ASTRONÓMICA

Conferencia de la Astronómica de Sabadell. Mario Bautista, 20 de marzo de 2025

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Vamos a hablar un poco de la agricultura espacial. Este concepto engloba tres ramas fundamentales. Una es la biología, que se encarga de la parte del cultivo. Otra parte es la geología, porque como todo cultivo necesitamos un sustrato, un soporte material para este cultivo. Y luego una parte, por fortuna para mí, es la parte de la ingeniería, porque tenemos que asegurar que haya unas condiciones de habitabilidad en un entorno hostil como puede ser el espacio. Voy a hacer un pequeño preámbulo del concepto de la agricultura y luego vamos a ir avanzando hacia los retos que supone el tema de cultivar en entornos hostiles o con microgravedad, como puede ser el espacio.  

Un poquito de contexto. Voy a intentar no extenderme mucho. La historia sitúa la agricultura hace unos 12,000 años de antigüedad. Este número puede variar, puede ser antes o después. Pero lo que sí está claro es que supuso un antes y un después para la humanidad. Antes de la agricultura éramos cazadores recolectores y desde que se inició esta forma de vida, fue posible crear los primeros asentamientos humanos, que son la base de la sociedad actual y que, sin duda, sin ella, no habríamos llegado a donde estamos hoy día, ni en cuanto a avance tecnológico, ni avance social. Entonces, la agricultura fue un aliado crucial para los primeros humanos que empezaron a organizarse de forma diferente. Surgieron nuevos roles porque ya no solo era cazar y recolectar, también empezó a aparecer el trueque, por ejemplo. Al tener más abastecimiento, más producto agrícola recolectado, era más fácil, pues si yo tengo 10 tomates, tú tienes 5 lechugas, podemos hacer un pequeño trueque. Y de esta forma, pues se fue avanzando hacia la sociedad que tenemos hoy día.  

La agricultura no solo sirvió para que nos organizásemos de una forma diferente, sino que también facilitó que las personas pudieran obtener un alimento de forma constante, sufrir menos riesgos a la hora de poder enfrentarse a la naturaleza, a los peligros de la naturaleza cuando vamos a cazar o cuando vamos a recolectar. Esto facilitó que esos primeros asentamientos pudieran crecer y formar esas primeras aldeas donde ya se empezó a formar una estructura social. Este es el precursor de nuestra organización social actual.

El ser humano como especie, aunque la agricultura fue vital en nuestra evolución, no hemos parado de evolucionar. Ahora estamos a las puertas de convertirnos en una especie interplanetaria. Hay ya muchas ideas de cómo podemos llegar a habitar otros cuerpos celestes, como puede ser Marte en un futuro un poco más lejano que la Luna, por ejemplo. Ahora entraremos más en el detalle de todo esto.  

Como podemos imaginarnos, lo que es la exploración espacial supone un reto. Aquí estamos, somos el producto de milenios de evolución bajo unas condiciones que son las del planeta Tierra, donde tenemos una atmósfera, una gravedad determinada y un montón de componentes que han hecho que la vida sea posible como es hoy día. Pero ahí fuera todo es mucho más duro, mucho más hostil y mucho más difícil para que prolifere la vida, ¿no?  

Entonces, necesitamos que haya algún tipo de facilidad, algún tipo de infraestructura que permita el avance de la especie. Entonces, por eso estamos viendo una proliferación de una segunda carrera espacial, podríamos llamarlo así, donde está habiendo cada vez más estaciones espaciales. Está habiendo un montón de interés a nivel también comercial para todo lo que es la exploración del espacio. Y en las próximas décadas vamos a ver un boom en todo esto. Y puede que la gente más joven incluso llegue a ver los primeros asentamientos en otro planeta, como puede ser Marte. Desde que en 1969 en la misión Apolo 11 llegáramos a la Luna, lo que es la exploración de nuestro astro natural ha pasado por diferentes fases. Al principio, estaba más basada en comprobar, en demostrar que podíamos llegar a la Luna. Después, hubo una serie de misiones también más científicas desde el punto de vista de poder hacer investigaciones, por ejemplo, acerca del regolito, que es el material del que está compuesto este manto de la Luna. Regolito viene de litos, piedra, el final, y rego me parece que viene del griego y significa manto, es como manto rocoso. No es solo de la Luna, quiero aclarar que el regolito se puede referir a otros planetas también.  

La mayoría de estas misiones, debido a que el alimento que tenían los astronautas era el que se podía enviar desde un principio, desde la Tierra, eran de una duración relativamente limitada. Esto no nos permite habitar otro cuerpo celeste si tenemos que estar haciendo continuamente envíos de víveres, alimento y nutrientes para esas colonias que van a estar ahí fuera. Sin duda, es todo un reto, un reto tecnológico y biológico.

Figura 1. Concepto artístico de una base lunar.

Hoy día, con el programa Artemis, liderado por la NASA y también con la participación de agencias como la ESA o Roscosmos, la idea es poder demostrar que podemos tener asentamientos humanos estables y sostenibles, por ejemplo, en la Luna. Aunque la meta está más allá, que es Marte, un primer paso sería poder tener asentamientos sostenibles, como digo, autosostenibles en la Luna. Aquí es donde es vital no depender de la Tierra. Estamos hablando de misiones de muy larga duración, incluso permanentes. Entonces, se vuelve vital tener que cultivar tu propio alimento, tener que producirlo allá donde estés. No depender de envíos de alimento, dado que cualquier envío que hagamos al espacio es una cantidad enorme de dinero y de energía. Entonces, tenemos que pensar más en la sostenibilidad. 

Para que nos hagamos una idea, cualquier kilogramo que enviamos al espacio de lo que sea, si lo enviamos a la órbita LEO (la órbita baja de la Tierra), viene a costar unos 50.000 euros, pero si lo enviamos a la Luna, estamos hablando de más de medio millón de euros. Esto se ha abaratado muchísimo en los últimos años debido al desarrollo tecnológico que está habiendo, pero hace años, hace 20, 30 años, como podéis imaginar, los costes eran totalmente estratosféricos, nunca mejor dicho.  

Entonces, por suerte, aunque esto se está abaratando, no es una vía sostenible ni mucho menos, el poder estar continuamente enviando. En las primeras misiones, incluso hoy día, todos los envíos de alimento se realizan intentando que ocupen el mínimo posible y con un peso bastante ligero, y al final no es producto fresco tampoco el que consumen estos astronautas. Nosotros lo que queremos ayudar a desarrollar e investigar es no solo a aportar nutrientes o alimento a estas personas, sino también a generar hábitats autosostenibles, donde también se pueda contar con la generación de oxígeno, por ejemplo, gracias a la fotosíntesis. 

También se ha demostrado que hay un impacto positivo psicológico en los astronautas cuando se dedican al cultivo y al cuidado de plantas, porque al final supone distraerte, focalizarte en otra cosa, generas un vínculo con un ser vivo, hace que esas misiones que a veces son muy rutinarias y muy largas… se ha estudiado en la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, que el cultivo supone un impacto positivo para estos astronautas a nivel psicológico.

Figura 2. Experimento con plantas en la Estación Espacial Interacional.

Un factor importante sobre el cultivo de, en este caso, vegetales en otro astro, vamos a decir la luna en este caso, es el concepto de ISRU, por sus siglas en inglés, In-Situ Resources Utilization, quiere decir, utilización de recursos in-situ. Esto es lo que comentaba un poco antes. Se trata de concebir esa producción de alimento de una forma que solo dependamos de los recursos que hay en ese sitio.  

Entonces, si yo tengo una planta que hace la fotosíntesis, tengo la luz, puedo generar oxígeno, absorber el CO2 que exhalan los astronautas. Luego lo comentaré. En el manto regolítico de la Luna hay muchísimo hielo mezclado con el regolito. Ya empezamos a tener una serie de elementos que nos permiten llevar a cabo la proliferación de la vida, en este caso vegetal, y generar sistemas de soporte vital cerrados, donde se genere esta simbiosis entre todos los elementos. Aquí es donde estamos nosotros focalizados ahora mismo, que es en las influencias de la microgravedad en el crecimiento y en el cultivo de plantas. Las plantas, en este caso, han evolucionado desde cientos de millones de años. No sé si tengo bien la cifra ahora mismo en la cabeza, pero datan de hace 500 millones de años, si no más. Y si algo ha habido constante en todo ese tiempo, y mira que han cambiado cosas en el planeta, es la atracción gravitatoria. El famoso 9,8 metros por segundo al cuadrado. Entonces, si quitamos este elemento de la ecuación, que ha sido una constante, como digo, algo inmutable, ¿cómo afecta al crecimiento de las plantas? Esto tiene una afectación que luego vamos a comentar.

Como dije en sus inicios, la agricultura fue una aliada para el desarrollo del ser humano y estamos seguros de que lo va a ser también para las décadas futuras. Sin duda, como he comentado también, los beneficios van más allá solo de la nutrición, sino también de la investigación y beneficios psicológicos a la hora de poder abstraerte de tu rutina y de tu misión que es tan dura.  

Todo esto queda muy bonito explicado, pero la cruda realidad es que supone un reto, un reto tecnológico, un reto biológico, porque la diferencia de gravedad en otros cuerpos, en el caso de la Luna es seis veces menor, viene a ser 1,7 metros por segundo al cuadrado. En el caso de Marte, unas 2,5 o 2,6 veces menor. No solo afecta a cómo se mueven los astronautas, no simplemente les permite levantar más peso con menos esfuerzo. No. Esto hace que un montón de variables, incluso los gases del aire, se comporten de otra forma alrededor de la planta.

Quería comentaros también brevemente que también tenemos en la Tierra formas de hacer estudios con gravedad cero o cercanas a cero. Un ejemplo que he puesto es una drop tower, que es una torre que hay en Bremen, la cual tiene unos 150 metros de altura. Permite hacer experimentos científicos para tomar datos de cómo afecta la falta de gravedad en ciertos estudios, ya sea de fluidos, sólidos o lo que sea, dejando caer una cápsula experimental desde la cumbre, desde la cima de esta torre de unos 150 metros, haciendo un vacío previamente, extrayendo todo el aire de aquí dentro y dejándola caer en caída libre. Esto, ¿cuánto creéis que nos puede dar de tiempo de caída libre para hacer un estudio y tomar datos? Segundos. No llegamos ni al minuto. Sí, estamos hablando de 4 segundos y medio más o menos de experimento. ¿Cuántos datos podemos obtener en 4 segundos y medio que sean de verdadera utilidad? Estamos un poco limitados en la tierra. Ellos tienen otra variante que consiste en catapultar esta cápsula desde abajo y duplican el tiempo del experimento. Pero estamos hablando de 9 segundos y pico.  

Entonces, como podemos ver, si queremos estudiar cómo se desarrolla una planta en microgravedad, no podemos contar con este tipo de aparataje, porque en segundos no tienes ningún dato real, ni siquiera de la germinación de una semilla. Las semillas más rápidas tardan unas 24 o 48 horas en brotar. Hay otras muy tardías, como la fresa, que tarda 20 días en germinar. Pero como podéis ver, en segundos es imposible obtener datos.  

Gracias a que tenemos la Estación Espacial, ahí sí que se han podido hacer estudios de microgravedad del crecimiento de las plantas y se han podido obtener datos reales de cómo puede llegar a influir esto.

Ahora vamos a hablar un poquito de las condiciones en la Luna a la hora de cómo se sentiría una planta allí. A parte de la gravedad, aparte de que juega un papel fundamental y no he parado de mencionarla, hay otros muchos aspectos que suponen un reto y que hacen que sea tan hostil. Uno de ellos es el rango de temperaturas. Durante el día lunar, que viene a durar 14,75 días terrestres, o sea un poquito más de dos semanas, las temperaturas superan los 120 grados, casi nada, pero por la noche, que vuelven a ser otras dos semanas, bajamos de 200 negativos Celsius. Entonces, ¿qué organismo macroscópico puede sobrevivir con este rango de temperaturas? Esto supone, sin duda, un reto. Luego, no olvidemos la radiación. Tenemos radiación directa del sol, no tenemos atmósfera. La presión es prácticamente inexistente, estamos hablando de vacío. Y por último, el regolito, este manto que cubre toda la luna, es absolutamente estéril. Nosotros cuando hablamos de un sustrato terrestre, pensamos que simplemente hay minerales y lo llamamos comúnmente tierra, pero hay un montón de componentes químicos y orgánicos que hacen que sea fértil. Esto es absolutamente inerte, o sea, olvidaros de poder plantar nada aquí directamente simplemente añadiendo agua. No es así de fácil.  

Entonces necesitamos un entorno controlado que nos ayude a mitigar estas hostilidades. Aquí es donde nosotros intentamos afrontar tres pilares fundamentales.  

Uno es la biología vegetal, que es el núcleo de todo el proyecto. Luego, como mencionaba al principio de la charla, la ingeniería espacial para poder dar soporte y hacer posible el experimento. Y luego, la geología planetaria. Dentro de las múltiples ramas que tiene la geología, hay expertos que son geólogos planetarios. Yo no lo sabía hasta que entré en este proyecto, pero hay personas que se dedican a estudiar en muestras, también basado en imágenes, toda la composición mineral y geológica de otros cuerpos. Y ya veremos que hay algunas similitudes con ciertos sitios de la tierra. Esto nos sirve un poco de para cómo se ha ido enfocando nuestro estudio.

Figura 3. Pilares del proyecto Green Moon.

Green Moon Project nació en 2016 en un concurso que organizó Google Lunar y X-Prize, que consistía básicamente en subvencionar una misión privada que pudiera asegurar que se podía aterrizar en la Luna. Era una convocatoria anual, si no me equivoco. Yo todavía no formaba parte del equipo en esta época. Fueron tres estudiantes malagueños. Se presentaron 3400 ideas o equipos y, al final, Green Moon fue una de las 15 finalistas, la única propuesta española que llegó a ese estadio del concurso. Año tras año, se siguió convocando esta convocatoria, que cada año había que ir demostrando ciertos avances, pero al final Google cortó el grifo de la subvención y al final no llegó a ningún buen puerto todo este proyecto. Pero bueno, esos fueron nuestros inicios. Ahora aquí he puesto algunas de las caras que estamos más frecuentemente orbitando alrededor del proyecto. Ha habido muchas personas que han ido, venido, han hecho su aporte desde su área de especialización. Ha habido empresas, tanto públicas como privadas, que también han hecho su pequeño aporte, entre ellas universidades, DHV, empresas de fertilizante y de plantas, que esto es vital, como ya veremos. En Lanzarote, en la isla de la Palma, también nos han cedido muestras de su suelo volcánico, que veremos que va a ser muy importante para toda esta caracterización del suelo en el que cultivar. También hemos contado con otras empresas y universidades que nos han ayudado hasta ahora y van a seguir haciéndolo para seguir prosperando en esta línea de investigación.

En mayo de 2024 publicamos un paper, un artículo científico en Elsevier, sobre factores clave en el desarrollo de ecosistemas en entornos cerrados controlados para misiones lunares. Es muy concreto, muy largo, pero este paper incluyó datos procedentes de nuestras investigaciones hechas en la Tierra con diferentes tipos de vegetales que luego veremos, utilizando diferentes tipos de sustrato de muestras cogidas de Lanzarote y de la Palma, ya decía, dopados con una serie de fertilizantes. Juntábamos estos datos con datos de una misión que se llama Chang’e, de China, que es un programa espacial chino con diferentes estadios, diferentes etapas, y una de ellas fue, precisamente, cultivar en la Luna, o sea, estudiar la germinación de una planta en la Luna. Estas imágenes que veis son reales, son de su experimento. Nosotros no sabíamos de la existencia de ellos al principio y, conforme fuimos avanzando, nos pusimos en contacto con ellos. Y les demostramos también nuestro interés en compartir conocimiento porque todo esto estaba en un estado del arte muy inicial. Sobre todo hablando de hace seis años. Los chinos lograron colocar una cápsula presurizada en el polo sur de la Luna y lograron tomar unas primeras imágenes de esta germinación, lo cual es todo un reto y un logro.

Figura 4. Imágenes del experimento chino Chang’e.

Como curiosidad, os voy a comentar cómo fue el devenir de esta misión. Por desgracia duró 82 horas. No pudo durar más. A pesar de que habían hecho un enorme trabajo, desde el punto de vista ingenieril también, cometieron un error con el estudio térmico. Quisieron ser tan sostenibles que querían utilizar la luz natural del sol para iluminar al interior de la cápsula. De manera que colocaron en la parte superior de la cápsula una especie de válvula de una olla express, más o menos, con una especie de saliente con un diamante que hacía que la luz que entrase fuera repartida igualitariamente dentro del cilindro de esta cápsula. Tenían también unos sistemas LED por si esto fallaba o cuando llegase la noche lunar, que es lo que os voy a comentar justo ahora. Llegó la noche lunar y debido a que no estaba todo completamente aislado térmicamente, sino que en la parte superior había un punto débil para permitir que ese diamante repartiese la luz por dentro, la planta se les congeló. La planta, cuando se alcanzaron los menos 200 positivos en un gradiente progresivo de temperaturas, murió. Los datos que pudieron obtener duran hasta 82 horas, que oye, más que 10 segundos es. Todo esto lo podéis chequear en el artículo si queréis.

Desde entonces, han habido dos misiones privadas que han podido aterrizar en la Luna. Una de Intuitive Machines y la otra de Firefly Aerospace. Luego, es cierto que han habido muchas misiones no puramente privadas, pero misiones privadas han habido dos. Como veis, no es algo que ocurra todos los días, para que os hagáis una idea de que es todo un reto poder llegar a la Luna y aterrizar. Otras muchas empresas lo han intentado, pero no han tenido éxito.  

Sin duda ahora, de todas formas, se abre una era del New Space, así le llaman, que es como una democratización del espacio. Tenemos también datos de empresas que trabajan en este ámbito y nos comentan que en los próximos años va a ser mucho más frecuente que haya este tipo de misiones. No solo en la Luna, sino misiones espaciales en general. La gran noticia que hemos tenido últimamente es que hemos podido firmar, por fin, para hacer nuestro proyecto realidad con Orbital Paradigm, que es una startup española proveniente de Madrid, el lanzamiento de nuestro experimento, que luego también vamos a comentar, a órbita. Esto se hará posible a finales de 2026 si no hay ningún retraso. Queremos enviar un pequeño invernadero donde esté todo monitoreado y automatizado a órbita, como ya decía, a bordo de una sonda que ellos están fabricando. Ellos se encargarían de la sonda, nosotros del mini invernadero, bien hermético, y probablemente todo iría a bordo de un Miura 5 de la empresa PLD Space. Esto está todavía por terminar de pulir fechas, pero todo apunta que sea para finales del 2026. Hace 8 años, un poco más de 8 años que empezamos con este proyecto. Como veis, los resultados van llegando lentamente, pero parece que será posible.

Este invernadero sería el primero autónomo y robotizado, automatizado, en orbitar la Tierra. Es cierto que hay experimentos de cultivo, como he mencionado antes, en la estación espacial, pero hay intervención humana directa. Aquí estaríamos hablando de todo absolutamente automatizado con sensores que activen el riego, que midan las concentraciones de gases, la temperatura, la humedad y todo esto. Estará orbitando la Tierra entre 1 y 14 días. ¿Cuánto podrá durar? Lo sabremos más adelante. Queremos que sea también un sustento ya no solo de alimento, sino de oxígeno y de eliminación de CO2.  

En la misión que vamos a lanzar, claro, queremos tomar el mayor número de datos posibles. Obviamente, datos gráficos por parte de cámaras. Queremos también medir concentraciones de gases. Queremos el riego de forma automatizada, movimiento de aire, porque la diferencia de gravedad hace que el reparto de gases a la hora de realizar la fotosíntesis sea un poquito más irregular. Y estamos también ideando poder hacer dos tipos de experimento, uno más encapsulado y otro con un simulante regolítico. Simulante regolítico suena un poco raro, pero es un análogo del regolito lunar en la Tierra, caracterizado y preparado por nosotros.  

Una de las cosas más importantes o más interesantes, mejor dicho, que podemos obtener de la misión es que podremos obtener el invernadero de vuelta. Esto va a hacer que podamos revisar mucho más en detalle, ya no solo con la telemetría que obtengamos de la misión, sino poder ver en persona cambios que se han producido en la planta respecto al experimento que vamos a hacer en paralelo, que no lo he mencionado, en la Tierra. En la Tierra haremos el mismo experimento análogo, empezarán a la vez y podremos comparar. Mismas semillas, mismo simulante regolítico, misma duración de experimento y podremos comparar pues qué genes se han activado, qué metabolitos ha acumulado la planta. Yo no sabía lo que era un metabolito hasta que hablé con el equipo de biología. Un metabolito es una sustancia química que se libera en cualquier proceso metabólico. Entonces la planta, como se está comportando diferente, va a acumular otra serie de genes activados y de metabolitos. 

¿Cómo afecta la microgravedad afecta en la planta? Por un lado, tenemos el crecimiento de la raíz. El crecimiento de la raíz aquí en la Tierra es normalmente de una forma ordenada y hacia abajo. Cuando estamos en un sitio donde no tenemos la gravedad terrestre, que ha sido esta constante en toda la evolución de la planta, las raíces tienden a crecer de una forma irregular, de una forma más desordenada, errática podríamos decir, aunque a mí no me gusta esta connotación negativa. También debido a que el reparto de los fluidos en el sustrato no ocurre igual que en la Tierra, sino que tiende a sufrir las consecuencias de la falta de gravedad, se produce un estrés hídrico también en la raíz. Hace que la raíz, aparte de no tener una orientación clara hacia dónde crecer, intente buscar el agua que no está claramente apoyándose en el fondo y esto provoca un crecimiento bastante más errático. Hay pocas imágenes en internet porque la mayor parte de esta información viene de papers y de artículos de la Estación Espacial, pero si buscáis podéis encontrar alguna de baja calidad.  

No solo las raíces se ven afectadas por la diferencia de gravedad, también el tallo. Yo pensaba, antes de entrar en este proyecto, que el tallo se guía principalmente por la luz, así es. Hacia donde esté la luz intenta ir, si no tiene ningún elemento que le domine, como el viento y tal. Pero he aprendido también, gracias a todos estos expertos que me van informando también a mí como ingeniero, que la gravedad también sirve un poco de guía para el tallo de hacia dónde crecer. Él tiene una referencia que es el vector gravedad y con eso sabe en cada momento hacia dónde se está dirigiendo. Son más conscientes de lo que pensamos. Pues si quitamos este vector, la planta también se vuelve un poco loca en ese sentido. Como decía antes, los gases a la hora de realizar la fotosíntesis también afectan. Como esos gases se apoyan, vamos a usar esta palabra, en la superficie de la hoja. Hace que sea todo un poquito más irregular.  

También el reparto de las hormonas dentro de la propia planta, la mecánica de fluidos dentro del tallo. Cambian un montón de cosas. La auxina es una hormona, también para el desarrollo natural de las plantas. Todo esto se ve afectado, desde la fotosíntesis hasta el crecimiento de la propia planta. Entonces, el resultado suelen ser tallos un poquito más finos, hojas un poco más pequeñas, de tamaño y forma irregular. Todo esto es lo que tenemos que entender y estudiar, y también suplir de alguna forma. Por eso, el experimento tendrá unos LEDs que van a estar situados en la parte superior. Hay un ventilador que ayuda a que se mueva el aire. Hay sensores de humedad y de temperatura. Está todo con presión y temperatura controladas. Hay un sistema de riego especial para poder dirigir el agua hacia donde toque y poder asegurar el correcto crecimiento.  

Figura 5. Esquemas del experimento de Green Moon.

Hemos estado caracterizando diferentes muestras de la isla de la Palma. Gracias a la colaboración de estas islas hemos recibido muestras que nos han ayudado un poco a comparar lo que ya sabemos que hay en el regolito lunar, que eso es ampliamente conocido por la academia. Hay muchas similitudes. Tened en cuenta que el regolito lunar son fragmentos sólidos que vienen de colisiones meteóricas, también de antiguas erupciones volcánicas. Y es inerte, como ya dije antes, y tiene bastantes silicatos y componentes basálticos también. Lo que hemos hecho es un poco ver de qué zonas, de qué túneles de lava, tenía más sentido coger estas muestras y hemos conseguido tener simulantes análogos al regolito lunar, de manera que tenemos un sustrato que es un representante muy fiel de lo que podemos encontrar en la Luna a nivel mineral.

Quería también mencionar que, obviamente, estas muestras son muy limitadas. No tenemos carta blanca para tener todas las muestras que queramos. Al final, dependemos de lo que nos quieran ceder. Y no olvidemos que la planta es un ser vivo. Para cualquier experimento que hagamos, la repetitividad del experimento es relativamente baja. Quiere decir, si yo tengo unas muestras contadas de simulante regolítico y pongo dos semillas iguales, ese experimento no va a exactamente igual en estas dos semillas. Al final, hay circunstancias pequeñitas que hacen que algo muy pequeñito que pueda afectar a la semilla, luego impacte brutalmente en el crecimiento de la planta, como puede ser la presencia de algún hongo pequeño en la semilla. Aunque intentamos mirar todo al microscopio, hacer autoclave de todo para asegurar que todo está correcto, quería hacer ese apunte, que al final el regolito o simulante que tenemos es limitado. Poco a poco vamos teniendo más, lo cual nos va permitir hacer pruebas con más especies de planta. Básicamente lo que hace es dopar a este regolito con diferentes compuestos que ahora vamos a comentar. Antes hablaba de los especialistas de geología, también hay especialistas de biología vegetal. En InnoPlant, que es un laboratorio que trabaja asociado con nosotros, se dedican a estudiar el crecimiento de plantas en condiciones de estrés y se han dedicado un poco a estudiar qué le falta a ese suelo, a ese sustrato, para que la planta pueda vivir. Entonces, se han encontrado ciertas carencias que eran evidentes, como pueden ser nitratos. El nitrógeno es muy importante para el crecimiento de plantas. El fósforo, el potasio también. Y también la retención de líquido del regolito es relativamente deficiente. Han estado trabajando en ver qué añadir a estos simulantes o análogos para poderlo hacer posible, para poder germinar plantas aquí.  

Con el grupo Herogra, que es otra empresa que también participa con nosotros, se han desarrollado una serie de fertilizantes –le llamamos dopar el regolito– para poder hacer que esto sea posible. A veces hay que añadir bacterias que lo que hacen es degradar percloratos que son tóxicos para la planta. Otras veces hay que añadir ciertos microorganismos extremófilos que lo que hacen es sobrevivir en estos suelos tan duros. Los extremófilos suelen vivir en columnas de azufre, en suelos y en cráteres volcánicos. A estos microorganismos los llevas a un sitio apto para la vida, como los que ya conocemos, y se muere. O sea, les gusta los ambientes extremos. Y ese tipo de microorganismos son los que estamos utilizando. 

Aquí podéis ver unos pocillos, con este simulante regolítico y brotes de diferentes plantas o semillas que hemos probado. Hemos probado con microtomates, espinaca, zanahoria, lechuga y, curiosamente, el que mejor se ha comportado de todos ellos es el rábano. Yo no soy un gran amante del rábano, pero espero que los astronautas sí que lo sean, porque es de los más prometedores. Solo hemos probado primeramente plantas de porte pequeño, que no ocupen mucho, porque al final nuestro experimento va a tener un volumen limitado. De cara a un futuro, si todo esto llega a buen puerto, podremos imaginarnos plantas con mayor potencial de crecimiento. 

Figura 6. Pocillos con simulante regolítico y primeros brotes.

Volviendo un poco al tema del ISRU o utilización de recursos in situ, quiero mencionar que en todo el manto rocoso de la Luna se estima que hay unos 600 millones de toneladas de agua en estado sólido. Pero claro, este agua está muy mezclada con el regolito y es difícil de extraer. Hay zonas concretas de la Luna, sobre todo cráteres que están permanentemente en la sombra, donde sí que hay mayores acumulaciones de agua en estado sólido. Pero, claro, están por ahí repartidos. Un ejemplo es el cráter Shackleton, que está en el polo sur de la luna. Este tiene una serie de cosas interesantes, y  es que tiene áreas que están constantemente iluminadas por el sol, es decir, nunca se hace de noche. Y hay otras áreas que están siempre de noche, siempre a la sombra. Esto permite que haya en la sombra agua en estado sólido, que se puede utilizar para toda esta historia que estamos comentando. Y luego la parte iluminada se antoja bastante apetecible para la ubicación de paneles solares, porque tenemos una irradiación solar directa constante. Como podéis imaginar, este tipo de ubicaciones estratégicas también son de interés para diferentes países. Esto quiere decir que países como Estados Unidos, China o Rusia se están poniendo las pilas para llegar aquí. Y no tenemos que olvidar que tenemos que proteger la Luna, porque tanto ella como sus recursos son un patrimonio de la humanidad. Eso no lo podemos olvidar. Su explotación comercial ha de estar muy regulada, pero esto está todavía en proceso.

Figura 7. Cráter Shackleton.

Alguna de las entidades que están a cargo de esta labor son COSPAR (Comité de Investigación Espacial) y la Organización de las Naciones Unidas también tiene una oficina para asuntos ultraterrestres. ¡Tened en cuenta que en la Luna a veces hay acumulaciones de agua en estado sólido de la superficie del país de Dinamarca! Estamos hablando de grandes acumulaciones. 

La normativa, aunque yo no sea un experto de normativas, tiene ciertos vacíos y esto es un riesgo. Por ejemplo, cuando tú aterrizas tu nave, quieren asegurar que hay un área de seguridad alrededor de tu nave que tú tengas garantizado que nadie te la pueda invadir. Genera un pequeño “hecha la ley, hecha la trampa”: ahí un pequeño vacío legal hace que si Estados Unidos, Rusia o China llegan allí los primeros, puedan decir “vale, esta es mi zona, nadie puede entrar”.  

Allí no hay muchas cámaras ni muchos ojos que estén controlando continuamente qué hacen y es muy fácil que puedan explotar recursos a espaldas del resto del planeta. Quiero mencionar que estas tres potencias no han firmado este acuerdo, se mantienen al margen y no deja de ser una preocupación que no tratemos este tema con especial cuidado. China ha hecho unos avances espaciales en las últimas décadas, en la última década diría yo, bastante abrumadoras.

Para poder hacer la agricultura lunar viable, hay diferentes ámbitos de la ciencia que se tienen que desarrollar, como el aspecto genético. Podemos modificar a la planta desde un punto de vista genético para que sea más resistente a la radiación, para que se comporte mejor a la hora de adaptarse a la microgravedad y al reparto de nutrientes. Podemos hacer estudios hidropónicos, como este tipo de plantación que no requiere un sustrato, sino que se utiliza una especie de suero o nebulizante acuoso le llaman también, muy nutritivo, en el cual la planta puede crecer sin necesidad de un estado sólido debajo. Esto puede ser útil para Marte, por ejemplo, que tiene mucho más perclorato tóxico para la planta, que le es venenoso. A veces no solo basta con tener bacterias que degraden ese perclorato, sino que a lo mejor hay que plantearse hacer estudios hidropónicos o aeropónicos, sin sustrato.

Nosotros también nos planteamos retos que vayan un poco más allá. Es decir, ahora estamos hablando de una primera cápsula pero hay que asegurar que pueda ser modular, que se pueda tener en serie. Veíamos que esa cápsula podía estar repetida en muchas ubicaciones, incluso pudiendo aumentar su tamaño. Hemos imaginado cápsulas que puedan estar en el exterior de una Estación Espacial o que puedan estar en un interior con diferentes sistemas de ventilación, con su control térmico, gestión de gases, un riego inteligente, baterías para toda la electrónica, paneles solares en el exterior, … Quería mencionar también sobre los sistemas de iluminación que la mejor disposición es una especie de tablero de ajedrez donde se alternan LEDs rojos y azules, rojo-azul, rojo-azul, rojo-azul. Ese patrón y con ciclos de 12 horas de sombra parece que es un buen estímulo para el crecimiento de la planta, sobre todo en las etapas iniciales. Aquí podemos ver algún ejemplo, donde se puede ver una cápsula en el exterior de una estación, que puede ser manipulada por un brazo robótico y tratada también dentro de la propia estación. 

Figura 8. Esquema de una cápsula interna.

Figura 9. Esquema de una cápsula externa.

Hay que decir que la cápsula en sí debe garantizar una serie de variables vitales para la planta. Una de ellas es un rango de presiones entre 80 y 120 kilopascales. Después un rango de temperaturas de entre 16 y 26 grados centígrados, unas concentraciones concretas de gases… Y luego, pues lo que decía, cámaras, sistemas de riego automatizados, luz ajustable, asegurar los nutrientes necesarios en el regolito. Los pasos siguientes de este tipo de encapsulamiento de invernaderos son hacerlos más grandes, que tengan una mayor capacidad, donde podamos cultivar diferentes tipos de planta de diferente índole en el mismo sitio, donde todo esté automatizado, identificar nuevas especies de vegetales, porque hasta ahora estamos tratando con plantas de porte pequeña, pero como os decía, queremos probar con plantas mucho más grandes, diferentes tipos de suelo que se parezcan también al suelo marciano. O sea, hay una línea de investigación importante. Y, por supuesto, también estudiar los efectos de la microgravedad en el largo plazo, porque hasta día de hoy tenemos unos datos, pero este know-how hay que seguir ampliándolo con datos que vengan de la Estación Espacial y de futuras colonias si llegan algún día.

Todo esto va más de cara a las próximas décadas. Yo aquí quiero ser ambicioso diciendo que a finales de 2030 podemos ver alguna base lunar, ¿por qué no? Tenemos los medios, hay que ver si al final se puede hacer posible. Pero bueno, la misión Artemis –que como dato curioso, Artemis es la hermana de Apolo y ellos han hecho este juego- quiere enviar humanos a Marte, pero no sin antes tener la Luna como un ejemplo, como una especie de laboratorio natural. A mí me suena un poco violento porque suena como a perturbar la Luna. Pero bueno, un laboratorio natural donde podamos demostrar que es sostenible y de ahí ir a Marte. Pero Marte supone un reto mucho mayor. No es hablar en los mismos términos que la Luna. Primero, por el tiempo de viaje. A la Luna podemos tardar un día en llegar, mientras que en llegar a Marte, 8 meses. Mes arriba, mes abajo. 8 meses de viaje supone.  

Todo un reto mental y psicológico para los astronautas, estamos hablando de ocho meses de viaje. Por otro lado, la radiación y las temperaturas, pues también son bastante críticas. Se cree que quizá para la década de los 40 se puede hacer un touch and go, que significa ir, tocar y volver, la superficie de Marte por un humano. Pero bueno, todo esto habrá que ver si es realmente factible o no. Todo apunta a que sí. Para enviar un humano a la superficie de Marte, se estima que es necesario hacer un lanzamiento de 75 toneladas, lo cual es muy, muy grande la cantidad de peso que estamos hablando, porque es un viaje muy lejano, donde hace falta mucho combustible. Se tardaría, esto es un pequeño cálculo, ocho meses yendo a siete kilómetros por segundo. Es una velocidad vertiginosa.  

¿Lo verán los más jóvenes? Yo espero que sí. ¿Por qué no? Convertirnos en una especie también marciana. Y, bueno, quería recordaros que el objetivo de esto no es simplemente alimentar a astronautas: es poder tener una producción sostenible de alimento y de oxígeno, generar hábitats autosostenibles y poder garantizar de alguna forma la supervivencia de la especie interplanetaria. Nada más. Era todo esto lo que os quería comentar. No sé si tenéis alguna duda, cosas en las que queráis profundizar. Soy todo oídos.

 

Coloquio

Los fertilizantes, en principio, tendrían que venir directamente de la Tierra porque allí, seguramente al principio como mínimo, no se fabricarían. Es decir, totalmente independientes no serían. ¿Tenéis pensado que en el futuro se hiciera algún tipo de circulación o ecosistema realmente cerrado?

Esa es la idea. La idea es al final generar, como tú bien dices, el sentido de la flecha del ciclo cerrado: que, una vez tú ya tienes tu ecosistema cerrado, continuamente se esté generando esa materia orgánica que permite a la propia futura planta o semilla volver a crecer. De todas formas, en un futuro más lejano, sí que ya habrá laboratorios donde se pueda incluso sintetizar algún fertilizante de forma artificial, pero la idea es lo que tú comentas, el ciclo autosostenible cerrado donde no haga falta una intervención realmente humana. De hecho, aquí se pueden comprar a veces unas bolas de cristal donde dentro de un ecosistema cerrado que se mantiene sin necesidad de ser regado, sin necesidad de ser abierto a la atmósfera. Y no sé cuánto duran, pero hablamos de años. No soy experto en este campo, pero por ahí va la investigación. 

Esta exposición me ha hecho pensar en la película Naves Misteriosas –Silent Running, el título original– que se proyectó el mes pasado en el Museo de Ciencias Naturales de Barcelona con comentarios. Otra cosa. Por lo visto, los astronautas tendrán que ser veganos porque no se habla de carne, ¿o se enviará carne congelada como la que comemos aquí?  

Sí, parece que nos espera por lo menos un inicio del futuro bastante vegetariano o vegano. De momento, no tenemos un experimento para poder desarrollar ganadería, pero quizá con insectos sí que podamos tener otro sustento alimenticio. Los insectos se han comprobado que también son una fuente proteica interesante y nutritiva, ocupa poco espacio y desde el punto de vista del sufrimiento animal pues también es más moralmente correcto, quizá. No es lo mismo un gusano que una vaca, pero es un buen comentario, habrá que ver hacia dónde evoluciona todo. 

Estas semillas que irán dentro de estos invernaderos que vais a lanzar, ¿en qué estado de germinación se enviarán? ¿Distintos estadios?

Es una muy buena pregunta. La idea es enviar diferentes estadios de germinación. ¿Por qué? Porque no tenemos la garantía... Yo estoy hablando ahora de este primer experimento a finales del 2026, donde no tenemos una garantía de que podamos estar dos semanas orbitando. En dos semanas sí que da tiempo ver diferentes fases. Pero si el experimento dura dos días o 85 horas, como en el caso de los chinos no tendremos datos suficientes, entonces la idea es poder enviar diferentes estados de germinación, en los cuales podamos ver desde un brote desde cero a una pequeña plántula -plántula es esa planta primitiva que ya haya brotado- y ver ese desarrollo. No obstante, todo esto luego tiene unas implicaciones también en aduanas que no os podéis hacer una idea. Si el lanzamiento se hiciera en Estados Unidos, que no tiene por qué, supone tener que declarar en aduanas que tienes una mercancía concreta, biológica, que vas a enviar al espacio. O sea, no es todo ultra fácil. Todo esto tiene unas implicaciones que van más allá de lo puramente científico, que es lo que nos mueve. Hay una parte más legal y de administración que lo dificulta. Pero sí, es la idea.  

Mi pregunta va sobre todo por el tema de la microgravedad en plantas, porque lo que se ha visto es que al crecer plantas en microgravedad tienen deficiencias en muchos minerales, que al final las hacen bonitas y se pueden comer, pero no son muy útiles a nivel nutricional. No sé si habéis planteado algo en esa línea para intentar solventar esas deficiencias también. Y luego, por el otro lado, el cultivo en regolito lunar, lo que se ha visto son acumulaciones de metales tóxicos en las plantas durante el cultivo, que al final hacen que no sean seguras para el consumo. ¿Estáis tomando alguna medida para solventar eso?

Son unos retos que, sin duda, estamos encarando y nos vamos a enfrentar. La idea de este pilar biológico y bioingenieril trata de desarrollar precisamente qué aditivos podemos colocar en el regolito para degradar esa toxicidad y hacer que la planta realmente se nutra de los minerales que luego nosotros vamos a absorber. Al final, es una cadena acumulativa. Sin duda, es un reto y en cualquier caso, nunca se dará un alimento que no sea apto para su consumo. Por eso estamos haciendo experimentos en la Tierra, porque a lo mejor la variable de la microgravedad se puede estudiar aparte, pero si la parte de cómo se nutre la planta de un regolito o de un suelo volcánico, el cómo puede afectar a nivel tóxico, es algo que ya se está estudiando y, sin duda, va a haber un avance independientemente del experimento en microgravedad. De hecho, estamos adquiriendo nuevas muestras de análogo regolítico, por así llamarlo.

No sé si has hablado de tamaños del experimento como tal y si tenéis algunas limitaciones, peso y si eso os obliga a renunciar también quizás a otras cosas que os interesaría.

Como he mencionado, cualquier cosa que enviamos al espacio es muy costoso a nivel de peso. Entonces, tenemos efectivamente una limitación de espacio para este experimento. Eso hace que no podamos hacerlo todo lo ambicioso que nos gustaría, de probar más plantas, de probar más condiciones. Tenemos una limitación de tres U. Una U, en el ámbito aeroespacial, es un cubo de 10 por 10 por 10 centímetros. Pues tenemos tres U. Imagínate: en un aparato de este tamaño tenemos que meter todo el experimento con la sensórica, con la microelectrónica, … O sea, es realmente un reto. Estamos buscando el hardware necesario para que ocupe el mínimo espacio, que cumpla su función, que sea resistente a la radiación –que eso es algo que yo tampoco conocía hasta que entendí que existen circuitos resistentes a la radiación, cámaras microespectroscópicas, … –. Hay que tenerlo en cuenta, el espacio es reducido y también hay que hacerlo lo más ligero posible.  

Has comentado que la distribución de los LEDs, la mejor sería en forma de ajedrez. Quería preguntarte por qué.

El tema de la disposición de LEDs es más una respuesta, o es más una justificación, biológica que electrónica. Al final, el equipo de biología ha hecho pruebas en cámaras en oscuridad, colocando diferentes disposiciones de LEDs con diferentes intensidades, lúmenes, colores y disposición, y han llegado a la conclusión de que alternar el rojo y el azul es la mejor combinación. Yo personalmente no sé por qué a la planta le va mejor esa combinación, pero me la voy a apuntar para que Juan, mi compañero que fue el que llevó a cabo este experimento, nos lo pueda decir.

¿Tenéis previsto el control de las malas hierbas?  

¡Qué bueno! Bueno, primero hay que ver si las buenas hierbas realmente se pueden desarrollar. Sin duda, en el experimento autónomo inicial, no tendremos ese nivel de avance tecnológico para tener un micro, un nanobot o un robot que vaya eliminando estas malas hierbas, pero sí, obviamente, en las colonias futuras, pues ahí ya habrá una intervención humana que pueda eliminarlas. En cualquier caso, buscaremos la forma de que sirvan de sustrato para que, cuando mueran, puedan generar este ciclo cerrado.  

En la parte mecánica que es lo tuyo, ¿en qué has intervenido?

Pues en el diseño de los componentes, no a nivel electrónico, pero sí en la parte de diseño mecánico. Esto es un poco confidencial, por eso no he mostrado imágenes, pero estamos trabajando en la construcción del encapsulamiento, donde va estar todo esto dentro. Entonces, yo soy el primer punto de contacto entre el fabricante de este elemento que se va enviar al espacio. Obviamente, yo no puedo dar las consignas de cómo se ha de fabricar ni de qué material, pero sí los requisitos desde el punto de vista del experimento. Soy el punto de contacto entre ellos y todo mi equipo. Con estos inputs mutuos voy siguiendo el proyecto. Al final, es una gestión de proyecto con mi humilde conocimiento mecánico y todo el feedback de la parte de geología y biología que son los que dictaminan qué es necesario para el experimento: a nivel de presiones, temperaturas, control de riego, de iluminación, todo esto.

Supongo que esta experiencia multidisciplinar debe ser muy alucinante, ¿no? Lo que debéis aprender todos unos de otros.

Es brutal cada vez que tenemos una reunión, tenemos muchas reuniones durante horas en las que todos hablan, yo me quedo a veces embobado porque yo considero que soy el que menos sabe realmente de todo el grupo porque hay gente que son realmente cracks y aprendo un montón de todos ellos. Tenéis que tener en cuenta que una de las funciones del trabajo de uno de los integrantes del equipo es controlar el rover que hay en Marte. Él se postuló para astronauta y avanzó varias fases. Igual que Javier Santaolalla, que no sé si os suena, son amigos. Javier Santaolalla también se ha interesado en el proyecto, hemos tenido entrevistas. Hay gente muy crack y yo aprendo muchísimo. Incluso de ingeniería. Porque tú has estudiado una carrera, pero luego tratas con gente que lleva 20 años en el mundo aeroespacial y dices, wow, es que yo no sabía esto.  

Por eso, vengo aquí hablar humildemente, a hablar de un trabajo que hace mucha gente, y que yo no soy un experto en ninguno de los campos. Y es la primera charla que doy, imagínate.