La desafiante logística de la exploración lunar Understand article

Traducido por Elisa López Schiaffino. El camino a la Luna está lleno de desafíos. ¿Qué preguntas deberán contestar la próxima generación de exploradores espaciales?

En el primero de mis dos artículos, expliqué por qué los científicos quieren regresar a la Luna, qué preguntas científicas quedan por contestar, y por qué es importante encontrar las respuestas (Tranfield, 2014). En este artículo posterior, describo algunos desafíos prácticos- pero no triviales- que dificultan la misión a la Luna, junto con algunas  ideas para llegar a posibles soluciones. Sus alumnos, la próxima generación de exploradores espaciales, también pueden idear soluciones a estos problemas.

¿A qué parte de la Luna deberíamos ir y por qué?

¿A los polos? ¿Al ecuador? ¿A la cara visible de la Luna? ¿A la cara oculta? La respuesta depende de qué preguntas científicas se estén tratando de contestar. Todas las misiones Apolo aterrizaron en la cara visible de la Luna, cerca del ecuadorw1. Los científicos creen que se deberían explorar nuevos lugares para expandir nuestros conocimientos sobre la Luna. Entre los lugares de interés están los polos, y en especial la Cuenca Polo Sur-Aitken, que es el cráter de mayor tamaño y profundidad conocido en la superficie lunarw2, lo que la convierte en una ubicación de estudio interesante para los geólogos lunares.

Además, la misión LCROSS de la NASA en el año 2009 estableció la presencia de hielo en los polos en zonas que nunca reciben luz solar directaw3. Los experimentos que deseen estudiar el hielo lunar deberán centrarse en los polos lunares. La cara oculta de la Luna también podría ser un lugar interesante para la exploración, pero es más desafiante técnicamente porque, como nunca hay una línea directa de contacto visual entre la cara oculta de la Luna y la Tierra, se dificultarían las comunicaciones y el control de la misión.

False-colour mosaic of the Moon
Mosaico de colores falsos construido con una serie de imágenes tomadas a través de tres filtros espectrales por el sistema de imágenes de Galileo cuando la nave volaba sobre las regiones del norte de la Luna en 1992.  La parte de la Luna visible desde la Tierra está a la izquierda en esta imagen.
Rosa brillante: materiales de las zonas altas, como los que rodean la cuenca de impacto Crisium, ovalada y llena de lava, en la zona inferior de la imagen.
Azul a naranja: flujo de lava volcánica. A la izquierda de Crisium, el Mare Tranquilliatis (Mar de la Tranquilidad), azul oscuro, es más rico en titanio que los mares de color verde y naranja que se encuentran por encima de él. Los finos suelos ricos en minerales  asociados a impactos relativamente recientes están representados con el color azul oscuro. Los cráteres jóvenes tienen rayos azules prominentes que se extienden hacia su exterior.  La banda monocromática en el borde derecho muestra la superficie de la Luna sin retocar
Imagen cortesía de la NASA / JPL

¿Deberían ir los humanos? ¿Deberían ir los robots?

¿O deberían ir ambos? Los humanos pueden hacer más ciencia que un robot en la misma cantidad de tiempo. Los humanos pueden aprender rápidamente de su entorno y aplicar ese conocimiento para evaluar situaciones. Sin embargo, una misión humana cuesta mucho más dinero y pone en riesgo más vidas que una misión robótica. En general, se planean primero las misiones robóticas para llevar a cabo estudios científicos preliminares: previamente a la llegada de las misiones humanas, llevan suministros y usan cámaras e instrumentos científicos para estudiar el lugar. Al cabo de una serie de misiones robóticas exitosas, se planean las misiones humanas para llevar a cabo tareas más complejas, que incluyen experimentos científicos avanzados, la construcción de hábitats y la exploración.

Los extraordinarios beneficios de la exploración humana pueden ser ilustrados por el trabajo del astronauta de Apolo Jack Schmidt, el único geólogo que ha ido a la Luna. Jack Schmidt vio un suelo extrañamente coloreado de naranja sobre la superficie lunar, y recolectó muestras. Estas muestras imprevistas resultaron ser extremadamente importantes para nuestro entendimiento de la historia de la Lunaw4,y no las hubiéramos obtenido de no haber sido por el entrenamiento y la experiencia de Jack Schmidt.

¿Los experimentos deberían hacerse en la Luna o en la Tierra?

Las muestras lunares deben estar en un ambiente con un contenido mínimo de aire y agua y lejos de fuentes contaminantes como los seres humanos, las naves espaciales y la atmósfera terrestre. Por ello, estudiar las muestras en la Luna reduce el riesgo de que cambien y se contaminen durante el transporte. Sin embargo, el costo y el desafío tecnológico de desarrollar y poner en el espacio instrumentos científicos que sean lo suficientemente pequeños y que funcionen en la gravedad lunar limitan el tipo de análisis que se puede llevar a cabo en la superficie lunar.

Por ello, las muestras que necesiten métodos múltiples de análisis, o instrumentos complicados, deberían ser analizadas en la Tierra. Esto implica que deben ser cuidadosamente recolectadas y transportadas a la Tierra para minimizar los cambios y la contaminación. Las cajas para rocas diseñadas para las misiones Apolo aportan un buen ejemplo de lo desafiante que puede ser esta tarea. Las cajas fueron diseñadas para mantener el oxígeno y el agua fuera de las muestras durante el viaje de regreso a la Tierra, pero en algunos casos la naturaleza abrasiva del polvo lunar desgastó los cierres de las cajas y las muestras fueron expuestas al aire y la humedad. Otro ejemplo se observa en las muestras de núcleos de hielo. Los núcleos de hielo obtenidos mediante la perforación pueden resultar dañados por el calor generado durante el proceso de recolección, y los núcleos de hielo recolectados probablemente deberán ser transportados a la Tierra en contenedores diseñados especialmente para proteger las muestras del calor, la luz, la radiación, el oxígeno y los contaminantes biológicos.

This sample of lunar olivine basalt was collected from the Moon by the Apollo 15 mission. It was formed around 3.3 billion years ago and is now on display in the National Museum of Natural History in Washington, DC, USA.
Esta muestra de basalto de
olivino fue recolectada en la
Luna por la misión Apolo 15.
La roca se formó hace
alrededor de 3300 millones
de años y ahora está en
exhibición en el Museo
Nacional de Historia Natural
en Washington, DC, E.E.U.U

Imagen cortesía de Wknight94
/ Wikimedia

 

A case used for the transport of lunar samples between the Moon and Earth during the Apollo programme. Inside the case are several sample collection and containment bags, used on the surface for initial sample collection and sorting. These items are on display at the National Museum of Natural History in Washington, DC, USA.
Caja utilizada para el
transporte de muestras
lunares entre la Luna y la
Tierra durante el programa
Apolo. Dentro de la caja hay
varias bolsas para la
recolección y contención de
muestras, usadas en la
superficie para la recolección
y clasificación de las
muestras iniciales. Esto se
encuentra en exhibición en el
Museo Nacional de Historia
Natural en Washington, DC,
E.E.U.U

Imagen cortesía de Tyrol5 /
Wikimedia

 

The Orientale Basin is an impact site approximately the size of the American state of Texas.
La Cuenca Oriental es una
zona de impacto cuyo
tamaño equivale
aproximadamente al estado
norteamericano de Texas

Imagen cortesía de Rick Kline,
Universidad Cornell

 

¿Cómo se pueden conservar las muestras en la Tierra sin comprometer su calidad?

El edificio de curaciones de la Nasa en Houston, Texas, E.E.U.U., ha establecido procedimientos exitosos para trabajar con muestras de suelo mantenidas en atmósfera de gas nitrógeno inerte, lo que asegura que estén bien protegidas de la humedad y de la contaminación biológica y de la contaminación por gases. Hay instalaciones específicas para la investigación de las muestras, y hay registros detallados que documentan de lo que se ha hecho con cada muestra. Las muestras nuevas, como los núcleos de hielo, requerirán el desarrollo de un método adicional de trabajo para asegurar que sean tratadas de manera de proteger su valor científico.

¿Cuántas misiones a la Luna se deberían realizar?

Cada misión debería diseñarse con el objetivo de profundizar nuestro conocimiento y nuestras habilidades de exploración. Sin embargo, cada misión requiere una inversión considerable de tecnología, tiempo y dinero. Por ejemplo, en un momento pico, 400 000 personas trabajaban en el programa Apolo, lo que costó 20 mil millones de dólares en 1970w5 (equivalente a alrededor de 120 mil millones de dólares en 2013 con el ajuste por la inflación). En cambio, la misión LCROSS / Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) costó 583 millones de dólares en 2009 (equivalentes a 633 millones de dólares en 2013)w6. La misión LCROSS/LRO fue más económica que el programa Apolo, pero su valor científico fue menor y no incluyó la exploración humana. Al planear grandes programas de exploración, es importante encontrar el equilibrio entre las misiones humanas y robóticas para maximizar el rendimiento científico a un costo razonable.

¿Quién debería pagar? ¿Quién debería ir?

En el panorama político y económico de hoy, muy pocos países tienen todos los recursos y las capacidades necesarias para lanzar sus propias misiones lunares. La cooperación internacional, en la que distintos países contribuyen con capacidades y recursos, permite que todos los países contribuyan a una misión compartida de exploración espacial a largo plazo, a la Luna y más allá. Será un desafío ponerse de acuerdo sobre qué países pueden enviar astronautas y equipamiento, y esto puede ser un tema interesante para discutir con sus alumnos.

Los beneficios de regresar a la Luna desde un punto de vista científico y exploratorio son enormes. Sin embargo, se deben superar varios desafíos para alcanzar esos objetivos. Esto fue logrado durante la era Apolo, y hoy hay un impulso creciente dentro de la comunidad científica para hacerlo nuevamente.

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Resources

Author(s)

Erin Tranfield trabajó en el Centro de Investigación Ames en Moffett Field, CA, E.E.U.U., donde estudió la toxicidad del polvo lunar. Ahora Erin trabaja en el Instituto Gulbenkian de Ciencia en Oeiras, Portugal, y colabora con los esfuerzos de la Agencia Espacial Europea para retomar la exploración lunar.


Review

Este artículo (segunda de las dos partes) hace una reseña de los desafíos de los viajes futuros a la Luna.

El artículo inspira preguntas acerca de si las misiones científicas a la Luna brindan un beneficio lo suficientemente relevante para la humanidad y acerca de cómo se llevan a cabo estas misiones.

Los estudiantes pueden plantearse preguntas como:

  • ¿En qué parte de la Luna deberíamos aterrizar, y se debería usar robots o humanos?
  • ¿Los experimentos deberían llevarse a cabo en la Luna o en la Tierra, y cómo se deberían resolver los problemas de transporte?
  • ¿Cuántas misiones deberían planearse, y quién debe afrontar el gasto?

Gerd Vogt, Escuela Secundaria Superior del Medio Ambiente y Economía, Yspertal, Austria




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