¿Cómo me visto para una caminata en un caluroso día de verano en Titán?

La sonda Huygens de la ESA caracterizó con gran precisión las condiciones en su lugar de aterrizaje en la superficie de Titán y verificó las mediciones realizadas por la investigación Voyager 1 Radio Science (VRS) casi 25 años antes. Midió una temperatura superficial de 93,8 K (VRS: 94,0 ± 0,7 K), una presión superficial de 1467 mb (VRS: 1496 ±20 mb), una abundancia de metano de 5,65 ± 0,18 % por volumen en nitrógeno casi puro, y casi -vientos superficiales en el rango de 0,5-1 m/s , en buen acuerdo con los modelos detallados de circulación global. La composición, la temperatura y la presión de la atmósfera generan una densidad de masa en la superficie de ~4 veces la densidad de la atmósfera terrestre al nivel del mar.

En la Tierra, planificar un viaje de senderismo requiere al menos un poco de previsión. ¿La caminata será una caminata diurna en el Sahara o una caminata de invierno en el polo sur, o en algún punto intermedio? La amplia gama de condiciones posibles en la Tierra tiene un gran efecto en el tipo de equipo que necesitarías llevar.

No así en Titán. En cierto modo, Titán es como Venus: su densa atmósfera es muy eficiente para mover el calor de fuentes como la energía solar por todo Titán. Al igual que Venus, dondequiera que vayas en Titán, las ubicaciones en la misma elevación muestran muy poca diferencia de temperatura. El artículo de Wikipedia sobre el clima de Titán dice que "Titán está un 12% más cerca del sol durante el verano del hemisferio sur, lo que hace que los veranos del sur sean más cortos pero más cálidos que los veranos del norte". ¿Más caliente? Todas las observaciones indican que la mayor diferencia de temperatura que se encuentra en Titán, desde la latitud subsolar en verano hasta el polo invernal, es de ~3,5 K. Así que un traje te servirá dondequiera que vayas en Titán.

Y sería adecuado, como dice @peterh. No es un traje espacial completo, ya que no necesita mantener una mayor presión en el interior, pero no puede dejar que ninguna parte de su cuerpo quede expuesta directamente al aire titánico a 94 K.

El traje también necesita suministrar aire respirable, y aquí hay un pequeño giro. Simplemente no puede planear respirar oxígeno puro a una presión de casi 1,5 bares. Además del peligro extremo de incendio, también es un peligro para la salud. Y probablemente no quiera intentar mantener la presión dentro del traje a ~1/3 bar para poder usar oxígeno puro. Correr tal diferencia de presión haría que el traje fuera mucho más pesado y rígido. Entonces, además de transportar oxígeno, necesita alguna forma de proporcionar un gas inerte para compensar la diferencia de presión. No puedes simplemente traer aire titánico, calentarlo y mezclar oxígeno con él. No es que el metano sea tóxico, al contrario , es bastante benigno en ese sentido . Es que 5+% de metano mezclado con oxígeno es una mezcla combustible, por lo que sería un accidente esperando a suceder. Si usa aire titánico para el gas de fondo, tiene que sacar la mayor parte del metano, y eso requiere energía.

Afortunadamente, eliminar el metano condensándolo requeriría enfriar el aire de Titanio en menos de 20K. Esto no es particularmente difícil y podría hacerse con un enfriador Peltier . Enfriar el gas exhalado a ~195 K condensará el CO2 para volver a respirar lo que queda, especialmente el oxígeno. No se necesita ningún mecanismo de enfriamiento para eso, solo algo parecido al radiador de un automóvil para rechazar el calor a la atmósfera de Titanio. Esto también condensaría el agua, que le gustaría devolver al aire depurado (de CO2). Tener dos temperaturas diferentes en el depurador es probablemente el mejor enfoque, la más cálida para eliminar (para el retorno posterior) la mayor parte del agua pero no el CO2, la más fría para depurar el CO2 para su eliminación.

Si no va a usar aire titánico, debe traer su propio gas de fondo, ya sea nitrógeno, helio o lo que sea. No tendría que estar en un tanque separado, pero el contenido de un solo tanque sería solo ~15% de oxígeno. Si usó aire depurado de Titanian, su tanque podría contener 100% de oxígeno, lo que permitiría duraciones más largas antes de necesitar reposición.

El traje necesita mantenerte caliente. Mi amigo y colega Julian Nott , el consumado aeronauta que analizó el potencial de un vuelo en globo en Titán, investigó cuánto aislamiento se necesitaría para mantener temperaturas agradables dentro de un traje usando solo el calor corporal. Su resultado (inédito): el traje se vuelve bastante grueso y puede dificultar el movimiento. Puede hacer que el traje sea más delgado usando un calentador de traje, pero eso requiere más energía. Ese es un intercambio aún por hacer: ¿hace el traje más grueso, para usar menos energía para calentar, o más delgado con un calentador de traje, para facilitar la movilidad?

Hay otro elemento que necesitará el traje. Independientemente de las opciones que se elijan, se necesitará energía eléctrica, por lo que se necesitará algún tipo de batería, celda de combustible o alguna otra fuente de energía eléctrica. ¡No será una matriz solar! Los niveles de luz al mediodía en la superficie de Titán son aproximadamente 1/1000 de la luz solar total en la Tierra. Las nubes y la neblina de Titán hacen que la luz del sol se difumine, por lo que no se puede hacer un concentrador efectivo. ¡Se acabó la energía solar para las actividades relativamente hambrientas de energía en Titán! Pero la tecnología de las baterías ha avanzado mucho desde los días del Apolo, por lo que una batería relativamente liviana (¡especialmente en el ~1/7 g de Titán!) podría suministrar suficiente energía para el traje.

Ninguno de los desafíos descritos aquí parece ser un impedimento. ¡El mayor desafío es llegar a Titán en primer lugar!

Una vez allí, en esa atmósfera espesa y de baja gravedad, podrías ponerte tu traje, colocarte unas alas relativamente pequeñas en los brazos, agitar los brazos y volar. (con referencia al libro de Robert Zubrin de 1999) Sin embargo, recomendaría un poco de entrenamiento antes de intentarlo.

Una mezcla de nitrógeno y metano de -183 C no lo convierte en un cubo de hielo en el acto, pero aún causa heridas congeladas rápidamente. Tu única forma de evitarlo si todo tu cuerpo está protegido, no$cm^2$puede permanecer abierta.

También necesita suministro de oxígeno. Aquí viene otro problema: el metano con suministro de oxígeno se convierte en una sustancia explosiva. La concentración de metano en la superficie del Titán es de alrededor del 5% ( ref ), lo que seguramente es un fuerte peligro de incendio, incluso podría ser una mezcla explosiva.

Combinándolos, el resultado no estará muy lejos de un traje espacial. Tal vez la única diferencia es que los trajes espaciales deben resistir la presión, mientras que deja de ser un problema porque se puede manejar fácilmente con una sobrepresurización.

Pero este traje debe ser extremadamente seguro contra las fugas de oxígeno más pequeñas. En trajes espaciales ordinarios, una pequeña fuga no es un problema (si es con órdenes por debajo del consumo de oxígeno del astronauta).

El mayor problema es que su aire exhalado todavía contiene 10-16% de oxígeno, por lo que simplemente no puede permitir que se vaya. O corre el riesgo de que se acumule a sus pies (el oxígeno es más denso que el metano) y luego explote.

Asi que

_{Ps @imsodin dice en un excelente comentario:}

¿No podría usarse para calentar [el oxígeno que se quema en la atmósfera de metano]?

_{ps2. Excelente comentario de @ named2voyage:}

Entonces tendrías que usar un traje en Titán, pero sería más como un traje de neopreno y equipo de buceo que un traje EVA.