La renovada carrera lunar tiene un objetivo claro: el polo sur de nuestro satélite. La razón es la presencia de hielo en los fondos de cráteres en sombra permanente, hielo que puede ser usado para obtener, obviamente, agua y, a su vez, oxigeno e hidrógeno. Tanto el programa Artemisa y la nueva base lunar de la NASA como la Estación Internacional de Investigación Lunar (ILRS) chino-rusa apuntan al mismo lugar, el polo sur. Pero, ¿cuánta gente podría vivir de forma permanente con los recursos de nuestro satélite? Es la pregunta que se plantean Martin Elvis y Jonathan McDowell, ambos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (McDowell, conocido de sobra por los seguidores de la astronáutica por su catálogo de lanzamientos, también está vinculado a la Universidad de Durham), en un breve estudio. Su respuesta es que la energía no es el problema, pero el agua sí: incluso con la hipótesis más generosa, los hielos polares no bastarían para sostener una ciudad de un millón de habitantes durante más de un siglo.

Las zonas donde se encuentra el hielo lunar se denominan oficialmente PSR (Permanently Shadowed Regions) y se hallan también en el polo norte de la Luna y no siempre coinciden con fondos de cráteres propiamente dichos. Este hielo proviene de los volátiles procedentes del impacto de asteroides y cometas contra la Luna durante eones, que se han acumulado en estas «trampas frías» gracias también a que la inclinación del eje de rotación de la Luna respecto al plano de la eclíptica es de apenas 1,5º, frente a los 23,5º de la Tierra. Las temperaturas en estas zonas no superan los 110 K (-163 ºC), de modo que el hielo aportado por cometas y asteroides a lo largo de la historia del Sistema Solar se sublima a un ritmo inferior a un milímetro cada mil millones de años. La gran ironía es que los picos iluminados ideales para instalar paneles solares —o «islas de la luz»— y los pozos oscuros con hielo están a pocos kilómetros los unos de los otros.

El problema es que no sabemos cuánta agua hay. Las primeras estimaciones basadas en datos de radar de la sonda india Chandrayaan 1 y de la LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) hablaban de varios cientos de millones de toneladas. Pero los datos de radar de apertura sintética (SAR) son indirectos y difícilmente interpretables. Los detectores de neutrones, que miden la cantidad de hidrógeno en el primer metro o dos del regolito lunar, sugieren distribuciones más modestas y limitadas a las trampas frías, aunque con una resolución espacial muy pobre (de decenas de kilómetros). Un estudio de 2022 estimó que los ocho cráteres más prometedores del polo sur (Amundsen, Cabeus, de Gerlache, Faustini, Haworth, Slater, Shoemaker y Sverdrup) contienen en total unos 34 millones de toneladas de agua, unas veinte veces menos que las primeras estimaciones. Observaciones recientes en el visible de la cámara ShadowCam, a bordo de la sonda surcoreana Danuri (KPLO), indican que solo un 3,5 % de las trampas frías tendría hielo, eso sí, con concentraciones de hasta el 30 % en masa mezclado con el regolito, por lo que su extracción sería más sencilla.

Por tanto, las estimaciones de la cantidad de agua en la Luna pueden variar hasta en un orden de magnitud y se requieren observaciones más detalladas. Elvis y McDowell toman como referencia una cantidad de mil millones de toneladas, o sea, un kilómetro cúbico de agua, suficiente para inundar Central Park con una columna de 120 metros de altura. Es treinta veces más que la estimación de 2022, pero dentro de lo posible. Eso sí, no toda el agua será recuperable. Por ejemplo, en los yacimientos petrolíferos terrestres se extrae entre un tercio y la mitad del crudo. En el caso del hielo lunar, todo dependerá de la pureza de los depósitos y su accesibilidad, entre otros factores.

Para una ciudad lunar, los autores estiman un consumo de 125 toneladas por persona y año para bebida e higiene (la media estadounidense), menos de 2 toneladas para producir el oxígeno que se respira y 500 toneladas por persona y año para cultivar alimentos (las estimaciones terrestres varían entre 730 y 1.825 toneladas por persona, pero se han supuesto técnicas agrícolas muy eficientes). Sin reciclaje de agua alguno, un millón de habitantes agotaría el kilómetro cúbico en apenas dos años. La clave pasa a ser entonces la eficiencia de este reciclaje. El sistema de soporte vital o ECLSS (Environmental Control and Life Support System) en inglés de la Estación Espacial Internacional recuperaba el 94 % del agua hasta 2023, cuando la incorporación del procesador de salmuera BPA (Brine Processor Assembly) en inglés elevó la cifra al 98 %. Con esa eficiencia, la ciudad de un millón de personas agotaría el agua en un siglo, mientras que una de cien mil habitantes aguantaría mil años.

Para que la ciudad de un millón de personas pueda usar el agua lunar durante un milenio, las pérdidas deberían reducirse unas diez veces, hasta el 0,2 %. La conclusión del paper es que el agua limita la población lunar sostenible a unos pocos cientos de miles de personas. Una «aldea lunar» de un millar de habitantes, comparable a la población invernal de la Antártida, puede despreocuparse, pues tendría agua para milenios; una ciudad de cien mil ya debe ser cuidadosa con el gasto hídrico.

El estudio se basa en un porcentaje fijo de pérdidas del agua que circula, como si cada litro que pasa por una ducha o por un invernadero perdiera un 2 % en el proceso. Pero en un hábitat sellado el agua no desaparece al usarse. La inmensa mayoría del agua que la agricultura terrestre «consume», en realidad se evapora por transpiración de las plantas y pasa a la atmósfera o a los acuíferos. En un invernadero cerrado esa humedad se condensa y se reutiliza. Las cifras de huella hídrica agrícola terrestre no son extrapolables a un sistema cerrado. En una ciudad lunar lo que realmente se pierde es el agua que se escapa al vacío por fugas y esclusas, la que queda atrapada en residuos o biomasa no recuperada y la que se exporta como propelente, pérdidas que dependen más de la calidad del sistema que del caudal que circula por él.

Como referencia, el experimento soviético BIOS-3 de Krasnoyarsk demostró en los años setenta un reciclaje de agua casi completo con cultivos (entre el 85 % y el 95 %), y el experimento chino Yuegong 1 (Palacio Lunar 1) de la Universidad de Beihang mantuvo a tripulaciones durante 370 días entre 2017 y 2018 con un grado de reciclaje de materiales en torno al 98 % según sus responsables, en este caso contando también los alimentos. Por otro lado, el oxígeno es el elemento más abundante del regolito lunar (constituye cerca del 45 % de su masa en forma de óxidos), por lo que en principio se podría obtener oxígeno directamente del regolito sin gastar agua. Lo que es verdaderamente escaso en la Luna no es el agua, sino el hidrógeno. Si hubiera que compensar las pérdidas desde fuera, bastaría con importar hidrógeno y obtener el oxígeno localmente, lo que reduce la masa a transportar a una novena parte. Y en el peor de los casos, los autores calculan que una ciudad de un millón de habitantes con un reciclaje del 98 % requeriría importar 10 millones de toneladas de agua anuales, o sea, 27 aterrizajes diarios de naves con mil toneladas de carga, diez veces la capacidad de la Starship. Importando solo hidrógeno serían unas tres al día. Es una cantidad grande de naves, pero no enorme. Si en el futuro logramos tener un millón de habitantes en la Luna, el reto de mandar 27 naves cargadas de agua al día probablemente sería lo de menos.

El siguiente punto a tener en cuenta es la energía. Tomando el consumo doméstico per cápita de los estados más extremos de Estados Unidos (0,8 kW) y sumando un factor 1,6 para la industria, una ciudad lunar de un millón de habitantes necesitaría unos 2,1 gigavatios. Torres solares de un kilómetro de altura en el polo sur, posibles gracias a la baja gravedad lunar, podrían proporcionar unos 3 GW durante el 90 % del tiempo. La alternativa son los reactores de fisión, que no dependen de la ubicación, pero sí de grandes radiadores: un reactor que genere 40 kW eléctricos necesita unos 128 metros cuadrados de radiador, de modo que varios gigavatios exigirían del orden de diez kilómetros cuadrados de superficie radiante, que podrían ubicarse en el fondo de alguno de los más de 400 cráteres en sombra con tamaño suficiente. Un reactor de un gigavatio consume además unas 24 toneladas de combustible al año. En resumen, la energía no es un factor limitante. Salvo, claro está, que se instalen en la Luna los centros de datos orbitales de los que ahora tanto se habla, cada uno de los cuales necesita del orden de un gigavatio.

En cualquier caso, el hielo lunar del polo sur es un recurso finito, concentrado en unos pocos cráteres y, a diferencia del agua terrestre, no se renueva. Si una parte significativa acaba convertida en propelente —mil millones de toneladas darían para propulsar unas 800.000 segundas etapas de la Starship o más de dos lanzamientos diarios durante un milenio—, esa agua desaparece para siempre. Estados Unidos y China deberían acordar primero cómo gestionar el agua lunar de forma planificada y no por orden de llegada. Algo que convendría negociar antes de que la ILRS y Artemisa empiecen a perforar el polo sur, y no después. Mientras tanto, seguimos sin saber con una precisión mejor que un orden de magnitud cuánta agua hay realmente en los polos de la Luna.

Referencias:

• https://www.frontiersin.org/journals/space-technologies/articles/10.3389/frspt.2026.1894104/full
• https://doi.org/10.1016/j.icarus.2021.114874
• https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.06.040
• https://www.nasa.gov/missions/station/iss-research/nasa-achieves-water-recovery-milestone-on-international-space-station/