Science Vision 2050, que fue organizada por la División de Ciencia Planetaria de la NASA en febrero-marzo de 2017.

Escudo magnético

El concepto implica la instalación de un escudo magnético en el punto L1 de Lagrange para proteger la atmósfera marciana del viento solar y la radiación cósmica.



Según el consenso científico, Marte una vez tuvo un campo magnético que protegió la atmósfera. Hace unos 4.200 millones de años, el campo magnético desapareció repentinamente, causando una dispersión lenta de la atmósfera marciana. Durante los siguientes 500 millones de años, Marte se ha transformado de un ambiente cálido y húmedo a un lugar frío e inhabitable, que hoy conocemos.

Esta teoría está respaldada por vehículos orbitales como Mars Express de la ESA y Mars Atmosphere y Volatile EvolutioN Mission (MAVEN) de la NASA, que han estado estudiando la atmósfera marciana desde 2004 y 2014, respectivamente. Recopilaron pruebas de que el viento solar era el culpable de la pérdida de la atmósfera de Marte, y midieron la velocidad con la que la atmósfera todavía se pierde ahora. Ahora la densidad de la atmósfera marciana es aproximadamente el 1% de la de la Tierra, y la pérdida de iones está parcialmente compensada por la actividad volcánica.

Está claro que sin la atmósfera, Marte seguirá siendo un planeta frío y seco, y será difícil desarrollar una vida normal allí. Además, los primeros colonos que se planea enviar allí en la década de 2030 enfrentarán serios peligros. En primer lugar, esta es la exposición a la radiación y el peligro de asfixia en ausencia de oxígeno.

El principal autor del trabajo científico, Jim Green, director del departamento de ciencia planetaria de la NASA, junto con sus colegas, presentaron una idea ambiciosa en la conferencia. De hecho, proponen colocar el escudo dipolo magnético en el punto L1 de Lagrange. Formará una magnetosfera artificial que cubrirá todo el planeta, protegiéndolo del viento solar y la radiación cósmica.

Green y sus colegas admiten que la idea suena un poco "extraña", pero está confirmada por estudios recientes de magnetosferas en miniatura (para proteger las naves espaciales y sus tripulaciones). Los autores creen que en el futuro es posible construir una "estructura inflable" que induzca un dipolo magnético al nivel de 1 o 2 Tesla (de 10,000 a 20,000 Gauss) como un escudo activo contra el viento solar. A modo de comparación, los sistemas modernos de imágenes por resonancia magnética en los hospitales de la Tierra inducen un campo magnético de 1.5–3 Tesla, es decir, tal escudo no es ficción.

La ubicación de este escudo magnético proporcionará protección para dos áreas donde se pierde la mayor parte de la atmósfera marciana: sobre el Polo Norte y en la zona ecuatorial con una pérdida estacional de iones de oxígeno de hasta 0.1 kg / s. Una serie de simulaciones en el Centro de Modelado Comunitario Coordinado (CCMC) han confirmado que la idea es viable.

Efecto escudo

Tal escudo permite que la atmósfera se acumule con un aumento en su temperatura promedio de aproximadamente 4 ° C. Esto es suficiente para derretir el hielo de dióxido de carbono en el casquete polar del norte. El resultado será el efecto invernadero, que calentará aún más la atmósfera y conducirá a la fusión del hielo de agua en capas polares. Según los cálculos de Green con sus colegas, el resultado de la operación será la restauración de 1/7 de los océanos de Marte, los que lo cubrieron hace miles de millones de años.

Sorprendentemente, el efecto de un escudo magnético coincide con el efecto de la terraformación completa de Marte.


Marte después de la terraformación. Imagen: Ittiz / Wikimedia Commons

Tal transformación después de la década de 2040 le permitirá cultivar plantas al aire libre, colocar más equipos en la superficie, facilitar la producción de oxígeno, etc. En el futuro, abre el camino para la colonización completa de Marte. Los científicos ahora están trabajando en nuevas simulaciones para dar una estimación más precisa de cuánto tiempo tomarán los cambios pronosticados. También tiene sentido calcular el costo de tal escudo magnético.

Quizás esta sea precisamente la idea que Elon Musk tenía en mente cuando habló de generadores de campo electromagnético localizados. ¿O se refería a un generador de campo magnético portátil que se instala directamente en la superficie de Marte o en órbita para proteger solo una colonia local? La idea es la misma, solo que menos ambiciosa.

Además del generador de campo magnético en el punto de Lagrange, los científicos expresaron otra idea (ver el trabajo científico de 2008 ): rodear el planeta con cables superconductores. La siguiente ilustración muestra un diagrama de dicho proyecto para la Tierra.



El cable más largo de 40,000 km de largo que pesa 15 millones de toneladas con enfriamiento con nitrógeno líquido generará un campo magnético de 7.1 Tesla.

Sin embargo, este proyecto parece aún más inusual y difícil de implementar.

Viabilidad

De hecho, para protegerse contra el viento solar, un campo magnético muy débil es suficiente, como en la Tierra (25–65 μT en la superficie, un orden de magnitud menor que el de un refrigerador).

Como ya se señaló, inducir 1–2 Tesla en la región del escudo marciano no es un problema tan grande. Pero surge la pregunta: ¿qué fuente de energía usar para un escudo magnético? ¿Quizás colocar varios satélites con generadores nucleares en el punto de Lagrange? Nuevamente, en comparación con los sistemas de IRM, el consumo de energía de una IRM de alto campo con un imán superconductor es de hasta 35 kW. Probablemente, se necesita más combustible para desviar motores, de modo que la estación con el escudo mantenga su posición exacta en el punto L1.

Un generador local necesitará menos inducción y menos consumo de energía, por lo que la propuesta de Elon Mask parece ser bastante factible.