La ciencia lunar será transformada por el programa lunar Artemis de la NASA, que enviará astronautas a la superficie de la luna después de una ausencia de más de 50 años y lanzará casi cinco docenas de misiones robóticas en los próximos tres años.
La misión Artemis 1 está programada para lanzarse el 29 de agosto, con una cápsula Orion sin tripulación encima de un poderoso cohete Space Launch System, el cohete más grande y poderoso de la NASA desde el Saturno V que impulsó las misiones Apolo. La cápsula viajará alrededor de la luna antes de regresar para amerizar en la Tierra, allanando el camino para que una misión tripulada orbite la luna en 2024 y luego para que los astronautas aterricen en la región del polo sur de la luna en 2025 o 2026.
Será la primera vez que los astronautas pisen
la luna desde la misión Apolo 17 en diciembre de 1972, y trae nuevas oportunidades para la ciencia.
“Los humanos ofrecen un recurso increíble para regresar a la superficie de la luna”, dijo a Space.com Debra Needham, científica planetaria del Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama.
Las misiones puramente robóticas son lentas y alimentan todo a través de sus controladores humanos en la Tierra. Y aunque la introducción de la inteligencia artificial ha automatizado un poco este proceso, un robot no tiene el pensamiento rápido, la curiosidad o la destreza para hacer que la recolección de muestras de rocas sea un proceso eficiente. por ejemplo.
“Es más fácil para un astronauta recoger una roca y luego, por el rabillo del ojo, ver otra roca e inmediatamente notarla como interesante”, dijo a Space.com Ryan Watkins, científico planetario del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. “La toma de decisiones en tiempo real es mucho más rápida y eficiente”.
El primer lugar de aterrizaje
Para lograr la mejor ciencia posible, los astronautas deben ir a los lugares correctos en la luna. Los seis sitios de aterrizaje de Apolo estaban agrupados en una región en el lado visible de la luna. Artemis 3, que será la primera misión de Artemis en poner botas en el regolito lunar, se aventurará en cambio a la región lunar del polo sur. Esta región no solo es atractiva por sus copiosas cantidades de hielo de agua escondido en cráteres permanentemente sombreados, sino que es la primera vez que los astronautas han ido allí, lejos de los sitios de aterrizaje del Apolo.
“Si bien estaban bastante distribuidas en la superficie, las misiones Apolo básicamente se dirigieron a una sección de la luna que pudo haber sido influenciada por el gran impacto que creó Mare Imbrium”, dijo Needham. Mare Imbrium (“Mar de lluvias”) es una cuenca de impacto gigante de 712 millas de ancho (1.146 kilómetros) que se formó hace 3.900 millones de años y luego se inundó con lava.
Los científicos han especulado que la creación de esta cuenca de impacto coincidió con el Bombardeo Pesado Tardío, que se propuso como un período entre hace 4.200 millones y 3.900 millones de años cuando los planetas interiores estaban siendo bombardeados por asteroides y cometas. Sin embargo, los descubrimientos recientes (opens in new tab) han puesto en duda esta teoría, y el muestreo de otras partes de la luna podría ayudar a resolver el debate.
“Una de las razones por las que nos estamos alejando tanto de esa cuenca de impacto es poder acceder a diferentes tipos de rocas que son potencialmente más antiguas y preservar un registro de una luna más antigua”, dijo Needham. “Podremos tener una buena idea de si hubo un período de bombardeo realmente intenso o no”.
Mucha ciencia robótica
Artemis no se trata solo de astronautas. Aunque los humanos podrán hacer más ciencia en menos tiempo, los planes para una sola misión tripulada por año significan que los astronautas no podrán estar en todas partes de la luna. Entonces, para ayudar a la ciencia lunar durante el programa Artemis, se entregarán docenas de experimentos robóticos en lugares de toda la luna entre 2022 y 2025. Estos experimentos se facilitan a través de Commercial Lunar Payload Services (CLPS), en el que trabajan contratistas comerciales. con la NASA en un programa de $ 2.6 mil millones para lanzar pequeñas misiones científicas a la luna, con 46 cargas útiles finalizadas hasta el momento.
Watkins dijo que su carga útil favorita es una sonda llamada Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer (Lunar-VISE), que aterrizará en las cúpulas volcánicas de Gruithuisen que se encuentran entre Mare Imbrium y Oceanus Procellarum (“Océano de tormentas”), y que Watkins estudió como estudiante utilizando datos orbitales.
Se cree que estos domos son silícicos, lo que significa que fueron formados por magma rico en sílice. Pero en la Tierra, las construcciones volcánicas basadas en sílice requieren placas tectónicas y se forman cerca de los límites de las placas en los océanos. Entonces, ¿cómo pudieron formarse en la luna, que no tenía océanos de agua ni placas tectónicas? Hay algunas teorías geológicas, y Lunar-VISE estará equipado con un módulo de aterrizaje estacionario y un rover que realizará mediciones de composición en varios lugares alrededor de las cúpulas para probar las diversas teorías.
Agua en la luna
Needham también está entusiasmado con muchas de las cargas útiles en el programa CLPS, incluido el sistema de espectrómetro volátil de infrarrojo cercano, el sistema de espectrómetro de neutrones en un pequeño rover robótico llamado MoonRanger y el espectrómetro de masas que observa las operaciones lunares. Astrobotic Technologies, con sede en Pittsburgh, enviará a la Luna varias copias de estos tres instrumentos a finales de este año y Masten Space Systems, con sede en California, en 2023. Operarán al unísono para detectar y estudiar la gama de “volátiles”: compuestos con puntos de ebullición bajos, como el agua y el dióxido de carbono, en la superficie lunar, en el subsuelo cercano y justo encima de la superficie, en la delgada “exosfera”.
“Lo bueno es que estamos volando varias copias de estas cargas útiles, con la primera iteración yendo a una región no polar, y luego también las enviaremos a una región polar en una entrega posterior”, dijo Needham. “Así que vamos a poder comparar estas dos partes muy diferentes de la luna usando los mismos instrumentos”.
A primera vista, la luna no parece mojada, y los exámenes de las muestras de rocas traídas a la Tierra por las misiones Apolo encontraron que estaban completamente secas. Pero aparte del hielo oculto en las frías trampas de los cráteres permanentemente sombreados en los polos, las moléculas de agua (o al menos las moléculas de hidroxilo, que son un sustituto del agua formada a partir de un átomo de oxígeno unido a un solo átomo de hidrógeno, en lugar de dos átomos de hidrógeno). como en el caso del agua) se han observado migrando a través de la superficie lunar cerca del terminador día-noche. Estas observaciones fueron realizadas inicialmente por el instrumento Moon Mineralogy Mapper de la NASA a bordo del orbitador lunar Chandrayaan-1 de la India en 2009, y en 2020, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), que pronto se retirará y vuela en la parte trasera de un Boeing 747 modificado, confirmó la presencia de moléculas de agua cerca de la superficie de la luna, aunque en una capa muy delgada.
“Ahora sabemos que hay agua prácticamente en todas partes en la luna”, dijo Needham. “Pero proviene de una fuente diferente y en una forma diferente que el agua en la región del polo sur. Estas cargas útiles pueden darnos cierta verdad sobre las mediciones remotas, y eso es importante para alimentar los modelos que describen la circulación del agua en la luna”.
Todavía no está claro qué tan sostenible es la parte del vuelo espacial humano del programa lunar Artemis y si más misiones tripuladas aterrizarán en la superficie de la luna después de Artemis 3, dado que cada lanzamiento costará más de $ 4 mil millones. Por otro lado, el costo relativamente más bajo de la parte CLPS del programa Artemis garantizará la entrega de docenas de experimentos científicos en toda la luna, brindando a los científicos un volumen sin precedentes de nuevos datos para descifrar.
“Estamos ansiosos por los descubrimientos que vamos a hacer en nuevas ubicaciones en la superficie de la luna”, dijo Needham.
Con información de Space.com
