Erebus la ciudad espacial

La colonización del espacio es un paso necesario para la evolución de la civilización humana, además será una garantía de supervivencia para la especie. El actual consumo de recursos en insostenible en el medio plazo para nuestra sociedad. El proyecto Erebus la ciudad espacial, aborda la posibilidad de establecer una colonia minera permanente en Ceres, planeta enano situado en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter. El proyecto fue presentado en el concurso internacional Leap, siendo galardonado con una mención honorífica de los editores del concurso.

Ceres

La localización de Ceres es ideal para una colonia minera, permitiendo la explotación de los recursos del cinturón y su envío como materias primas a la Tierra. El establecimiento de una colonia permanente en Ceres permitiría a su vez la exploración y futura explotación de las lunas de Júpiter y Saturno.

Ceres se encuentra en una órbita elíptica inclinada 10,6° con respecto al plano de la eclíptica, donde se encuentra la órbita terrestre. El planeta enano se encuentra a una distancia de la Tierra de entre 1,5 y 3,8 unidades astronómicas (UA). Siendo 1 UA la distancia del sol a la Tierra, es decir 149.597.870 Km. Aunque la distancia mínima sea de 1,5 UA estimada en 2032, la ruta hacia Ceres no se puede realizar en línea recta.

Hay que tener en cuenta que tanto la Tierra como Ceres se mueven en órbitas elípticas, por lo que para compensar la velocidad orbital y la trayectoria, la ruta debe seguir un arco tangente entre las elipses de las órbitas. Por lo tanto la ruta recorrerá aproximadamente entre 4,5 UA y 6 UA dependiendo de la posición de la Tierra y Ceres. Se ha elegido la ubicación de Erebus la ciudad espacial, teneindo en cuenta la relativa cercanía y la abundancia de recursos en el entorno.

Erebus la ciudad espacial

Se concibe explotación minera de Ceres como como un primer paso para el establecimiento de un asentamiento permanente orbital. El nombre escogido, Erebus la ciudad espacial se debe a que la vista del sol desde Ceres es mucho más tenue que desde la Tierra. Es por ello que se elige Erebus como nombre de la misión, en honor al dios griego de la oscuridad.

La colonia minera de Erebus en Ceres se divide en las instalaciones en la superficie y la estación orbital.

Establecimiento minero en superficie

En la superficie del Planeta enano se establecerá un asentamiento minero robotizado que enviará material a la estación orbital. El asentamiento humano se ubicará en órbita debido a la escasez de gravedad en Ceres, 0,27 m/s² además de la inexistencia de campo magnético que proteja de radiación. El asentamiento en la superficie se situará en torno a un gran pozo con un cañón gauss instalado que lanzará los contenedores de carga hacia la estación en órbita. La escasez de gravedad permitirá las labores de minería y fundición con a un reducido coste energético.

En Ceres se explotarán y refinarán materias primas para ser enviadas en lingotes a la estación. La mayor parte de las instalaciones serán subterráneas ocupándose los túneles de la excavación con la maquinaria de procesamiento del mineral. Principalmente se minará hielo, abundante bajo la superficie en una gruesa capa. Del hielo se posteriormente el deuterio y el tritio, utilizados en los reactores de fusión nuclear. La energía de la base en Ceres se obtendrá mediante paneles solares y reactores nucleares.

La ciudad espacial

La estación orbital, será en sí misma una ciudad espacial. Alojará el asentamiento humano y las instalaciones industriales que necesiten gravedad. La estación se formará por la unión de tres naves toroidales de 224 m de radio, la rotación permitirá una gravedad igual a la de la Tierra en la zona habitable. Las naves toroidales serán independientes y estarán unidas por el eje, permitiendo la evacuación en caso de catástrofe de la estación afectada a las otras dos. El eje de la estación orbital medirá 600 metros y alojará un cañón gauss, que enviará o frenará contenedores desde la base en Ceres. El cañón lanzará a su vez contenedores de carga con los recursos de menos valor a la órbita de la tierra desde donde se puedan recuperar. Cada nave toroidal tendrá un anillo rotatorio con el espacio habitable con gravedad de 1g.

Naves toroidales

Para la misión Erebus se fabicarán seis naves toroidales en un astillero orbital de la Tierra. Los nombres de cada nave harán referencia a las grandes expediciones ilustradas de finales del siglo XVIII.

La primera nave se llamará Bouganville, en honor a Louis Antoine de Bougainville y la primera expedición de circunnavegación francesa que comandó entre 1766-1769.

La segunda nave se llamará Cook, en honor a James Cook y su primer expedición de circunnavegación con el objetivo de observar el tránsito de Venus en Tahití, 1768-1771

La tercera nave se llamará Mutis, en honor a José Celestino Mutis y la Real Expedición Botánica del Nuevo Reino de Granada que dirigió, 1783-1817

La cuarta nave se llamará Malaspina, en honor a Alessandro Malaspina y la expedición que comandó con el objetivo de buscar el paso del noroeste, 1789-1794

La quinta nave se llamará Vancouver, en honor a George Vancouver y la expedición de exploración del noroeste americano, 1791-1795

La sexta nave se llamará Humboldt, en honor a Alexander Von Humboldt y su viaje de exploración por la América española, 1799-1804

Relevos de la misión

Tres naves se situarán en la órbita sincrónica de Ceres, formando la estación orbital Erebus a 696,62Km de la superficie. Y las otras tres en distintos puntos de la ruta de ida o vuelta a la Tierra. Esto permitirá un relevo a la estación cada 6 meses, permitiendo la vuelta de personal y carga valiosa a la Tierra. Cuando una nave toroidal llegue a la estación orbital se acoplará al eje y se desacoplará la nave del lado opuesto de la estación, con el personal que deba regresar a la Tierra y la carga de más valor.

Seguridad de la mision Erebus — Seguridad de la mision

Funcionamiento modular

Gracias a esto se asegurará la seguridad de la misión al poder fallar totalmente una de las naves, además el mantenimiento y la modernización de la estación se podrá hacer en la órbita de la tierra. Permitiendo ir mejorando el asentamiento según surjan necesidades. La posibilidad de regresar a la Tierra cada pocos meses evitará problemas psicológicos derivados del aislamiento permitiéndose la rotación del personal en contratos de unos pocos años. El tamaño de la estación orbital permitirá el alojamiento de los trabajadores y sus familias en un agradable ambiente con el ocio y los servicios de una pequeña ciudad.

Energía

Cada nave toroidal ocupará un volumen de 2,877,965 m³, con una superficie útil de 70,400 m² por lo que se ha estimado que pesará 2,014,575.5 toneladas. Dada la gran cantidad de energía necesaria para desplazar tal masa, se optará por la propulsión nuclear. Cuatro módulos del anillo habitable serán reactores nucleares. Las salas de reactores dispondrán de un reactor de fusión y uno fisión. Los reactores de fisión producirán energía e isótopos fisibles del hidrógeno, deuterio y tritio. Estos isótopos serán inicialmente acelerados en los reactores de fusión y posteriormente en aceleradores de partículas hasta hacerlos colisionar en las toberas de impulsión de la nave toroidal. Estas explosiones nucleares provocadas por la fusión del hidrógeno producirán inmensas cantidades de energía con el mínimo desperdicio de materia, utilizándose para desplazar la estación.

Los reactores de fisión utilizarán Uranio enriquecido como combustible y agua pesada como moderador de neutrones, produciendo el tritio necesario para la impulsión de la nave. El calor de los reactores tras pasar por las turbinas se aprovechará para calefactar la nave. Y la energía eléctrica mantendrá en funcionamiento los aceleradores de partículas y el resto de los sistemas de la nave. Por otra parte se podrá aprovechar combustible usado para fabricar pilas nucleares para los satélites de comunicaciones.

Al establecerse la colonia minera se extraerá y enriquecerá uranio y se extraerá deuterio y tritio del hielo para almacenarlos como combustible para los relevos de la misión.

Transporte público

El anillo habitable de cada nave toroidal dispondrá de 24 módulos que se comunicarán mediante una red de metro. Se dividirá el anillo en cuatro sectores separados por los módulos de reactores. Cada sector de 5 módulos se dedicará a un uso, el primero a alojamiento, el segundo a ocio y servicios públicos, el tercero a producción de alimentos y el cuarto a oficinas y almacenes. El anillo dispondrá de 4 alturas y tendrá un puerto espacial para el aterrizaje de pequeñas naves, utilizables en caso de emergencia. El puerto será una cubierta de aterrizaje con railes electromagnéticos que proporcionarán el momento angular del anillo a la nave que se acerque.

El eje de cada nave toroidal dispondrá de instalaciones industriales que no necesitan gravedad, almacenamiento de recursos valiosos y un sector del cañón gauss para la estación.

El anillo habitable:

Erebus la ciudad espacial estará conformada por tres anillos habitables en rotación. Cada anillo estará dividido en sectores según el uso del espacio.

Sector habitacional

El sector habitacional ocupará 5 módulos del anillo. Se distribuirá en una avenida ajardinada con 135 unidades de habitación mínimas de 43m². Se organizará en 4 niveles proporcionando 15,200m²de espacio útil. En total el sector habitacional alojará a 270 trabajadores y sus familias. El nivel inferior del sector albergará las instalaciones para purificar el agua y el aire del sector.

Cada unidad de habitación alojará mínimo a 2 adultos, pudiendo unirse dos para alojar a familias con más de dos hijos. Las unidades de habitación dispondrán de cuarto de baño y una pequeña cocina, existiendo instalaciones comunitarias en el sector de ocio.

Sector agrícola

El sector agrícola ocupará 5 módulos del anillo. Se dedicará a la producción de alimentos, purificación del aire y producción de polímeros y aceites para usos industriales. Se organizará en 4 niveles proporcionando 20000m² de espacio útil. En el nivel inferior se instalarán piscifactorías que proporcionarán pescado fresco y complementarán granjas hidropónicas en los tres pisos superiores. También se instalarán biorreactores para el cultivo de algas y hongos unicelulares.

Los peces abonarán el agua y las plantas, algas y hongos oxigenarán y absorberán los nutrientes. Los cultivos hidropónicos recibirán luz mediante paneles led organizándose por niveles en cultivo de cereales, cultivo de hortalizas y cultivo de árboles frutales. Los cultivos se sectorizarán para proporcionar las condiciones climáticas ideale. La biomasa resultante de las cosechas se aprovechará para cultivar setas y producir abonos que complementen los detritus de los peces.

Sector de servicios públicos

El sector de servicios públicos ocupará 5 módulos del anillo. Dedicados a proporcionar servicios para la comunidad de la nave orbital. Se distribuirá en una avenida ajardinada, distribuyéndose en 4 niveles proporcionando 15200m²de espacio útil. Organizándose en 4 niveles utilizándose el inferior para albergar las instalaciones para purificar el agua y el aire del sector.

Los usos se organizarán por módulos, es decir: Primer módulo hospital, segundo módulo escuela, tercer módulo instalaciones deportivas, cuarto módulo área comercial y quinto módulo actividades culturales.

Sector laboral:

El sector laboral ocupará 5 módulos del anillo. Se dedicará a albergar las oficinas e instalaciones para controlar remotamente la mina en la superficie de Ceres y las demás actividades laborales. Se organizará en 4 niveles proporcionando 20000m² de espacio útil.

Los usos se organizarán por módulos, es decir: Primer módulo puente de mando, segundo módulo control de la mina, tercer módulo instalaciones científicas, cuarto módulo fábrica y quinto módulo almacenamiento.

El personal de la misión:

Para el funcionamiento de la misión se plantea la existencia de 105 astro mineros por turno de trabajo que controlarán desde la estación orbital Erebus la mina en la superficie de Ceres. Para ello se establece una dotación para toda la estación (las tres naves toroidales) de 810 personas las cuales trabajarán distribuidas en 3 turnos de 8 horas.

Personal por nave toroidal

Trabajadores	Nº	Miembros por turno	Turnos de trabajo
Operadores del reactor nº1	12	4	3
Operadores del reactor nº2	12	4	3
Operadores del reactor nº3	12	4	3
Operadores del reactor nº4	12	4	3
Tripulación de vuelo	15	5	3
Personal de seguridad	30	10	3
Personal de servicio	30	10	3
Personal sanitario	15	5	3
Personal agrícola	9	3
Mineros	105	35	3
Científicos	15	5	3
Conductor metro	3	1	3
TOTAL	270	90	3

Personal total estación Erebus

Trabajadores	Nº	Miembros por turno	Turnos de trabajo
Operadores de reactores	144	48	3
Tripulación de vuelo	45	15	3
Personal de seguridad	90	30	3
Personal de servicio	90	30	3
Personal sanitario	45	15	3
Personal agrícola	27	9	3
Mineros	315	105	3
Científicos	45	15	3
Conductor metro	9	3	3
TOTAL	810	270	3

La comunicación con la Tierra

Para el establecimiento de telecomunicaciones con la mina en superficie se desplegará una red de satélites en órbitas sincrónicas con Ceres que envuelvan el asteroide. Esto permitirá establecer comunicación desde cualquier punto del satélite, y poder ubicar rutas mediante GPS.

Para la comunicación con la Tierra se utilizarán las tres naves que se encuentren en ruta para relevar naves toroidales de la estación como repetidores de señal. Así se podrán amplificar las señales siendo necesario transmisores de menor potencia que si la comunicación fuese directa. En todo caso existiría una latencia de comunicaciones con la Tierra de entre 12 y 30 minutos aproximadamente en función de la distancia de Ceres a la Tierra.

La economía espacial:

La estación Erebus mandará a la tierra mediante su cañón Gauss contenedores de carga autopropulasados en dirección a la órbita de la Tierra para ser recuperados. Se empleará este sistema para enviar hielo y materiales ya refinados, tales como hierro, niquel, cobre, titanio, litio, azufre, etc.

Mientras que los materiales más valiosos se almacenarán en el eje de la nave toroidal a ser relevada de la estación. Es decir se enviarán con la nave de vuelta a la Tierra materiales refinados, tales como: platino, iridio, tritio, uranio, oro, paladio, osmio, tantalio, etc.

Se establecerá un comercio entre la estación y la Tierra, dado que habrá relevos cada 6 meses de la estación Erebus. A la ida desde la Tierra, las naves toroidales enviarán productos industriales no fabricables en la estación y artículos de consumo, además de los pasajeros. Mientras que a la vuelta las naves toroidales transportarán los elementos minados de más valor comercial y el personal que acabe sus contratos.

La seguridad de la misión.

El establecer la estación Erebus como la unión de tres naves autosuficientes permite en caso de catástrofe la evacuación de la nave toriodal afectada y su alojamiento en las otras dos naves de la estación. Por otra parte al plantearse seis naves toriodales, la estación recibe abastecimiento cada medio año estando la ayuda siempre en camino. Poder volver a la Tierra cada 6 meses evita también el aislamiento y la sensación de inseguridad de los habitantes de la estación.

La sociedad espacial

Erebus la ciudad espacial es el primer paso hacia el envío de más estaciones a Ceres y el establecimiento de una colonia orbital autosuficiente. Con capacidad de fabricar sus propias naves y estaciones para enviar sus propias misiones de colonización. En este punto se formará una sociedad que considere Ceres y el cinturón de asteroides como su hogar. La comunidad cinturoniana vivirá en estaciones toroidales interconectadas mediante trenes. Permitiendo crecer los asentamientos orbitales hasta formar grandes ciudades espaciales. En este sentido, dada la abundancia de recursos, el crecimiento de la colonia en Ceres estaría limitado solamente por el crecimiento poblacional humano. Una vez establecidos en Ceres la posibilidad de expansión humana estaría garantizada durante siglos.

Tras Ceres se colonizarán los principales asteroides del cinturón: Vesta, Palas, Higia, Juno, etc. Estableciéndose primero asentamientos mineros, luego colonias y finalmente astilleros orbitales que construyan sus propias naves y estaciones. La comunidad humana en el cinturón de asteroides permitirá posteriormente expandirse hacia las lunas de Jupiter y los asteroides de su órbita.