Láser de la NASA encontró el módulo de aterrizaje lunar indio

Por primera vez en la Luna, se transmitió y reflejó un rayo láser entre una nave espacial de la NASA en órbita y un dispositivo del tamaño de Oreo en el módulo de aterrizaje Vikram de la ISRO (Organización de Investigación Espacial de la India) en la superficie lunar. El exitoso experimento abre la puerta a un nuevo estilo de localización precisa de objetivos en la superficie lunar.

A las 3 pm. EST del 12 de diciembre de 2023, el LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA apuntó su instrumento de altímetro láser hacia Vikram. El módulo de aterrizaje estaba a 100 kilómetros, de LRO, cerca del cráter Manzinus en la región del polo sur de la luna, cuando LRO transmitió pulsos láser hacia él. Después de que el orbitador registró la luz que había rebotado en un pequeño retrorreflector de la NASA a bordo del Vikram, los científicos de la NASA supieron que su técnica finalmente había funcionado.

Enviar pulsos láser hacia un objeto y medir cuánto tiempo tarda la luz en rebotar es una forma comúnmente utilizada para rastrear las ubicaciones de los satélites en órbita terrestre desde el suelo. Pero usar la técnica a la inversa (enviar pulsos láser desde una nave espacial en movimiento a una estacionaria para determinar su ubicación precisa) tiene muchas aplicaciones en la Luna, dicen los científicos.

«Hemos demostrado que podemos ubicar nuestro retrorreflector en la superficie desde la órbita de la luna», dijo Xiaoli Sun, quien dirigió el equipo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que desarrolló el retrorreflector en Vikram como parte de una asociación. entre la NASA y la ISRO. «El siguiente paso es mejorar la técnica para que pueda convertirse en una rutina para las misiones que quieran utilizar estos retrorreflectores en el futuro».

Con sólo 2 pulgadas, o 5 centímetros de ancho, el pequeño pero poderoso retrorreflector de la NASA, llamado Laser Retroreflector Array, tiene ocho prismas de cubos de esquinas de cuarzo colocados en un marco de aluminio en forma de cúpula. El dispositivo es simple y duradero, dicen los científicos, no requiere energía ni mantenimiento y puede durar décadas. Su configuración permite que el retrorreflector refleje la luz que ingresa desde cualquier dirección hacia su fuente.

Los retrorreflectores se pueden utilizar para muchas aplicaciones en ciencia y exploración y, de hecho, se han utilizado en la Luna desde la era Apolo. Al reflejar la luz hacia la Tierra, los retrorreflectores del tamaño de una maleta revelaron que la Luna se está alejando de nuestro planeta a un ritmo de 3,8 centímetros (1,5 pulgadas) por año.

Esta nueva generación de pequeños retrorreflectores tiene incluso más aplicaciones que sus predecesores más grandes. En la Estación Espacial Internacional, se utilizan como marcadores de precisión que ayudan a las naves espaciales de entrega de carga a atracar de forma autónoma.

En el futuro, podrían guiar a los astronautas de Artemis a la superficie en la oscuridad, por ejemplo, o marcar la ubicación de las naves espaciales que ya están en la superficie, ayudando a los astronautas o naves espaciales no tripuladas a aterrizar junto a ellos.

Pero aún queda trabajo por hacer antes de que los retrorreflectores puedan iluminar la luna. El mayor obstáculo para su adopción inmediata es que el altímetro del LRO, que ha funcionado durante 13 años después de su misión principal, es el único instrumento láser que orbita la Luna por ahora. Pero el instrumento no fue diseñado para señalar un objetivo; Desde 2009, el altímetro, llamado LOLA, es responsable de mapear la topografía de la luna para preparar las misiones a la superficie.

«Nos gustaría que LOLA apuntara a este objetivo del tamaño de Oreo y lo golpeara cada vez, lo cual es difícil», dijo Daniel Cremons, científico Goddard de la NASA que trabaja con Sun. El altímetro necesitó ocho intentos para contactar con el retrorreflector de Vikram.

LOLA funciona enviando cinco rayos láser hacia la luna y midiendo cuánto tiempo tarda cada uno en rebotar (cuanto más rápido regresa la luz, menor es la distancia entre LOLA y la superficie y, por lo tanto, mayor es la elevación en esa área). Cada rayo láser cubre un área de 32 pies o 10 metros de ancho, desde una altitud de 62 millas o 100 kilómetros. Debido a que hay grandes espacios entre los haces, existe sólo una pequeña posibilidad de que el pulso láser pueda entrar en contacto con un retrorreflector durante cada paso del orbitador lunar sobre el módulo de aterrizaje.

Los altímetros son excelentes para detectar cráteres, rocas y cantos rodados para crear mapas de elevación global de la luna. Pero no son ideales para apuntar dentro de una centésima de grado de un retrorreflector, que es lo que se requiere para lograr un ping consistente. Un futuro láser que rastree lenta y continuamente la superficie sin espacios en la cobertura ayudaría a los pequeños retrorreflectores a alcanzar su potencial.

Por ahora, el equipo detrás de los retrorreflectores en miniatura de la NASA continuará usando el altímetro láser del LRO para ayudar a refinar la posición de los objetivos en la superficie, especialmente los módulos de aterrizaje.

Está previsto que varios retrorreflectores de la NASA vuelen a bordo de módulos de alunizaje públicos y privados, incluido uno en el módulo de aterrizaje SLIM de JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón), que aterrizará en la luna el 19 de enero de 2024, y uno construido por Intuitive Machines, una empresa privada. Está previsto que lance su nave espacial a la Luna a mediados de febrero. Intuitive Machines transportará seis cargas útiles de la NASA, incluido el retrorreflector, en el marco de la iniciativa Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA.

Con información de NASA