En la entrada anterior hablamos de por qué la Luna nos odia a nosotros y a nuestro tren, pero en esta entrada os diré cómo lo podemos solucionar. Para ello iremos evolucionando poco a poco hasta dar con una configuración que evite los grandes problemas de los que hemos hablado: la radiación, la variación térmica, el riesgo de impacto de meteoritos y el polvo en suspensión.
Solo una cosa, de esta entrada no sacaremos la sección tipo final (para eso tenemos que ver otros muchos temas que tenemos por delante), solo os diré cómo tiene que plantearse el concepto de tren lunar para solucionar los problemas más graves a los que nos enfrentamos. Una especie de premisa constructiva inicial sobre la que tenemos que seguir diseñando. Dicho esto, a por ello.
¿Qué es lo primero que se te viene a la cabeza?
Seguro que, si no supieses lo de las afecciones, lo primero en lo que pensarías sería en replicar nuestra experiencia terrestre: “arregla” de alguna manera la plataforma sobre la que asienta la vía, añádele balasto o una vía en placa y a correr con el tren. Pero a estas alturas ya sabrás que este enfoque no tiene mucho futuro. Obviemos el tema de los meteoritos (estos tienen un comportamiento aleatorio, por lo que poco podemos hacer para evitarlos) y centrémonos en la radiación, la variación térmica y el polvo en suspensión. La radiación la podemos evitar con protecciones alrededor del tren. Llevar a salvo a personas requerirá protecciones complejas como jaulas de Faraday, pero es realizable. El problema está en la variación térmica y en el polvo. La primera te va a reventar las vías a menos que pongas soluciones complejas, mientras que la segunda te va a desgastar la locomotora a nada que adquieras velocidad, además de ser tremendamente adherente y tóxica. En la siguiente imagen se muestra esquemáticamente esta solución, donde b es el ancho de la plataforma y la línea roja el terreno natural:
Figura 1. Esquema de la sección tipo directa
Fuente: Elaboración propia
Vale, ¿y si creamos unas barreras protectoras? No es mala idea: si el problema es la exposición directa, la solución requiere sí o sí proteger el tren. Si no es con unas barreras especiales (sería muy complejo traer materiales desde la Tierra), pues que sea con el propio regolito lunar. Es decir, hacemos unos movimientos de tierras para “enterrar” el tren unos metros y apilar el regolito de la excavación a ambos lados, creando una especie de trinchera que garantice que el fondo esté siempre en oscuridad. Solucionando el problema de la variación térmica. Esta idea se aprovecha de que estamos en los polos, dado que la inclinación máxima de los rayos solares es muy tangencial (de 15,3º como máximo en la latitud 80S), tal como se ve en el siguiente esquema (en azul):
Figura 2. Esquema de la sección tipo en trinchera
Fuente: Elaboración propia
Vamos a explicar este esquema un poco más. Antes hablábamos del problema de la radiación, incidiendo en que recubrir ligeramente el tren no era una solución segura para el transporte de personas. La ventaja de esta solución en trinchera, además de la temperatura constante en la base, radica en que emplea el propio regolito lunar como el elemento protector de seguridad frente a la radiación. De manera que cualquier rayo solar impactaría contra los terraplenes, los cuales contarían con un cierto grosor de protección (l). Con este concepto, las dimensiones de la sección tipo se reducen a un problema geométrico que depende de variables como el ancho de la plataforma (b), la altura del tren (h’), la profundidad de la zanja (h), el ancho de los terraplenes (b’) y la pendiente de las paredes (K). Así, el valor “l” se puede obtener a partir de la intensidad de la radiación incidente (I0) y de la radiación que consideremos aceptable (I) mediante la Ley de Beer-Lambert: $$\(\)I=I_0\times\ e^{-\mu\rho l}$$
Donde μ es el coeficiente de absorción de masa (cm2/g), ρ es la densidad del material protector y l es el grosor que queremos estudiar. No voy a entrar en más detalle a este respecto porque creo que se va del alcance constructivo de este blog. Me vale con que te quedes con que podemos crear una zanja que nos proteja de los cambios de temperatura y de la radiación. Jugando con la idea de cuanta radiación consideramos admisible haciendo los muros más o menos gordos.
Pero lo cierto es que este esquema tiene trampa. Desde nuestra perspectiva el sol no está solo a la derecha o a la izquierda, el sol está girando. Por lo que habrá momentos en los que el sol incidirá de frente o de espalda y la luz llegará a la base, fastidiándonos la idea. En su momento se me ocurrió evitar los trazados rectos, proponiendo en su lugar una solución de trazados curvos consecutivos que proyecten sombra en cualquier posición del sol. Algo parecido al siguiente croquis:
Figura 3. Planteamiento recto vs. en curvas sucesivas
Fuente: Elaboración propia
En este caso, las posiciones del sol más desfavorables serían las que generan rayos sobre las rectas lI e lII que se muestran en el siguiente esquema, y que si me salen bien las cuentas se deducirían geométricamente con las siguientes ecuaciones:
Figura 4. Rectas más desfavorables en el planteamiento en curvas sucesivas
Fuente: Elaboración propia
$$\(\)l_I=\sqrt{8Rf-4f^2}\ \ \ \ \ ;\ \ \ \ \ l_{II}=\sqrt{4f\left(2R-f\right)}+\sqrt{f\left(4R-3f\right)}$$
Asumamos lII como la más desfavorable de las dos rectas. Si imponemos la condición de que la luz solar nunca toque la base (recuerda que seguimos en una latitud 80S), entonces la profundidad de la zanja será, como mínimo: $$\(\)h=l_i\times\ tan15,30°$$
Ya sé que es mucha fórmula, aguanta que ya queda menos. Mi punto es que si asumimos un ancho de la zanja constante (f) de 15 metros, tendremos la siguiente relación entre la profundidad (h) y el radio de acuerdos circulares (R):
Figura 5. Profundidad de la zanja necesaria según el radio de las curvas
Fuente: Elaboración propia
Obviamente el ancho f no es constante, sino que depende de h. Lo que hace que estos números sean aún peores. Es decir, este planteamiento tiene dos soluciones: o círculos con radios ridículamente pequeños (obliga a velocidades muy bajas) o zanjas de cientos de metros de profundidad (irrealizable constructivamente). Súmale que no protege de los rayos provenientes de otras fuentes como la vía láctea, que no es aplicable a menores latitudes y que ni siquiera evita el problema del polvo en suspensión; y concluirás que definitivamente el planteamiento en zanja no nos vale…
La clave no es luchar, sino esconderse
La idea de enterrar el trazado solo valía para protegernos por los laterales. Pero, ¿cómo nos protegemos de rayos que pueden venir de cualquier parte? Pues, a menos que estés leyendo esto en un parque, la solución la tienes encima de ti: con un techo. Más concretamente con una solución de falso túnel como la del siguiente esquema:
Figura 6. Esquema de la sección tipo en falso túnel
Fuente: Elaboración propia
Al igual que en los otros esquemas, la línea roja representa el terreno natural y la línea azul el rayo de radiación más desfavorable (con menor protección). Lo bueno de esta idea es que no hay que aplicar grandes movimientos de tierra ni zanjas profundas. Solo crear una bóveda de un material que resista su peso propio y una capa de regolito lunar sobre él que sirva como “manto de protección”. Este grosor de protección deberá aguantar el tema de la radiación y de la temperatura. El primero es más variable ya que depende de lo que consideremos como “seguro”. El segundo está más claro dado que el túnel siempre va a estar en oscuridad, por lo que evitamos la variación de temperatura, ¿verdad? Pues puede que sí… una lona negra nos da sombra en verano, pero como nos enrollemos en ella lo vamos mal. Es cierto que una solución de falso túnel da sombra constante; pero si el grosor es muy fino, el calor puede traspasar las paredes e irradiar el interior. Afortunadamente el regolito lunar tiene una conductividad térmica extremadamente baja. Aunque la diferencia térmica entre el interior oscuro y el exterior iluminado sea de más de 300 K, bastarían unos 80 cm de regolito lunar para aislarlo térmicamente (enlace). Este dato, por cierto, viene de los experimentos realizados en las misiones Apolo 15 y 17.
Lo mejor es que este enfoque no solo te apaña el tema de la radiación y la temperatura, ¡también el del polvo lunar! Al ser un espacio cerrado se pueden regular las condiciones del interior para evitarlo; es más, no hace falta que hagamos ningún tratamiento especial. Recordad que el polvo flota porque está cargado eléctricamente por el viento solar. Al estar bajo tierra no tiene esa fuente de radicación y, por tanto, se mantendría electroestáticamente inerte. El único tema que no solucionamos es el de los meteoritos más grandes… A ver, por poder se puede. Pero no le veo sentido sobredimensionar un túnel para resistir el impacto de un Boeing 747 concentrado en un punto. Pero para el tema de los meteoritos más pequeños, el contar con un manto de regolito lunar supone una ventaja al amortiguar el impacto.
Dicho esto, párate un momento y recuerda lo que dije en la entrada anterior:
“Si hay que definir el entorno lunar con un adjetivo, este sería tranquilo… Las cosas han sido iguales desde hace miles de millones de años, y seguirán siéndolo en el futuro.”
Al soterrar el tren lo que hacemos es recrear la barrera natural que nos separa de ese ambiente hostil para nosotros. Una barrera totalmente inerte que se mantendrá igual por millones de años suponiendo que no le caiga un meteorito, y siempre que diseñemos nuestro tren de manera que no le afecte. Ese será nuestro reto: hacer que la infraestructura que construyamos esté perfectamente integrada en el ambiente lunar, con materiales locales y que no genere unas fuerzas o vibraciones que perturben el terreno circundante.
Conclusiones
La Luna es un ambiente hostil al que no le gusta que le molesten, por eso poner una infraestructura lineal “a pelo” va a requerir un mantenimiento constante al estar completamente expuesto a los elementos. La solución no pasa por enfrentarse a esto, sino por adaptarse, generando el menor impacto posible y aprovechando los recursos lunares. En este sentido, una solución de falso túnel solucionaría los mayores problemas al protegerse bajo una capa de regolito lunar.
Ya casi estamos en condiciones de entrar en lo más interesante de este proyecto, solo nos falta una última cosa: ver de qué está hecha la Luna y cómo se puede aprovechar para construir. De eso hablaremos en la siguiente entrada.