La luna bajo la luz cenicienta.

El hemisferio nocturno de la luna puede ser observado con facilidad en los primeros días del ciclo lunar gracias a la iluminación de nuestro planeta. Esta 'luz' recibe el nombre de 'Luz cenicienta'. 

Telescopios líquidos

Uno de los sueños de cualquier astrónomo es disponer un espejo perfectamente parabólico de gran apertura a una parte muy pequeña de su precio. En parte eso puede ser posible mediante la tecnología de espejos líquidos.

¿Pero cómo un espejo puede ser líquido? El secreto es que el espejo está formado por 30 litros de mercurio líquido en rotación.

Cuando este metal pesado líquido rota, la fuerza centrífuga se combina con la gravedad para dar una forma perfectamente parabólica al mercurio.

Por supuesto tienen un inconveniente. Primeramente para operar o manipular el telescopio es necesario que los trabajadores lleven respiradores y trajes protectores. El mercurio es un metal extraordinariamente tóxico y provoca un envenenamiento acumulativo.

En segundo lugar debido a que es necesaria la acción de la gravedad para obtener su forma parabólica, el telescopio sólo puede apuntar hacia arriba, hacia el cenit. Esto no es tan malo como pudiera parecer, puesto que pueden observarse muchos objetos tan sólo esperando a la estación y la hora apropiadas.

Una de las principales posibles aplicaciones de esta tecnología podrían ser gigantescos telescopios ubicados en la superficie de la luna y si se ubican en los polos podrán observar ciertas regiones acumulando su luz durante años.

Viviendo en domos lunares.

En el futuro, cuando la colonización de la luna ya sea una realidad y se haya dominado la manufacturación in situ se podría intentar la construcción de grandes 'domos' lunares. Es decir colonias superficiales con estructuras resistentes y que filtren la mayoría de las radiaciones nocivas.

En estas estructuras construidas, preferentemente sobre cráteres, se podrían recrear autentico 'habitats' terrestres.

Esto tendría muchas ventajas, no solo en temas de alimentación sino también en recreación y apoyo psicológico para los colonos, incluso se podrían crear reservas biológicas fuera de nuestro planeta. Además con el desarrollo de estas colonias podríamos aprender mucho más sobre los ecosistemas terrestres. 

Pero los desafíos a los que se enfrenta un proyecto de este tipo no son pequeños. No es fácil crear y mantener una biosfera funcional fuera de la tierra. Los intentos previos en la tierra se han encontrado con numerosos problemas y eso que por muy aislados que se hayan encontrado los laboratorios seguían estando en nuestro planeta. En la luna, u otro planeta, deberán ser totalmente independientes y funcionar a la perfección ya que, debido a las distancias, no existe la posibilidad de ayuda de parte de la tierra.

Por todas estas dificultades se especula que este tipo de colonia estaría disponible recién a finales de este siglo.

El primer telescopio lunar.

Durante la misión lunar del Apolo 16 los astronautas llevaron a nuestro satélite un telescopio sensible al ultravioleta, el Far Ultraviolet Camera/Spectrograph.

Como el ultravioleta lo absorbe la atmósfera terrestre es imperativo situar los telescopios fuera de la Tierra (o al menos en un globo a 40km de altura). El estudio de la radiación UV de objetos astronómicos es importante porque estas emisiones provienen de objetos que son mucho más caliente que nuestro Sol.

El telescopio lunar, de 3 pulgadas, estaba preparado para obtener imágenes y espectros a longitudes de onda entre 500 y 1600 Angstroms. Estas longitudes de onda son en las que emiten principalmente estrellas masivas de tipo O.B y A con temperaturas superficiales de entre 10.000 a 15.0000 K.

También se estudió a la tierra en dichas longitudes, la atmósfera superior (la ionosfera) y especialmente sus auroras). El telescopio contribuyó además al estudio del sol y de algunas galaxias cercanas.

En total el telescopio tomo 178 fotografías, el carrete fotografico que las contenía fue retirado durante el último paseo lunar del Apolo 16 y regreso con os astronautas a la tierra mientras el telescopio ultravioleta se quedó en la luna.

¿Por qué no hemos regresado a la luna?

Esta es una pregunta que con frecuencia me hacen mis estudiantes. Su razonamiento es el siguiente: si fuimos capaces de ir hace casi 50 años con una tecnología menos avanzada ¿por que no ahora?

Lastimosamente la respuesta a su interrogante es bastante simple y 'triste', además de que tiene que ver mucho más con política y economía que con la ciencia y tecnología, veamos por que.

No hemos vuelto a la Luna debido a falta de incentivos políticos y económicos. El objetivo de las misiones Apolo fue demostrar la superioridad tecnológica de los Estados Unidos, o sea, restaurar el prestigio nacional que había sido vapuleado por el Sputnik y Yuri Gagarin. Apolo fue una aventura muy cara para los Estados Unidos (150.000 millones de dolares al cambio actual).

La carrera espacial entre estadounidenses y soviéticos a finales de los 60 y principio de los 70, fue precisamente eso, una carrera por el prestigio de quién llegara antes y, mejor aún, el que pusiera el primer hombre en la Luna. Luego de que se lograra la meta, el interés de los gobiernos desapareció y desde entonces los diversos planes para regresar y establecer una base lunar han tenido muy poco eco entre la clase gobernante. Para volver a la luna ahora debe haber un motivo distinto, principalmente "económico".

El problema de volver a la Luna es justificar ante la opinión pública el tremendo coste de esta aventura. Es cierto que, desde el punto de vista científico, nuestro satélite aún encierra multitud de misterios, pero no es menos cierto que, con la posible salvedad del helio-3, no hay en la Luna ningún recurso natural o investigación científica fundamental que pueda convencer a la opinión pública mundial para regresar. 

Es cierto de que una misión a la luna con la tecnología moderna permitiría una buena cantidad de descubrimientos científicos y desarrollos tecnológicos pero eso por si solo no moverá a la clase política. Digamos que “Vamos a la Luna y ya veremos que descubrimos” no es un mensaje que incite a los gobiernos del mundo a desembolsar grandes sumas de dinero.

Se ha repetido en muchas ocasiones que volver a la Luna nos permitiría preparar las tecnologías para un viaje a Marte. Aunque es cierto que algunos elementos de un programa lunar podrían usarse para una misión a Marte (lanzadores pesados, sistemas de soporte vital, etc.), lo cierto es que desde el punto de vista tecnológico esta proposición no tiene sentido. Si queremos ir a Marte, vayamos a Marte. La Luna no sería más que un desvío que consumiría todos los recursos del programa espacial tripulado, del mismo modo que los ha consumido el transbordador espacial o la estación espacial internacional (ISS).

Desde los días del Apolo sencillamente no ha habido los suficientes incentivos políticos, económicos o científicos que justifiquen un programa tan costoso. Y hasta que los vuelva a haber seguiremos sin volver a visitar la superficie de nuestro satélite con exploradores humanos.

El futuro que no fue.

Luego de que la NASA haya alcanzado la luna en 1969 la agencia planeó su futuro en el satélite natural. Para finales de los años 70 estaba previsto el envío de naves cada vez más grandes y complejas, de hasta 10 tripulantes.

Estos vehículos harían uso del hardware del programa Apolo, específicamente del saturno V, pero mejorado para permitir la realización de misiones más complejas en la superficie lunar. Como por ejemplo: misiones de 2 semanas de duración, alunizajes en regiones remotas del ecuador lunar (mayor gasto de combustible), montaje de una 'base lunar' permanente y la instalación de instrumentos astronómicos.

Lastimosamente con la llegada del hombre a la luna se evaporó el interés de la casa blanca en la exploración lunar junto a los recursos económicos. En las imágenes se observa un prototipo de Rockwell para un módulo lunar de hasta 10 astronautas.

Viviendo en cavernas lunares.

El interés de las agencias espaciales en estas estructuras lunares se suele enfocar desde el punto de vista de una posible colonización humana, puesto que serían el lugar ideal para instalar una base tripulada y disponer así una protección gratis frente a la radiación. 

Lastimosamente la realidad es distinta, ya que la colonización humana de la luna durante las siguientes décadas es algo bastante improbable con el actual estado de desarrollo tecnológico, pero en cualquier caso las cavernas y los tubos de lava son lugares excelentes para obtener muestras de rocas lunares prístinas que no hayan sido modificadas por la radiación.

El largo camino de regreso a la luna.

La NASA ha seleccionado cinco empresas de Estados Unidos para realizar estudios de cuatro meses acerca de los elementos de potencia eléctrica y propulsión que podrían ser utilizados en la construcción de la estación de espacio profundo 'Gateway'.

La NASA necesita en sistema de propulsión eléctrica de por lo menos 50 kw, tres veces más potente que los actuales, por lo tanto quiere estudiar las alternativas existentes para la tares. los estudios en conjunto costarán unos 2,4 millones de dólares. Las empresas seleccionadas son:

-Boeing of Pasadena, Texas

-Lockheed Martin de Denver, Colorado

-Orbital ATK de Dulles, Virginia

-Sistemas Espacial de la Sierra Nevada Corporation de Louisville, Colorado

-Space Systems / Loral en Palo Alto, California

La NASA utilizará estos estudios para obtener información valiosa sobre formas asequibles para desarrollar la etapa de potencia eléctrica y propulsión aprovechamiento las tecnologías existentes.

Corea del Sur en la luna.

En la imagen podemos apreciar un modelo de lo que será la KOREA PATHFINDER LUNAR ORBITER (KPLO),una sonda lunar surcoreana que entrará en orbita de nuestro satélite para estudiarlo. De concretarse el proyecto se trataría de la primera sonda espacial propiamente dicha construida y operada por el país asiático. El lanzamiento se prevé para diciembre de 2020.

Volar en la luna

A finales de los años 60, la NASA esperaba continuar el programa Apolo con una nueva generación de misiones científicas utilizando el hardware desarrollado para ir a la luna, ese fue el programa de aplicaciones apolo Apollo Applications Program (AAP). 

Una de las prioridades de este programa era permitir que los astronautas puedan explorar a mayores distancias del lugar de alunizaje, al principio sería utilizado un rover lunar, pero para misiones posteriores se pretendía usar una unidad de vuelo lunar, Lunar Flying Unit [LFU]. Se desarrollaría una maquina autopropulsada par poder visitar regiones alejadas del lugar de aterrizaje. Este concepto permitiría maximizar el retorno científico de cada misión. 

Las unidades de vuelo lunar incluirían un novedoso traje que podría recargarse de agua y oxigeno al mismo tiempo que vaciaba la orina, aumentando el tiempo en que los astronautas podían permanecer dentro del traje. esto era una medida de contingencia, en caso de un desperfecto menor en el vehículo que obligase al astronauta a regresar "caminando" al modulo lunar. Lastimosamente, luego de ganar la carrera lunar rápidamente se perdió el interés en explorar la luna y el AAP fue cancelado a principios de los años 70.

Nueva sonda lunar

El próximo 6 de setiembre, si todo sale como corresponde, una nueva misión lunar será lanzada. Se trata del Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) (traducido del inglés: Explorador de la atmósfera lunar y del entorno de polvo).

LADEE es una misión de exploración espacial encabezada por el Centro de Investigación Ames de la NASA , en colaboración con el Goddard Space Flight Center programada para su lanzamiento en un cohete Minotaur V.

Emblema de la misión

Durante sus 100 días de misión nominal, esta sonda estudiará la exósfera de nuestro satelite y al polvo lunar. Conocer más acerca de los mismos será de vital importancia a la hora de planificar futuras expediciones tripuladas a la luna.

LADEE es una misión estratégica que busca conseguir tres objetivos científicos:

• Determinar la densidad global, composición, y variabilidad temporal de la frágil atmósfera lunar antes que sea perturbada por más actividad humana.
• Determinar si los avistamientos de los astronautas de las misiones Apolo eran nubes de sodio o formaciones de polvo.
• Documentar el nivel de impacto de polvo en el ambiente para ayudar a guiar a los ingenieros en futuras misiones lunares.

Fenómenos luminosos observados por los astronautas durante las misiones lunares 

LADEE lleva tres instrumentos científicos y un demostrador tecnológico.

La carga científica consiste en:

Neutral Mass Spectrometer (NMS), espectrometro que llevará a cabo las mediciones in situ de los gases atmosfericos. El mismo es derivado del instrumento SAM de Curiosity.

UV-Vis Espectrómetro ultravioleta y visible, que medirá tanto el polvo y la atmósfera. El instrumento tiene herencia del espectrómetro UV-Vis de la misión LCROSS.

Lunar Dust Experiment (LDEX), que medirá directamente el polvo.

Instrumentos de LADEE

Algo muy interesante y prometedor que hará esta sonda es probar la comunicación láser directa entre la órbita lunar y la superficie terrestre.

LADEE probará un sistema de comunicación laser.. El Lunar Laser Com demostration (LLCD) utilizará un láser para transmitir y recibir datos en forma de pulsos de luz, de manera similar a como los datos se transfieren en una fibra óptica, a tres estaciones terrestres. Este método de comunicación tiene el potencial de proporcionar seis veces la tasa de transmisión de datos.

Desarrollo de las capacidades de transmisión de datos de las sondas espaciales

Viviendo en la luna

Cuando fuimos a la luna en el marco del programa Apolo se pensaba que era el comienzo de una nueva oleada de colonizadores que paulatinamente poblarían la superficie lunar extendiendo la influencia de la civilización humana. Desde luego nada de eso ha ocurrido aún, y puede que todavía tengamos que esperar mucho. 

Sin embargo, nada nos impide estudiar como deberíamos prepararnos para una eventual colonización de nuestro satélite natural. Así que veamos que necesitamos para vivir en la luna.

Lo primero a evaluar es el tipo de instalaciones a ser utilizadas. La Luna ejerce una atracción gravitatoria de 1/6 de la de la Tierra, así que los ingenieros podrán construir estructuras menos condicionadas por la gravedad. Además se deberán usar materiales locales donde y cuando sea posible. El coste del lanzamiento desde la Tierra de materiales de construcción sería astronómico, así que sería mejor que esos materiales se obtuvieran de minas lunares. Esto implicaría una previa prospección geológica para averiguar donde y cuanto material se pueden emplear para la construcción de nuestra base lunar.

Y hablando de construir, se ha determinado que un buen lugar para instalar nuestra base sería en los polos de la luna, ya que en los mismo se ha detectado importantes cantidades de agua, que será fundamental a la hora de mantener una base habitada. El agua además de la obvia utilidad, puede descomponerse en oxigeno para respirar (tanto para los humanos como para nuestros cultivos de vegetales) también se pueden obtener oxígeno e hidrógeno líquidos los cuales son excelentes propergoles para cohetes.

El regolito lunar (finos granos de roca pulverizados por la acción de los micrometeoritos) se puede usar, por ejemplo, para cubrir partes del hábitat y así proteger de los rayos cósmicos a los pobladores, ya que el exceso de radiaciones podrían provocar cáncer, tambien dicho material podría usarse para proporcionar aislamiento térmico. Según algunos estudios, se requiere un espesor de regolito de al menos 2,5 metros para proteger el cuerpo humano y hacer que se encuentre en unos niveles de radiación ambiental “seguros”. También se requerirá una alta eficiencia energética, así que los diseños deberán incorporar materiales de alto nivel de aislamiento para asegurar una pérdida mínima de calor.

Pero ¿De qué material hacemos nuestras bases? Evidentemente al principio utilizaremos los módulos metálicos de toda la vida, muy probablemente basados en los diseños para la estación espacial internacional, pero estos módulos deben ser construidos en la tierra y debido al costo y al bajo volumen habitable de los mismo se han sugerido otras alternativas.

Módulos inflables

Los hábitats inflables o hinchables siempre han estado entre los favoritos, optimizan el espacio habitable mientras usan materiales ligeros. Como la Luna no tiene atmósfera (aparte de algunos gases muy tenues que se desprenden de la superficie), cualquier hábitat necesitaría ser altamente presurizado para simular la atmósfera terrestre (aproximadamente 1 atmósfera o 101 325 Pascales) y cantidades de gas atmosférico. Debido a las altas fuerzas que actúan hacia fuera (por la presión del gas matenido), puede asegurarse la integridad estructural de un hinchable. 

Suponiendo que la membrana del hinchable sea lo bastante fuerte, el riesgo de despresurización debería ser bajo. Actualmente la tecnología de módulos inflables está siendo estudiada por la NASA para construir módulos a ser utilizados tanto en el espacio como en una superficie.

Utilización de los materiales locales 

Se espera que un asentamiento en la luna usará infraestructuras capaces de extraer materiales locales, fabricando cantidades básicas y construyendo estructuras con poco o ningún apoyo de la Tierra. Este grado de autonomía sería requerido si queremos tener una próspera base lunar. 

Sin embargo, para mantener los hábitats herméticos, se necesitará fabricar una nueva forma de hormigón. Todos los componentes para una mezcla de hormigón lunar pueden encontrarse en la Luna, aunque el agua (y por tanto el hidrógeno) estará muy solicitada. Como la Luna es rica en azufre, puede fabricarse una variedad distinta de hormigón (con menos necesidad de agua) puede crearse para ayudar en la construcción de hábitats con arcos y bóvedas. Algunos “geotextiles” podrían también hacerse con algún refinamiento avanzado, creando materiales laminados para sellar el interior de los hábitats. 

Construir usando materiales extraídos localmente será probablemente uno de los métodos más avanzados de construcción e la Luna, por lo que en las primeras fases al menos, los colonos dependerán del apoyo de la Tierra. Solo podemos imaginar los numerosos avances en ingeniería, metalúrgica  ciencias de los materiales y otras áreas que serán derivados de emprender un proyecto como este, avances que tendría muchas aplicaciones en la tierra.

Seguramente no serán estas todas las dificultades que tendrán que superar los futuros habitantes de la luna (algunas solo las conoceremos viviendo allá) pero no cabe duda de que requerirán lo mejor del ingenio humano para poder resolverlas.