Terraformando Venus

En esta entrada os presento alguna idea mía sobre la terraformación de Venus. Estas ideas se remontan a antes de tener este blog, de hecho mi anterior imagen de la cabecera del blog estaba inspirada en esas ideas.

Los que desde hace mucho son lectores de este blog, saben que veo con mejores ojos una colonización del universo mediante habitats espaciales, más que colonizando otros planetas.

Sin embargo, ya que considero que uno de los labores principales de la humanidad es la expansión de la vida (y la inteligencia), veo los planetas como un sitio con buen potencial para esta expansión, puesto que pueden mantener ecosistemas que no son posibles en los habitats espaciales (fosas abisales), o pueden mantener especies migratorias de largas distancias ( cetáceos). Los planetas terraformados deberían servir de reservas de biosfera.

Debido a que hay ciertas características que hacen a cada planeta único, las formas de vida y los ecosistemas que evolucionasen en esos planetas serian también únicos.
Marte es un buen candidato. Hace tiempo en un foro ya cerrado, Homoscience, comentaba la interesante posibilidad de bosques de sequoyas de 300-400 metros de altura o animales flotantes.

Venus es otra posibilidad interesante, ¿como se adaptaría la vegetación y la fauna a una luminosidad tan alta? (merece otra entrada)

Volvamos a los habitats espaciales, los Cilindros McKendree y los Anillos de Bishop son hasta ahora de los más grandes mencionados en el blog, y estarían construidos a partir de nanotubos de carbono o un material diamantoide de origen MNT. Es decir carbono.

La cantidad de carbono disponible en el sistema solar limitará la cantidad de estos habitats, seguramente los habitats estilo O’Neill de tamaño inferior serán más abundantes, ya que parece que hay mucho más metal que carbono en los asteroides.

Pero la evolución planetaria nos has regalado una fuente con billones de toneladas de carbono purificado, Venus. La cuestión es como minar el carbono(que esta en forma de CO2).

Para este escenario, supondré que se posee algún tipo de nanotecnología molecular(MNT), que partiendo de algún tipo de gas rico en carbono es capaz de fabricar materiales de carbono con precisión atómica.

Comenzaríamos desviando un asteroide rico en carbono a la orbita requerida alrededor de Venus. Algún tipo de nanofactoría automatizada se dedicaría a fabricar un cable de nanotubos de carbono, que iría descendiendo desde al asteroide hasta rozar la atmósfera superior de Venus. Entonces el crecimiento se detendría.

Una vez logrado esto, una nanofactoría descendería al extremo inferior del ascensor espacial creado, y allí partiendo del CO2 atmosférico empezaría a fabricar un cable gemelo, pero no para seguir descendiendo. Este cable gemelo se elevaría por el ascensor espacial a la vez que la nanofactoría lo fabrica.

Estos segmentos nuevos serían subidos a orbita, y después transportados a algún Punto de Lagrange. Una vez allí estos segmentos lineales de varios miles de km de longitud pasarían a una forma circular, y podrían unirse para crear el cuerpo cilíndrico de los habitats espaciales mencionados.

Observad que partiendo del ascensor espacial se pueden fabricar segmentos de los habitats, o ascensores espaciales gemelos.

Lo más sensato seria partiendo del primer ascensor espacial, crear otro ascensor, y así sucesivamente hasta tener un numero considerable de ascensores espaciales con capacidad de fabricar posteriormente más segmentos.

Si eliminamos carbono, nos encontraríamos que la atmósfera de Venus se iría enriqueciendo en oxigeno, lo cual en principio no sería interesante, pues diluiría el CO2, reduciendo el rendimiento de las siguientes extracciones.
Así que seria interesante subir también el oxigeno generado con los segmentos. El oxigeno será necesario para crear la atmósfera de los habitats espaciales. Y cuando sea necesario incluir agua, solo tendremos que importar el 11% de masa en forma de hidrógeno que si importásemos agua de otro punto del sistema solar. Recuperaríamos parte de la energía luego al quemar hidrógeno y oxigeno para formar agua.



Voy a partir del valor de masa calculado por Thomas Mc Kendree en forma de carbono necesario para construir un hábitat espacial cilíndrico de 4610 km de longitud y 461 km de radio, fabricado con material diamantoide , con una densidad de 3510 kg/m3, 8x10^16 kg.



Pero como voy a optar por nanotubos de carbono, y estos tienen una densidad inferior(1400 kg/m3), tomare finalmente una masa para un hábitat de tales características.

Masa: 3.2*10^16 kg.
Superficie: 13*10^6 km2.

La Antártida tiene 14*10^6 km2, la Luna 38*10^6 km2.


Venus tiene una atmósfera 96% en CO2, 92 atm, y una gravedad de 0.9 g.

Partiendo de estos datos obtengo 4.5*10^20 kg de CO2 en la atmósfera de Venus, o 1.2*10^20 kg de carbono.

Eso da como resultado que el carbono en la atmósfera de Venus podría servir para la construcción de 3750 habitats espaciales, con una superficie total final de 95 veces la de la Tierra.

Terraformación de Venus = 1 planeta terraformado + 95 Tierras.

Simplemente terraformando Venus obtendríamos la misma superficie que colonizando los planetas de varios años luz a la redonda. Teniendo en cuenta que probablemente esos planetas deberán ser terraformados igualmente, energéticamente hablando la opción esta clara.

Tal proceso de terraformación podría llevar cientos de años, o milenios, pero se obtendría superficie habitable desde el principio. Aunque tardásemos un milenio, obtendríamos una Tierra cada 10 años.

Venus podría mantener una civilización muy rica. Varios billones viviendo en los Langranianos. Con energía solar abundante.

Esta opción es mucho mejor que otras que proponían volar literalmente la atmósfera de Venus a lo bruto con impactos de asteroides.

Toda esta megaconstrucción podría seguirse desde la Tierra, veríamos como Venus pasaría de ser un único punto luminoso a una región llena de puntos brillantes.

El objetivo final para Venus podría ser una atmósfera final con 0.8 atmósferas de nitrógeno, el CO2 necesario para mantener unas temperaturas agradables y el oxigeno necesario para respirar, 0.2 atm. Reducir la atmósfera de nitrógeno de 3 atm a 0.8 seria conveniente, transformándola en nitratos. El planeta sería bastante seco, pero viendo que los planetas tipo Dune evolucionan de formas más favorable, quizás sea mejor dejarlo así. Que la nueva vida introducida allí se adapte...




Dejo esta entrada inacabada, dejando el asunto de la rotación pendiente.

Viviendo en el espacio: Cilindros de McKendree

Cuando Gerald K O’Neill y otros tantos idearon sus habitats espaciales, lo hicieron a una escala que los materiales de aquella epoca permitían.
Incluso así el modelo de Isla 3, o cilindro de O’Neill ya contaría con dimensiones increíbles(3 km radio, 30 km longitud), aun sin llegar a los limites impuestos por los valores de resistencia a la tracción de esos materiales, aleaciones de acero, níquel o titanio que permitirían habitats con dimensiones mucho mayores(rondando los 10 km de radio y 100 km de longitud para el titanio con coeficiente de seguridad(n) al 50%).
Pero en la ultimas décadas ha surgido un nuevo material muy prometedor, los nanotubos de carbono, con los que se podrían construir habitats de hasta 2000 km de radio. Hablamos ya de habitas cuya superficie se acerca a la de los planetas.



Un hábitat de tipo cerrado del diseño de un cilindro de O’Neill pero a estas escalas fue ideado por Tom McKendree, y por ello se denomina cilindro de McKendree
A diferencia del primero este ultimo no contaría con ventanas, a estas escalas esta forma de iluminación no seria practica.
A cambio tenemos el doble de superficie, y la iluminación realizaría de otra manera, posiblemente con soles lineales, repartidos a cierta altura sobre la superficie, como los comentados en la entrada sobre habitats de tipo cerrado.

Advertencia: mantengo en esta entrada la relación 1/10 para radio / longitud, así cada vez que hable de radio se entiende que la longitud del hábitat es 10 veces mayor.

A pesar de las dimensiones de estos habitats, la masa estructural es considerablemente baja, cercana a la de un asteroide de masa media., y hay miles de asteroides de este tamaño.
Para un hábitat de radio=500km, la masa estructural, es decir la de la coraza de nanotubos, se aproximaría a 10^17 kg, para un hábitat de radio 1000km, la masa se aproxima a 10^18 kg.
Para que nos hagamos una idea, Phobos tiene una masa de 10^16 kg, por supuesto solo un pequeño porcentaje de este es carbono, pero se hace patente que la cantidad de masa requerida para construir un hábitat que posee una área comparable a un pequeño planeta no es excesiva.
La masa estructural varia según lo que queramos meter dentro, mas suelo y atmósfera mas densa implica solicitar mas resistencia por parte de la estructura de nanotubos, para lo que se debe aumentar su grosor, y por lo tanto su peso,.

Con una menor velocidad de rotación para dar una pseudogravedad menor, por ejemplo la marciana, el posible radio, seria aun mayor.

La superficie de estos habitats comparándola con algunos planetas y lunas es:
superficie habitat( radio =500 km )= +/- 15 *10^6 km2 3 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =1000 km)= +/- 60*10^6 km2 12 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =3000 km)= +/- 560*10^6 km2 110 % la de la Tierra
superficie Luna : 38*10^6 km2 7.5% la de la tierra
superficie tierra: 510*10^6 km2
superficie Marte: 144*10^6 km2 28% la de la Tierra

imagen: comparación de tamaños de un hábitat de 500 y 1000 km de radio con la Tierra


Para calcular la masa atmosférica hay que tener en cuenta que el aire no llenaría homogéneamente el interior, debido a la pseudogravedad producida el aire dentro del hábitat se pegaría a la superficie interna en una capa de alrededor de 50-100 km(altura que varia con la pseudogravedad , mas pseudogravedad, menos altura de la atmosfera), la presión del aire descendería desde el nivel del suelo hasta valores cercanos al vacio al llegar a esa altura, igual que una atmósfera planetaria, este efecto se daría también en los cilindros de O’Neill, solo que el descenso de la presión en el centro debido al menor tamaño de estos habitats es apenas apreciable.
Por lo tanto en interior de un hábitat de esta escala, la mayor parte esta totalmente vacio.

La visión desde el interior seria increíble sin duda alguna, nuestra estación espacial actual esta a 300 km de altura y posee una visión espectacular de la superficie del planeta, alguien flotando ingrávido en el eje vería una superficie varios cientos de km (según radio del hábitat) mas debajo de lo que la ven nuestros astronautas actuales.


Una atmósfera de tal grosor seguramente daría unos fenómenos meteorologicos mas complejos mas parecidos a los de un planeta, con dos diferencias

-que la forma de los fenómenos meteorológicos serian totalmente diferentes, debido a que el efecto coriolis les daría forma diferente en un cilindro que en un planeta
- y que quizás los habitantes de estos habitats tendrán mas control sobre el clima, porque tendrían control sobre los niveles y duraciones de los ciclos de luminosidad y sobre el flujo de calor que entra y sale(radiadores).

Por encima de la atmósfera las condiciones serian de ingravidez, cualquier cosa que se dejase por encima de la atmósfera flotaría indefinidamente(cabrían asteroides enteros) ,es decir a diferencia de un cilindro de O’Neill donde hay una gradiente de pseudogravedad proporcional al radio desde la superficie hasta el eje(donde seria cero), la gravedad apenas disminuiría en la altura que contiene la atmósfera.

En habitas mas pequeños las condiciones de ingravidez alrededor del eje proporcionaban una zona de recreo, en este caso perdemos esta ventaja.
Para remediarlo se podría colocar un cilindro mas pequeño de unos pocos km de radio lleno de aire en el centro, de la escala de un cilindro de O’Neill,. si quisiésemos hacerlo de nanotubos de carbono, un cilindro de únicamente cuatro cm de grosor seria necesario para soportar la rotación necesaria para proporcionar un gee en la superficie (con ingravidez en su eje)

Una opción seria a modo de una muñeca de matrioska colocar mas cilindros de dimensiones un poco menores, anidados uno dentro del otro hasta sacar partido totalmente a los sucesivos huecos. La altura entre sucesivos niveles vendría determinado por lo que sus habitantes consideran ‘comodo’tener algo por encima de sus cabeza.
Tendríamos un efecto curioso en el que el suelo de los habitantes de unos de los niveles es el techo de los anteriores.
¡¡Sucesivos niveles pueden aumentar la superficie hasta igualar la superficie terrestre!!

En caso de querer evitar la precesión, se colocaria en pares con rotación contraria para eliminar ese efecto o sino colocar el segundo par en el interior con rotación contraria para anular el efecto nombrado.

Procediendo de esta manera el nuevo cilindro interior tendría que estar por encima de la atmósfera del cilindro anterior, para evitar el rozamiento con la atmósfera, esto quiere decir que la serie de cilindros anidados tendrían que tener una separación de al menos 50- 100 km entre ellos.
Si se quiere proporcionar gravedad menor, la distancia entre pisos ser mayor puesto que al altura de la atmósfera será mayor.


La opción de crear habitats de varios pisos, nos permite crear condiciones diferentes en cada uno de los pisos.
En caso necesario pisos con diferentes pseudogravedades son posibles.
Esto lo digo pensando en que quizás en algún momento de la colonización del sistema solar cuando los propios marcianos se construyan sus habitats espaciales, lo hagan de forma que imite las condiciones de Marte, entre ellas por supuesto su gravedad.
Un habitat así permitirá alojar juntas a poblaciones con diferentes necesidades.

De querer darse un capricho, y no veo porque no cuando la humanidad se halla expandido por el sistema solar, uno(o varios) habitat de varios niveles se podría dedicar a reproducir en varios de sus pisos diferentes ecosistemas terrestres, convirtiéndose en una reserva de superficie comparable a la de la Tierra pero sin interferencia humana.
Selvas tropicales decenas de veces mas grandes que la actual Amazonas serian posibles.

Estos minimundos podrían dar hogar a una población enorme.
Viendo las densidades de población de algunos países:
Datos en Habitantes/km2.

Países bajos: 403
Japón:336
Alemania: 232
China:140
España:80
Irlanda:60
Para un hábitat de 1000 km de radio con 50 % superficie de tierra firme y una densidad de 50 habitantes km2 la población posible es 1500 millones de personas.

Para suministrar energía a tanta población y para el hábitat seria posible cubrir con paneles solares el exterior del hábitat.
Si uno de los casquetes esféricos que apunta permanentemente al Sol se recubriese de esta forma, a una distancia de 1 UA(1300w/m2) se podrían suministrar 8*10^15 w de energía, lo que son 5400 kw disponibles por persona, siendo 6-11 kw el consumo medio de una persona del primer mundo actualmente.
El resto de al superficie exterior podría aprovecharse para otras cosas, por ejemplo el otro casquete esférico podría ser un espaciopuerto gigantesco.
De ser necesario un hábitat de estos podría tener runa protección formidable, con montones de naves de combate que despegarían sin esfuerzo.
La energía suministrada por los paneles solares podría desviarse también a laseres(que serian invisibles) y cañones de partículas de destruirían naves enemigas(aunque soy u poco escéptico sobre el belicismo en el espacio) a millones de km, o asteroides peligrosos.

En caso de dar relieve al entorno interior, por ejemplo montañas, mas que hacerlas a partir de una masa enorme de material, convendría hacerlas huecas, sino la carga seria excesiva, y la cantidad de material necesario también, podríamos utilizar ese espacio como almacenes. De esta forma la capa de suelo no ha de pasar de unos pocos metros.
Por debajo podría colocarse un sistema de transporté maglev para comunicar todo el hábitat.

Construir una megaestructura así, y acondicionar totalmente su interior para mantener una biosfera seguramente llevaría siglos, aunque seguramente esto sea visto desde un punto de vista de la tecnología del siglo 21 y puede que con la practica y las mejoras tecnológicas el periodo de tiempo se reduzca a unas poca décadas, aun así se podrían fabricar miles de estos habitas en nuestro sistema solar.

En una próxima entrada hablare de otro modelo de hábitat que utiliza los nanotubos de carbono, el Anillo de Bishop, y a continuación un par de entradas sobre una posible forma de terraformar Venus, creo que ya sabéis por donde irán los tiros...


Mas información en,
'Implications of Molecular Nanotechnology Technical Performance Parameters on Previously Defined Space System Architectures'