La misión de la NASA tiene como objetivo estudiar el hielo y el agua en la Luna


En el otoño de 2023, un rover estadounidense aterrizará en el polo sur de la luna. Su misión: explorar el hielo de agua que los científicos saben que acecha dentro de las sombras lunares, y que creen que podría ayudar a mantener a los humanos que algún día explorarán la luna o la usarán como plataforma de lanzamiento para una exploración espacial más lejana.

Crédito: NASA

La NASA seleccionó recientemente a Kevin Lewis, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Escuela Krieger que también ha trabajado en misiones en Marte, como co-investigador de la misión. Usando parte del sistema de navegación del rover, planea explorar la geología del subsuelo de la luna desde su oficina en Olin Hall.

«He estado en otras misiones de rover, pero en Marte, así que soy un poco nuevo en la luna», dijo Lewis. «Vamos a ver sombras que nunca han visto el sol, y mucho menos que los humanos las hayan visto. Por lo tanto, podría ser un tipo de superficie muy diferente al que hemos visto en otras fotos de la superficie de la luna».

Más seco que un desierto

La mayor parte de la luna está completamente sin agua. Eso se debe a la forma en que se formó el satélite, en un impacto gigante entre la proto-Tierra y un objeto del tamaño de Marte. Las temperaturas fueron lo suficientemente altas no solo para derretir la roca, sino también para vaporizarla, lo que provocó que una nube de vapor de roca orbitara la Tierra. El vapor finalmente se fusionó para formar la luna.

Esas temperaturas también fueron lo suficientemente altas como para expulsar el agua, sin siquiera dejar rastros apreciables atrapados dentro de las rocas como lo está en la Tierra. Pero con el tiempo, meteoros y cometas que contenían hielo de agua bombardearon la luna, enviando moléculas de hielo saltando alrededor de la superficie lunar.

El ángulo del sol en los polos de la luna es pronunciado, creando sombras largas. Esto significa que algunos de los cráteres polares no reciben luz solar en absoluto. Cuando las moléculas de agua saltan a una de esas áreas sin luz, cuyas temperaturas se encuentran entre las más frías del sistema solar con solo decenas de grados por encima del cero absoluto, drenan su energía térmica y permanecen adheridas a la superficie.

«Entonces, con el tiempo, podrías acumular depósitos de hielo en estas regiones permanentemente sombreadas, que podrían ser básicamente la única fuente de agua en toda la luna en cantidades útiles», dijo Lewis.

vagando por la luna

El rover de exploración polar de investigación de volátiles, o VIPER, es un robot del tamaño de un carrito de golf diseñado para los extremos e incógnitas del polo sur de la luna. El rover, que viajará varios kilómetros durante varios días lunares, o alrededor de 100 días terrestres, evaluará cosas como la forma en que se encuentra el agua, cuánto hay allí, si es más como escarcha en la superficie o hielo en la profundidad, y si hay más en algunas áreas que en otras.

VIPER, que actualmente se está ensamblando en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, debe personalizarse para las condiciones específicas que encontrará en el polo sur de la luna. Está el suelo lleno de cráteres con varios niveles de compactación, que requiere cuatro ruedas controladas de forma independiente que pueden manejar pendientes de 25 a 30 grados.

Están los drásticos cambios de temperatura de la luna, que van desde 225 grados Fahrenheit en el sol durante el día hasta -400 grados en esas sombras permanentes; La forma cuadrada de VIPER protege los instrumentos, y actualmente se están realizando calibraciones de la tecnología de alta precisión para proteger contra esas oscilaciones.

Está la oscuridad misma, que requiere los primeros faros que se usaron en un rover, para iluminar lugares en la luna que nunca han visto la luz del sol.

Y están las necesidades conflictivas de la ciencia y la logística: la ciencia requiere que VIPER pase su tiempo en las sombras, pero el rover también necesitará salir periódicamente de los cráteres para recargar sus baterías a la luz del sol. La mayoría de los paneles solares de los rovers están ubicados en sus techos, pero el ángulo de la luz solar polar requiere que los paneles de VIPER se monten en sus costados.

La búsqueda

La NASA seleccionó ocho nuevos coinvestigadores VIPER, en parte para aportar nuevas ideas y experiencia al equipo. La investigación de Lewis efectivamente le da al rover un instrumento científico completamente nuevo para sondear la luna.

Para rastrear su posición y orientación, VIPER está equipado con acelerómetros, dispositivos que normalmente se utilizan para determinar los cambios de posición y la inclinación del rover. Estos son los instrumentos que Lewis planea reutilizar para su investigación. Los acelerómetros son extremadamente sensibles; pueden detectar el minúsculo cambio en la gravedad que experimentaría si hubiera un depósito de mineral debajo del suelo sobre el que se encuentra.

Un prototipo del vehículo lunar VIPER se prueba en el Laboratorio de Operaciones Lunares. Crédito: NASA

«La gravimetría se ha utilizado para la prospección en la Tierra; puedes observar las anomalías de la gravedad y te dirán algo sobre la geología del subsuelo», dijo Lewis. «Hemos podido hacer eso en Marte y averiguar la densidad de las rocas del subsuelo sobre las que estamos conduciendo. Vamos a hacer eso también en la Luna, y trataremos de averiguar la densidad vertical del regolito». y busque cualquier anomalía geológica».

VIPER es parte del programa Artemis de la NASA, un proceso de varias fases para devolver a los humanos a la luna. Artemis I será la primera prueba del cohete que eventualmente transportará humanos, y su lanzamiento está programado para este año. Artemis II, programado para 2023, orbitará la luna con humanos a bordo. Se planea que Artemis III aterrice humanos en la superficie de la luna en 2024.

«Es bastante loco trabajar en la misión VIPER en paralelo con el lado de la exploración humana con el programa Artemis», dijo Lewis. «Aunque esos astronautas no beberían directamente esta agua, es genial hacer esto en el contexto de regresar a la luna».

Como miembro del equipo científico, Lewis no está involucrado en la construcción de VIPER y no manejará directamente ninguno de los controles durante la misión. Pero desde que se unió al equipo, ha estado involucrado en operaciones simuladas, donde el equipo practica el uso de la tecnología del rover y toma el tipo de decisiones que deberán tomarse en el lugar.

La misión empieza a parecer real. «Es realmente emocionante buscar agua que podría ser utilizada por exploradores humanos algún día», dijo Lewis. «Encontrar agua de la que puedan beber una botella algún día, eso te deja boquiabierto. Y, por supuesto, el lado geológico: la historia de la luna y la evolución geológica y térmica de su corteza también son preguntas muy interesantes».

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