¿Volvemos a la Luna? - Ana Inés Gómez de Castro

¿Volvemos a la Luna?

(Por Ana Inés Gómez de Castro)

Capítulo 23 de CIENCIA, y además lo entiendo!!!

La aventura lunar comenzó a finales de los años 50 (siglo XX) con la carrera espacial entre la Unión Soviética (URSS) y los Estados Unidos (EEUU). El 12 de septiembre de 1959 llegaba por primera vez una nave terrestre a la superficie lunar; la nave se llamaba Luna 2 (o Lunik 2) y fue puesta en órbita desde el Cosmódromo de Baikonur por la Agencia Espacial Soviética (RosaviaCosmos). El Luna 2 impactó en la región de Palus Putredinis cercana al cráter Arquímedes.

Entre 1966 y 1969 otras siete  naves terrestres llegaron a la superficie lunar: dos lanzadas por RosaviaCosmos, el Luna 9 y Luna 13, y cinco  misiones  por la Agencia Espacial Estadounidense (NASA), Surveyor 1, 3, 5, 6 y 7. Prácticamente todas las naves alunizaron en el hemisferio norte de la cara visible de la Luna (ver figura 1) aunque en regiones con características muy diferentes de la superficie lunar.

Figura 1: Zonas de alunizaje de las misiones hasta 2014 [1].

El gran hito de esta pre-historia lunar tuvo lugar el 20 de julio de 1969, cuando el módulo lunar de la misión Apollo XI (NASA) transportaba por primera vez hasta la superficie de la Luna a dos seres humanos. La frase de Neil Armstrong: “un pequeño paso para el hombre pero un salto gigantesco para la humanidad” (1) forma ya parte del acerbo cultural de la humanidad.

Tristemente, el programa lunar terminó con la carrera espacial.  El programa Apollo (NASA) murió en los años 70; la última misión, el Apolo XVII se lanzó en 1972. Por el lado ruso, RosaviaCosmos concluía su programa lunar el  9 de agosto de 1976, con el lanzamiento del Luna 24. A partir de ese momento, el foco de la exploración espacial tomó otro curso: misiones planetarias, observación de la Tierra, desarrollo y operación de la estación espacial internacional, observatorios astronómicos… hasta que recientemente se ha recobrado el interés por la Luna (ver figura 2).

Figura 2: Misiones lunares anuales desde 1958. La línea continua indica el número de misiones por año que llegaron a la superficie lunar incluyendo misiones que simplemente impactaron con la superficie, robots y los aterrizajes humanos de las misiones Apollo.  La línea discontinua  marca todas las misiones, incluidos los orbitadores como el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Los principales responsables de este interés renovado han sido las agencias espaciales más jóvenes: la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), realizó una serie de lanzamientos exitosos en 2007, la Agencia Espacial India (ISRO) envió la sonda Chadrayaan-I que descubrió la presencia de agua en la Luna y la Agencia Espacial China (CNSA) inició un robusto programa lunar en 2007 con la misión Chang’e 1, seguida por las Chang’e 2 y Chang’e 3 y que continuará en 2017 y 2018 con las misiones Chang’e 4 y 5.

A las tradicionales agencias espaciales, hay que añadir la actividad de grandes compañías impulsadas por el gigante de internet Google y la visión del grupo Xprize.  La competición Google Lunar XPRIZE reúne a equipos que con financiación privada deben poner una nave en la Luna, recorrer con ella 500 metros y transmitir a la Tierra imágenes y video de alta calidad [2]. El primero que lo consiga obtendrá un premio de 20 millones de dólares aunque el objetivo fundamental de los equipos es el desarrollo tecnológico y la búsqueda de una buena posición de partida en la exploración lunar. Los equipos están frecuentemente participados por empresas tecnológicas líderes en sus países de origen y están formados fundamentalmente por equipos científicos y de ingeniería. En la actualidad hay 16 equipos registrados algunos de ellos con el lanzamiento ya definido y verificado por la organización.

El 27 de septiembre 2003, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzaba la misión SMART-1 inaugurando su actividad lunar. ESA ha mostrado interés en la exploración lunar recientemente, con actividades como retomar los vuelos lunares en estrecha colaboración con RosaviaCosmos y desarrollar la ingeniería para la creación de un asentamiento lunar estable. En los planes conjuntos ESA-RosaviaCosmos está la misión Selene2 que  traerá de vuelta a la Tierra una muestra del terreno del polo sur de la Luna.

1        ¿Por qué volver a la Luna?

La Luna es rica en recursos minerales y su distribución está siendo determinada por las naves en órbita lunar. Naves como LRO (NASA), Clementine (NASA),  Chadrayaan-I (Agencia Espacial de la India, ISRO) han obtenido datos sobre la distribución de rocas hidratadas y minerales en la superficie lunar (ver figura 3). Las concentraciones más elevadas de metales tales como hierro o titanio, o de algunos elementos utilizables como fuente de energía (p.e. torio que enriquecido puede utilizarse como núcleo fisionable) se encuentran en las cercanías del cráter Copérnico.  Otros materiales como el He-3 o el Tritio,  son abundantes en el regolito (2) lunar.

Por otro lado, conocer la distribución de rocas hidratadas es fundamental para determinar la localización de futuros asentamientos humanos, así como para la investigación sobre el origen de la vida.

Figura 3: El panel de la izquierda muestra la distribución de rocas hidratadas en la cara visible Luna; las regiones de colores azules a violeta, situadas en los Polos, tienen una gran concentración de rocas hidratadas [Datos: obtenidos por la misión LRO de NASA]. Los paneles centrales y derechos muestran  la distribución de hierro en la Luna, medido por la misión Clementine (NASA) [3].

En la actualidad, el coste de poner una masa de un kilogramo en la Luna es de aproximadamente 1 millón de euros, haciendo que la explotación minera lunar sea un mal negocio cuando se compara con las explotaciones terrestres, al menos de momento. La explotación mineralógica es una fuerte motivación para la exploración lunar en especial, a medida que los vuelos se abaraten y los recursos terrestres escaseen.  En un futuro más lejano, la abundancia de metales en su superficie, la ausencia de fuentes de oxidación, la disponibilidad de energía y la menor gravedad harán de la Luna un lugar privilegiado como astillero de naves espaciales y como avanzada en la exploración humana del Sistema Solar.

Más allá de las razones económicas existen poderosas razones científicas para instalar laboratorios y observatorios astronómicos en la Luna. La contaminación electromagnética de la Tierra (desde la polución lumínica a las radiofrecuencias) y la ausencia de atmósfera en la Luna hacen de nuestro satélite un lugar privilegiado para la observación astronómica. La Luna es el laboratorio más cercano para el estudio del origen de la vida y la astroquímica; la presencia de rocas hidratadas y el fuerte flujo de radiación ultravioleta proporcionan el laboratorio ideal para reproducir la formación de estructuras complejas y aminoácidos en el espacio.

Pero la razón última para volver a la Luna va más allá de estas consideraciones y es intrínseca a la naturaleza humana. La evolución de nuestra especie se mueve por la curiosidad que nos lleva a la exploración de nuestro entorno. El desarrollo científico y tecnológico está incrementando la esperanza de vida y la población mundial. En consecuencia, tanto la naturaleza humana como la presión demográfica forzarán a los humanos a expandirse en todo el territorio accesible. Y la accesibilidad de la Luna ya está tecnológicamente cercana. En resumen, vamos a volver a la Luna y esta vez para quedarnos.

La exploración y la ocupación de nuestro entorno es también una necesidad para la sobrevivencia nuestra especie: la vida humana es frágil y el Universo hostil. Si nuestra especie quiere sobrevivir tendrá que salir al espacio y extender su área de habitabilidad; es demasiado arriesgado que el único hábitat humano sea el planeta Tierra.

2        La ciudad lunar “Nueva Antártida”

La tecnología actual permite enviar con “cierta” facilidad componentes a la Luna pero su coste es todavía muy elevado (1Meuro/kg). Por lo tanto, cualquier propuesta realista pasa por una de estas tres posibilidades:

-Usar como habitáculo la nave de transporte Tierra-Luna

-Desarrollar habitáculos con materiales lunares

-Buscar estructuras geológicas estables y enterradas en la superficie lunar dentro de las cuales se pueda habilitar una base.

La primera propuesta ha sido analizada por varias agencias y solo tiene un inconveniente, el habitáculo debe de ser pequeño, dados los costes de lanzamiento, y habrá de ser “semienterrado” para proteger su interior del viento solar.

La ESA, junto con el equipo de arquitectura Foster & Partners, ha realizado un estudio de la utilización de impresoras 3-D para la creación de edificios en la Luna utilizando como base material lunar. En este trabajo están involucrados estudios y jóvenes empresas españolas del sector de la construcción.

Orbitadores lunares, como el Lunar Recognaissance Orbiter (LRO) de la NASA, están realizando mapas de la superficie lunar con gran resolución y han descubierto zonas protegidas bajo los cráteres y tubos de lava en los que, en principio, podría asentarse una colonia a bajo coste. Aunque el lugar favorito para el establecimiento de una ciudad lunar es el polo sur de la Luna dada la abundancia de agua y las condiciones del terreno (ver Figura 4).

Figura 4: Imagen del polo sur de la Luna. Los colores en los cráteres marcan la abundancia de hielo del máximo (2%) en blanco a 0.3% en azul oscuro [4].

Pero, ¿hasta qué punto es acometible el coste de esta aventura? En la actualidad, la comunidad internacional está financiando un gran proyecto espacial: la Estación Espacial International (ISS: International Space Station), ¿serían los costes comparables?

La ISS es el experimento (y la colaboración científico-técnica) más ambiciosa en la historia de la humanidad. La ISS había costado alrededor de 100,000 millones de dólares en 2010, sin contar con los viajes a la estación que incrementarían el monto total a unos 150,000 millones de dólares totales invertidos en el periodo 1998-2010 (3) .

Por lo tanto, y haciendo un prorrateo anual, se podrían colocar unas 10 toneladas al año en la Luna por el mismo costo que la ISS. Pero las Agencias Espaciales están pensando en una aproximación más ingeniosa al problema. Una flota de impresoras 3D que utilicen como material el regolito lunar y como fuente energía el sol, podría crear edificaciones e instrumentación para trabajar remotamente, desde laboratorios terrestres, en la Luna. Obviamente, al final, los humanos nos estableceríamos en la Luna pero ese paso sería mucho más caro y más tardío.

En conclusión, sí, vamos a volver a la Luna y esta vez para quedarnos.

Figura 5: Una propuesta de ciudad lunar (Moon village) realizada por la ESA, en colaboración con Foster+Partners La ciudad es construida alrededor de módulos enviados desde la Tierra que son recubiertos de regolito Lunar utilizando impresoras 3D [5].

Notas:

(1)  Todavía en 2016, una búsqueda genérica en internet de la frase “es un pequeño paso  para el hombre”, en español, arroja la frase de Neil Armstrong  en las primeras líneas.

(2)  El regolito lunar es el material de la superficie de la Luna procesado por el viento y la radiación del Sol.

(3)  Esta cantidad es equivalente a un 0,2 % del producto bruto mundial  anual (87,25 billones de dólares al año).

Bibliografía:

[1] “The locations of every Lunar landing”, Kevin Anderton, July 20th 2015; www.forbes.com

[2] lunar.xprize.org

[3] Lucy et al. 1995, Science, 268, 115

[4] Gladstone et al. 2012.

[5]http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Building_a_lunar_base_with_3D_printing

Ana Inés Gómez de Castro

Doctora en Astrofísica

Catedrática de Astronomía y Astrofísica,

Universidad Complutense de Madrid