thumb|upright=1.35|Ilustración de la NASA de un posible hábitat en Marte en conjunto con otros elementos en la superficie de Marte thumb|right|Componentes diversos de la propuesta de Puesto de avanzada en Marte. (M. Dowman, 1989) thumb| Diseño de la NASA de los años 90 con hábitats tipo "lata de basura". La desventaja puede ser una protección mínima para la tripulación; dos ideas son usar materiales marcianos, como hielo (¿?) para aumentar la protección, y otra es trasladarse bajo tierra, quizás a cuevas.
Un hábitat de Marte es un lugar hipotético donde los humanos podrían vivir en Marte. Los hábitats en Marte tendrían que enfrentar condiciones superficiales que incluyen casi nada de oxígeno en el «aire», frío extremo, baja presión y alta radiación. Un hábitat así podría situarse bajo tierra, lo que ayudaría a resolver algunos problemas, pero crearía nuevas dificultades.
Uno de los desafíos es el costo extremo de transportar materiales de construcción a la superficie marciana, que en la década de 2010 se estimó en aproximadamente 2 millones de dólares por ladrillo. Aunque la gravedad en Marte es menor que en la Tierra, hay una radiación solar más fuerte, ciclos de temperatura extremos y altas fuerzas internas necesarias para que los hábitats presurizados contengan aire.
Para enfrentar estas restricciones, los arquitectos han trabajado para encontrar el equilibrio adecuado entre materiales in situ y construcción, y ex situ a Marte. Por ejemplo, una idea es usar el regolito disponible localmente para proteger contra la exposición a la radiación, y otra es usar hielo transparente para permitir la entrada de luz no dañina al hábitat. El diseño de hábitats en Marte también puede implicar el estudio de condiciones locales, incluidas presiones, temperaturas y materiales locales, especialmente agua.
Visión general thumb|upright|El diseño único de esta estructura de torre de 1970 en Expo '70 en Japón destaca las formas alternativas que podrían tomar las estructuras en nuevos entornos alt=Solar54 - Argentina|thumb|upright|Solar54 - Argentina Los desafíos significativos para los hábitats en Marte son mantener un entorno artificial y proteger contra la intensa radiación solar. Los humanos requieren un entorno presurizado en todo momento y protección contra la atmósfera marciana tóxica. Conectar hábitats es útil, ya que moverse entre estructuras separadas requiere un traje de presión o quizás un vehículo de exploración marciano. Uno de los mayores problemas radica en simplemente llegar a Marte, lo que implica escapar de la atmósfera terrestre, sostener el viaje a Marte y finalmente aterrizar en la superficie marciana. Un aspecto útil es la atmósfera de Marte, que permite el aerofrenado, lo que significa menos necesidad de usar propelente para frenar una nave para un aterrizaje seguro. Sin embargo, la cantidad de energía requerida para transferir material a la superficie de Marte es una tarea adicional más allá de simplemente entrar en órbita. A finales de la década de 1960, Estados Unidos produjo el cohete Saturno V, capaz de lanzar suficiente masa a órbita para un viaje de lanzamiento único con una tripulación de tres personas a la superficie de la Luna y de regreso. Este logro requirió varias piezas de hardware diseñadas especialmente y el desarrollo de una técnica conocida como Encuentro en órbita lunar. El Encuentro en órbita lunar fue un plan para coordinar los vehículos de descenso y ascenso para un encuentro en órbita lunar. En relación con Marte, una técnica similar requeriría un Módulo de Excursión a Marte, que combina un vehículo de descenso-ascenso tripulado y un hábitat de superficie para estancias cortas. Planes posteriores han separado el vehículo de descenso-ascenso y el hábitat de superficie, lo que evolucionó aún más en vehículos separados de descenso, estancia en superficie y ascenso utilizando una nueva arquitectura de diseño. En 2010, el Sistema de Lanzamiento Espacial, o sus variantes de crecimiento, se envisionó como con la capacidad de carga útil y cualidades necesarias para misiones humanas a Marte, utilizando la cápsula Orion.
Uno de los desafíos para los hábitats en Marte es mantener el clima, especialmente la temperatura adecuada en los lugares correctos. Los dispositivos electrónicos y las luces generan calor que sube en el aire, incluso cuando hay fluctuaciones extremas de temperatura en el exterior.
Una idea para un hábitat en Marte es usar una cueva marciana o túnel de lava, y una esclusa de aire inflable fue propuesta por el Proyecto Cuevas de Marte para aprovechar dicha estructura. La idea de vivir en túneles de lava ha sido sugerida por su potencial para proporcionar mayor protección contra la radiación, las fluctuaciones de temperatura, la luz solar marciana, etc. Una ventaja de vivir bajo tierra es que evita la necesidad de crear un escudo de radiación en la superficie. Otra idea es usar robots para construir la base antes de la llegada de los humanos.
El uso de plantas vivas u otros organismos biológicos para ayudar en el suministro de aire y alimentos, si se desea, puede tener un impacto importante en el diseño. Un ejemplo de cómo las demandas de ingeniería y los objetivos operativos pueden interactuar es un área de invernadero a presión reducida. Esto reduciría las demandas estructurales de mantener la presión de aire, pero requeriría que las plantas relevantes sobrevivan a esa presión más baja. Llevado al extremo, la pregunta sigue siendo qué tan baja podría ser la presión en la que una planta aún pueda sobrevivir y ser útil.
Un hábitat en Marte puede necesitar enfocarse en mantener vivo un cierto tipo de planta, por ejemplo, como parte del soporte a sus habitantes. El estudio Cuevas de Marte de la NASA sugirió las siguientes características de producción de alimentos:
Crecimiento rápido Supervivencia en luz baja Amplio rango de pH Alta nutrición Residuos mínimos
El estudio señaló dos plantas, lenteja de agua (Lemna minor) y helecho de agua (Azolla filiculoides), como particularmente adecuadas, ya que crecen en la superficie del agua. El hábitat en Marte tendría que soportar las condiciones de estas fuentes de alimentos, posiblemente incorporando elementos de diseño de invernaderos o agricultura.
Históricamente, las misiones espaciales tienden a tener un suministro de alimentos no cultivables, comiendo de una cantidad fija de raciones como en Skylab, reabastecidas con suministros desde la Tierra. El uso de plantas para afectar la atmósfera e incluso mejorar el suministro de alimentos se experimentó en la década de 2010 a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Otro problema es la gestión de residuos. En Skylab, todos los residuos se colocaban en un tanque grande; en Apolo y el Transbordador espacial la orina podía ser expulsada al espacio o colocada en bolsas para reingresar a la atmósfera terrestre.
Las consideraciones para mantener el entorno en un sistema cerrado incluían la eliminación de dióxido de carbono, mantener la presión del aire, suministro de oxígeno, temperatura y humedad, y prevenir incendios. Otro problema con un sistema cerrado es mantenerlo libre de contaminación por emisiones de diferentes materiales, polvo o humo. Una preocupación en Marte es el efecto del polvo fino del suelo marciano que se introduce en los cuartos de vivienda o dispositivos. El polvo es muy fino y se acumula en paneles solares, entre otras superficies.
Tecnologías relevantes thumb|Nave espacial Orion Algunas áreas posibles de tecnología o experiencia necesarias: Impresión 3D Entrada atmosférica en Marte Proyecto Cuevas de Marte Módulo de Excursión a Marte Ingeniería aeroespacial Cápsula espacial Plantas en el espacio
Contexto Un hábitat en Marte a menudo se concibe como parte de un conjunto de tecnologías de base e infraestructura en Marte. Algunos ejemplos incluyen trajes EVA para Marte, vehículos de exploración, aeronaves, aterrizadores, tanques de almacenamiento, estructuras de comunicación, minería y vehículos de movimiento de tierra (por ejemplo, Equipo pesado).
Un hábitat en Marte podría existir en el contexto de una expedición humana, un puesto de avanzada o una colonia en Marte.
Aire
thumb|right|Burbujas de gas en una bebida gaseosa thumb|Personas dentro de una campana de buceo transparente en la Tierra Al crear un hábitat para personas, algunas consideraciones son mantener la temperatura adecuada del aire, la presión correcta del aire y la composición de esa atmósfera.
Aunque es posible que los humanos respiren oxígeno puro, una atmósfera de oxígeno puro estuvo implicada en el incendio de Apolo 1. Como tal, los hábitats en Marte pueden necesitar gases adicionales. Una posibilidad es tomar nitrógeno y argón de la atmósfera de Marte; sin embargo, son difíciles de separar entre sí. Como resultado, un hábitat en Marte puede usar un 40% de argón, un 40% de nitrógeno y un 20% de oxígeno. Véase también Argox, para la mezcla de gas de respiración con argón utilizada en el buceo.
Un concepto para eliminar el del aire respirable es usar depuradores de dióxido de carbono de perlas de amina reutilizables. Mientras un depurador de dióxido de carbono filtra el aire del astronauta, el otro puede expulsar el depurado a la atmósfera marciana; una vez que ese proceso está completo, se puede usar otro, y el que se usó puede tomar un descanso.
thumb|Hábitats en Marte con astronautas Una fuerza estructural única que los hábitats en Marte deben enfrentar, si están presurizados a la atmósfera terrestre, es la fuerza del aire en las paredes internas. Se ha estimado en más de 2000 libras por pie cuadrado (9800 kg/m²) para un hábitat presurizado en la superficie de Marte, lo que es radicalmente mayor en comparación con las estructuras terrestres. Una comparación más cercana puede hacerse con aeronaves tripuladas de gran altitud, que deben soportar fuerzas de entre 1100 y 1400 libras por pie cuadrado (entre 5400 y 6800 kg/m²) cuando están en altitud.
A unos 150 mil pies de altitud (28 millas (45 km)) en la Tierra, la presión atmosférica comienza a ser equivalente a la superficie de Marte.
+ Comparación de presión atmosférica Ubicación Presión Cumbre del Olympus Mons Promedio de Marte Fondo de Hellas Planitia Límite de Armstrong Cumbre del Monte Everest Nivel del mar en la Tierra Superficie de Venus Temperatura thumb|Diseño de la NASA de 2007 para un hábitat móvil, como para una circunnavegación del planeta. Uno de los desafíos para un hábitat en Marte es mantener temperaturas adecuadas en los lugares correctos dentro del hábitat. Cosas como electrónicos y luces generan calor que sube en el aire, incluso cuando hay fluctuaciones extremas de temperatura en el exterior. Puede haber grandes oscilaciones de temperatura en Marte; por ejemplo, en el ecuador puede alcanzar 20 grados Celsius durante el día, pero bajar a menos 73 grados Celsius por la noche.
Ejemplos de temperaturas en la superficie de Marte: Promedio: -60 grados Celsius. Ubicaciones polares en invierno: -125 grados Celsius. Ecuador en verano durante el día: Máximo 20 grados Celsius.
Habitación temporal vs permanente thumb|Visión de hábitats publicada por la NASA de CASE FOR MARS de los años 80, con la reutilización de vehículos de aterrizaje, uso de suelo in situ para mayor protección contra la radiación y invernaderos. También es visible una bahía para un vehículo de exploración marciano. thumb|Un aterrizaje humano en Marte requeriría diferentes niveles de soporte para la habitación Una estancia a corto plazo en la superficie de Marte no requiere que un hábitat tenga un gran volumen o protección completa contra la radiación. La situación sería similar a la Estación Espacial Internacional#Radiación, donde los individuos reciben una cantidad inusualmente alta de radiación durante una corta duración y luego se van. Un hábitat pequeño y ligero puede ser transportado a Marte y usado inmediatamente.