En un futuro, los astronautas podrían alimentarse con base en material de asteroides
La exploración del sistema solar enfrenta un gran desafío: la necesidad de alimentar a los astronautas. Actualmente, la dependencia de suministros desde la Tierra limita la viabilidad de viajar más allá de Marte. Sin embargo, investigadores están estudiando la posibilidad de convertir material asteroidal en alimentos.
Los seres humanos queremos explorar en profundidad el sistema solar, pero tenemos un obstáculo: necesitamos comer. Las tecnologías actuales que pueden suministrar alimentos a los viajeros espaciales dependen de los consumibles de las misiones de reabastecimiento desde la Tierra (por ejemplo, alimentos secos, liofilizado, alimentos irradiados o congelados). Esto plantea unas serias dificultades: se estima que las necesidades de alimentos para una misión a Marte para seis astronautas podrían pesar alrededor de 12 toneladas. ¿Se imagina lo que implicaría explorar más allá de Marte en esas cantidades?
No se trata de un problema nuevo. La alimentación espacial es un área de intenso esfuerzo de investigación. Se han considerado opciones como la agricultura, pero se ha concluido que aunque es posible, es muy compleja. En la Estación Espacial Internacional ya existe un sistema de producción de hortalizas (también conocido como Veggie), que es un huerto espacial que ha cultivado ocho tipos diferentes de hortalizas de hoja comestibles desde 2014. También existe el Hábitat Avanzado de Plantas (APH, por sus siglas en inglés), que ha demostrado un éxito similar en el cultivo de plantas en un sistema cerrado y automatizado. Sin embargo, son enfoques que requieren un reabastecimiento periódico desde la Tierra y serán menos viables a medida que la humanidad se aleje más hacia el espacio, como lo pretende.
Pero, ¿qué pasaría si la humanidad pudiera adquirir las materias primas para producir alimentos en el espacio? Esa es la pregunta que se hacen un grupo de investigadores en un artículo publicado en The International Journal of Astrobiology. Los investigadores sugieren una respuesta: los humanos podríamos convertir el material asteroidal (los componentes y sustancias que conforman los asteroides) en alimentos.
¿Comer asteroides?
Los meteoritos se estudian para entender su composición mineral y química, y se clasifican en función de sus características. Las clasificaciones más relevantes incluyen las condritas, que contienen material muy primitivo, las acondritas primitivas, que han sufrido pocas alteraciones, y las acondritas, que presentan un mayor grado de modificación. Dentro de cada una de estas categorías principales, existen numerosas subclasificaciones. Por ejemplo, las condritas se dividen en grupos como las condritas carbonáceas y las condritas ordinarias, y cada uno de estos grupos contiene distintos tipos según su composición.
Sin embargo, no todos los meteoritos encajan perfectamente en estas categorías. Algunos comparten algunas características con uno de estos grupos, pero no todas, lo que los convierte en meteoritos únicos o no agrupados. Esto es importante porque no todos los meteoritos tienen el mismo potencial para contener compuestos orgánicos, elementos clave para la vida y que en este experimento son fundamentales.
Los asteroides de tipo C, también llamados carbonáceos, son los más comunes en el cinturón de asteroides y se caracterizan por su color oscuro y su composición rica en carbono y minerales primitivos. Estos asteroides son de gran interés científico porque se consideran algunos de los cuerpos más antiguos y primitivos del sistema solar, conteniendo material que no ha sufrido cambios significativos desde su formación.
De hecho, misiones espaciales recientes, como OSIRIS-REx y Hayabusa2, que visitaron los asteroides llamados Bennu y Ryugu, lograron traer muestras a la Tierra, revelando una abundante presencia de compuestos orgánicos. Los investigadores analizan el potencial de Bennu. Tiene unos 500 m de diámetro, lo cual es pequeño para un asteroide, es cercano a la Tierra, lo que significa que es factible llegar y regresar del asteroide, y su masa se entiende muy bien, después de 2 años de estudio.
¿Qué tiene que ver esto con la alimentación de unos astronautas?
De muchas maneras. En primer lugar, Bennu podría ser una fuente valiosa de recursos para futuras misiones espaciales. Los compuestos orgánicos que se han encontrado en él, como aminoácidos y otros materiales ricos en carbono, son los mismos componentes que forman la base de la vida en la Tierra. Aunque no significa que podamos extraer alimentos listos para comer, estos compuestos podrían ser importantes para desarrollar tecnologías que permitan cultivar alimentos en el espacio o sintetizar nutrientes.
Bennu contiene minerales que podrían liberar agua, y esa agua, al ser descompuesta en hidrógeno y oxígeno, serviría tanto para generar oxígeno respirable como para producir combustible. Esto reduce la necesidad de llevar grandes cantidades de suministros desde la Tierra, facilitando misiones más largas y autosuficientes.
Los investigadores también exploran una segunda posibilidad: extraer biomasa comestible del asteroide. La biomasa es materia orgánica que puede ser utilizada como alimento. En un ejercicio teórico, los científicos calcularon qué parte de la masa total de Bennu se puede convertir en biomasa comestible. En términos resumidos, y después de muchas matemáticas, los autores del estudio señalaron que en el escenario más conservador, si solo se convierten ciertos compuestos en biomasa, un astronauta podría vivir más de 631 años. Si se aprovechan todos los materiales, la vida útil podría superar los 17,000 años.
Para alimentar a un astronauta durante un año, se necesitarían más de 206,448 gramos de biomasa. Esto se traduce, escriben los científicos, en requerir entre 160,000,000 y 5,000,000 gramos del asteroide.
Ahora, ¿cómo se convertiría “roca” de asteroide en biomasa? El proceso de conversión de material orgánico extraído de un asteroide como Bennu a biomasa comestible podría ser similar en algunos aspectos a los métodos utilizados para reciclar plásticos. Los científicos tendrían que extraer los compuestos orgánicos del asteroide. Esto podría incluir hidrocarburos, aminoácidos y otros compuestos que se encuentran en la superficie del asteroide. Después, y a través de un proceso térmico que se llama pirólisis, se descompondría la materia orgánica a alta temperatura en ausencia de oxígeno, similar a lo que ocurre en el reciclaje de plásticos, donde el material se calienta para descomponerlo en productos más simples.
Los productos obtenidos de la pirólisis, como los gases y líquidos, podrían ser utilizados como fuente de carbono y energía para cultivos de microorganismos (como bacterias y algas). Estos microorganismos crecerían utilizando esos compuestos, produciendo biomasa rica en nutrientes. La biomasa producida se recolectaría y procesaría para ser consumida como alimento. Sin embargo, y antes de consumirla, los investigadores tendrían que hacer el mismo tipo de pruebas de toxicidad que se realizan con el plástico.
Todo esto, sin embargo, es teórico. Todavía estamos muy lejos de construir una capacidad de extracción de asteroides y mucho más de tener una fábrica que convierta ese material en biomasa. Además, traducir estas suposiciones al entorno espacial no siempre es sencillo. Así que, aunque las teorías son prometedoras, hay un largo camino por recorrer antes de que se conviertan en realidad.
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Los seres humanos queremos explorar en profundidad el sistema solar, pero tenemos un obstáculo: necesitamos comer. Las tecnologías actuales que pueden suministrar alimentos a los viajeros espaciales dependen de los consumibles de las misiones de reabastecimiento desde la Tierra (por ejemplo, alimentos secos, liofilizado, alimentos irradiados o congelados). Esto plantea unas serias dificultades: se estima que las necesidades de alimentos para una misión a Marte para seis astronautas podrían pesar alrededor de 12 toneladas. ¿Se imagina lo que implicaría explorar más allá de Marte en esas cantidades?
No se trata de un problema nuevo. La alimentación espacial es un área de intenso esfuerzo de investigación. Se han considerado opciones como la agricultura, pero se ha concluido que aunque es posible, es muy compleja. En la Estación Espacial Internacional ya existe un sistema de producción de hortalizas (también conocido como Veggie), que es un huerto espacial que ha cultivado ocho tipos diferentes de hortalizas de hoja comestibles desde 2014. También existe el Hábitat Avanzado de Plantas (APH, por sus siglas en inglés), que ha demostrado un éxito similar en el cultivo de plantas en un sistema cerrado y automatizado. Sin embargo, son enfoques que requieren un reabastecimiento periódico desde la Tierra y serán menos viables a medida que la humanidad se aleje más hacia el espacio, como lo pretende.
Pero, ¿qué pasaría si la humanidad pudiera adquirir las materias primas para producir alimentos en el espacio? Esa es la pregunta que se hacen un grupo de investigadores en un artículo publicado en The International Journal of Astrobiology. Los investigadores sugieren una respuesta: los humanos podríamos convertir el material asteroidal (los componentes y sustancias que conforman los asteroides) en alimentos.
¿Comer asteroides?
Los meteoritos se estudian para entender su composición mineral y química, y se clasifican en función de sus características. Las clasificaciones más relevantes incluyen las condritas, que contienen material muy primitivo, las acondritas primitivas, que han sufrido pocas alteraciones, y las acondritas, que presentan un mayor grado de modificación. Dentro de cada una de estas categorías principales, existen numerosas subclasificaciones. Por ejemplo, las condritas se dividen en grupos como las condritas carbonáceas y las condritas ordinarias, y cada uno de estos grupos contiene distintos tipos según su composición.
Sin embargo, no todos los meteoritos encajan perfectamente en estas categorías. Algunos comparten algunas características con uno de estos grupos, pero no todas, lo que los convierte en meteoritos únicos o no agrupados. Esto es importante porque no todos los meteoritos tienen el mismo potencial para contener compuestos orgánicos, elementos clave para la vida y que en este experimento son fundamentales.
Los asteroides de tipo C, también llamados carbonáceos, son los más comunes en el cinturón de asteroides y se caracterizan por su color oscuro y su composición rica en carbono y minerales primitivos. Estos asteroides son de gran interés científico porque se consideran algunos de los cuerpos más antiguos y primitivos del sistema solar, conteniendo material que no ha sufrido cambios significativos desde su formación.
De hecho, misiones espaciales recientes, como OSIRIS-REx y Hayabusa2, que visitaron los asteroides llamados Bennu y Ryugu, lograron traer muestras a la Tierra, revelando una abundante presencia de compuestos orgánicos. Los investigadores analizan el potencial de Bennu. Tiene unos 500 m de diámetro, lo cual es pequeño para un asteroide, es cercano a la Tierra, lo que significa que es factible llegar y regresar del asteroide, y su masa se entiende muy bien, después de 2 años de estudio.
¿Qué tiene que ver esto con la alimentación de unos astronautas?
De muchas maneras. En primer lugar, Bennu podría ser una fuente valiosa de recursos para futuras misiones espaciales. Los compuestos orgánicos que se han encontrado en él, como aminoácidos y otros materiales ricos en carbono, son los mismos componentes que forman la base de la vida en la Tierra. Aunque no significa que podamos extraer alimentos listos para comer, estos compuestos podrían ser importantes para desarrollar tecnologías que permitan cultivar alimentos en el espacio o sintetizar nutrientes.
Bennu contiene minerales que podrían liberar agua, y esa agua, al ser descompuesta en hidrógeno y oxígeno, serviría tanto para generar oxígeno respirable como para producir combustible. Esto reduce la necesidad de llevar grandes cantidades de suministros desde la Tierra, facilitando misiones más largas y autosuficientes.
Los investigadores también exploran una segunda posibilidad: extraer biomasa comestible del asteroide. La biomasa es materia orgánica que puede ser utilizada como alimento. En un ejercicio teórico, los científicos calcularon qué parte de la masa total de Bennu se puede convertir en biomasa comestible. En términos resumidos, y después de muchas matemáticas, los autores del estudio señalaron que en el escenario más conservador, si solo se convierten ciertos compuestos en biomasa, un astronauta podría vivir más de 631 años. Si se aprovechan todos los materiales, la vida útil podría superar los 17,000 años.
Para alimentar a un astronauta durante un año, se necesitarían más de 206,448 gramos de biomasa. Esto se traduce, escriben los científicos, en requerir entre 160,000,000 y 5,000,000 gramos del asteroide.
Ahora, ¿cómo se convertiría “roca” de asteroide en biomasa? El proceso de conversión de material orgánico extraído de un asteroide como Bennu a biomasa comestible podría ser similar en algunos aspectos a los métodos utilizados para reciclar plásticos. Los científicos tendrían que extraer los compuestos orgánicos del asteroide. Esto podría incluir hidrocarburos, aminoácidos y otros compuestos que se encuentran en la superficie del asteroide. Después, y a través de un proceso térmico que se llama pirólisis, se descompondría la materia orgánica a alta temperatura en ausencia de oxígeno, similar a lo que ocurre en el reciclaje de plásticos, donde el material se calienta para descomponerlo en productos más simples.
Los productos obtenidos de la pirólisis, como los gases y líquidos, podrían ser utilizados como fuente de carbono y energía para cultivos de microorganismos (como bacterias y algas). Estos microorganismos crecerían utilizando esos compuestos, produciendo biomasa rica en nutrientes. La biomasa producida se recolectaría y procesaría para ser consumida como alimento. Sin embargo, y antes de consumirla, los investigadores tendrían que hacer el mismo tipo de pruebas de toxicidad que se realizan con el plástico.
Todo esto, sin embargo, es teórico. Todavía estamos muy lejos de construir una capacidad de extracción de asteroides y mucho más de tener una fábrica que convierta ese material en biomasa. Además, traducir estas suposiciones al entorno espacial no siempre es sencillo. Así que, aunque las teorías son prometedoras, hay un largo camino por recorrer antes de que se conviertan en realidad.
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