El problema del agua es el primero que se quiere resolver cuando se
planea el retorno del ser humano a la Luna. ¿Hay de verdad? Si la hay, ¿cuánta?
Ambas, muy buenas preguntas, que se están intentando responder incluso hoy. De
hecho, el tema del agua en nuestro satélite data de hace casi treinta años,
cuando la sonda Clementine creyó
detectarla.
La clave radica en una técnica llamada espectrometría de neutrones. Consiste
en la interacción de los rayos cósmicos con una superficie sólida y sus
componentes. De ellos, el hidrógeno reacciona a la agresión de esta forma de
partículas muy energéticas emitiendo neutrones llamados epitermales. Esos son
la pista de que existe hidrógeno y, se asume, agua. En forma de hielo, al
menos. El primer espectrómetro de neutrones voló en Lunar Prospector, y desde entonces, ha volado a lugares del sistema
solar como Marte, Mercurio y el cinturón de asteroides. Incluso ahora, hay uno
que funciona en órbita selenita.
Los espectrómetros de neutrones, como sus hermanos de rayos gamma,
tienen un problema: su resolución. Para obtener buenos datos, puesto que existe
mucha radiación de fondo que entorpece sus labores, necesitan tener un campo de
visión ancho. Eso significa que, a mayor altitud sobre el cuerpo orbital, más
cobertura y menos resolución. En el caso lunar, los diversos estudios hechos
por espectrometría de neutrones han dado mapas con resoluciones muy bajas. Gran
parte de las zonas se concentran en las llamadas regiones en sombra permanente,
pero no son exclusivas. Otras misiones, como LCROSS o Chandrayaan-1
desde cerca, y Cassini o Deep Impact desde lejos, han detectado
materiales hidratados o incluso agua.
La primera parte del programa Artemis de la NASA radica en la
cuantificación de esos recursos. El agua es un elemento crucial: para los
astronautas (beber y respirar) y para los cohetes (combustible). Según los
datos que tenemos, la mayor cantidad se concentra en el polo sur y sus regiones
en sombra permanente. ¿Por qué? ¿Cómo llegó allí? ¿Cuánto aguantará? Estas son
preguntas para otras misiones.
La misión del Cartógrafo Lunar de Hidrógeno Polar, o
LunaH-Map es la de cuantificar cuánto
hay. Pero al ser un satélite diminuto, tipo Cubesat, sólo se centrará en la
región con más posibilidades: el polo sur selenita. Esta misión pertenece a una
nueva serie de misiones de exploración del sistema solar, denominado SIMPLEx (Pequeñas
Misiones Innovadoras para la Ciencia Planetaria), abierto para cubrir las
necesidades de aprovechar al máximo las prestaciones de los cohetes que envían
misiones de espacio profundo. Con lanzadores como el
Atlas V, el
Falcon 9, el
Ariane 5 o los futuros
Vulcan y
Ariane 6, estas misiones al sistema solar no aprovechan el pleno
rendimiento de sus cohetes. Por lo general, queda un exceso que puede ir de
los cien kilogramos a la tonelada. Por ello,
para aprovechar esta capacidad extra, la NASA buscó ideas de misión que
pudieran encajar en esos espacios. SIMPLEx sigue la filosofía de su hermano
mayor Discovery, pero llevada al máximo: sondas muy pequeñas, con objetivos
muy, muy enfocados, sin renunciar a interesantes desarrollos tecnológicos. Sólo
tienen una pequeña pega: están a merced de la carga principal. Si hay algún
problema con ella (o con el lanzador, que tampoco se puede descartar), todo el
perfil de misión de las sondas secundarias habría que reformularlas. Por ello,
se han diseñado, también, con un alto grado de flexibilidad en lo que a
planificación se refiere. Serán misiones secundarias, sí, pero su ciencia será de
primera clase.
LunaH-Map se basa en una
arquitectura de Cubesat 6U, con la ya clásica forma de 10 x 20 x 30 cm,
conteniendo en su interior todo lo necesario para funcionar. Todo a bordo es
compacto y ligero. Para su construcción, se ha recurrido a elementos
comerciales y tecnologías innovadoras. Por ejemplo, conjuga su ordenador
principal y su sistema de control de actitud en un único paquete. Es el sistema
XB1-50, producido por la firma Blue Canyon Technologies. De dimensiones
comedidas, apenas ocupa 10 x 10 x 13 cm y una masa de 1.3 kg. La parte del
ordenador gestionará las operaciones de forma autónoma, funcionando con una versión
del software de la usada en MarCO.
Cuenta con dos tarjetas SD de ocho
gigabytes para almacenamiento, una de ellas
como repuesto. En cuanto al sistema de control de actitud, cuenta con tres
ruedas de reacción, un escáner estelar y otros elementos para proporcionar un
control firme y estable. Para comunicar, usará el transpondedor Iris, conectado
a cuatro antenas, siendo capaz de transmitir a distintas velocidades de entre
62.5 bits por segundo a 128 kilobits por segundo. En cuestión de energía,
cuenta con dos paneles solares de cuatro secciones, generando la energía
suficiente como para funcionar, y al tiempo cargar la batería de a bordo. Los paneles
solares rotan, así siempre generarán la energía suficiente. Lo más interesante
en el plano tecnológico es el uso de impulsión iónica. El sistema elegido es
compacto, ligero y de alto rendimiento. Producido por la firma Busek, el motor
iónico BIT-3 es una versión miniaturizada de los
usados en sondas como Deep Space 1 o Dawn. Su tobera cuenta con un diámetro de apenas tres centímetros,
no usa un cátodo para inyectar electrones en su cámara de conversión, sino que
usa radiofrecuencias y descarga de plasma inductivamente acoplado y, sobre
todo, ioduro sólido como combustible. Todo el aparataje ocupa 180 x 88 x 102
milímetros, con una masa de 2.9 kg incluyendo el combustible. Funciona de forma
no muy diferente a la de otros motores iónicos, aunque es más sencillo: el
ioduro se mantiene en un depósito rodeado de calentadores y sensores de
temperatura. Se aplica calor, y el ioduro se empieza a convertir en gas. Una serie
de conductos y válvulas, previamente calentados para evitar condensación,
llevan el ioduro gasificado tanto a la cámara como al neutralizador. Una unidad
de procesado de energía en miniatura y altamente eficiente controla en
funcionamiento. El empuje inmediato es escaso, nimio, yendo de 0.64 milinewtons
a 1.23 (lejos de los 92 del NSTAR), con consumos energéticos que van de entre
55 vatios a ochenta. Pero como motor iónico, su ventaja es su capacidad de
funcionar durante largos periodos, por lo que con el paso de los días, semanas,
meses… será capaz de acelerar la sonda hasta los 2.5 km/s. Aún más: cuenta con
un sistema pivotante para gestionar la dirección del empuje en dos ejes,
moviéndose 10º en cada dirección. Como su único sistema de propulsión, servirá
para grandes cambios de velocidad y desaturación de las ruedas de reacción. En
cuanto su control termal, es el típico, pero con mayor necesidad de disipación
de calor por su motor iónico. Sólo porta un instrumento llamado Mini-NS, o
Espectrómetro de Neutrones en Miniatura. Se aloja en un paquete de 25 x 10 x 8
cm con una masa de 3.4 kg. Se ha recurrido a nuevos materiales para dar forma a
su sistema detector. Es un sistema tipo centelleador, usando por primera vez en
el espacio cristales de elpasolita o CLYC. En total, cuenta con dos bloques de
detectores de 4 x 6.3 x 2 cm cada uno, con cuatro pequeños cristales por
bloque, conectados a tubos fotomultiplicadores. Para hacerlos sensibles a los
neutrones epitermales, además, están protegidos por una capa de gadolinio (0.5
mm. de grosor). Su área total de detección es de 200 centímetros cuadrados,
registrando neutrones de energías entre 0.3 eV y 10 keV, cubriendo áreas de
hasta 15 km cuadrados. El sistema, además, cuenta con su propia memoria de a
bordo. Con todo montado, su masa no superará los 14 kg.
Si todo va bien, se lanzará junto con la primera nave Orion el próximo día 29, en el primer
vuelo del coloso SLS. Una vez en el
espacio, LunaH-Map se separará a una
altitud sobre la Tierra de unos 70.000 km, evitando lo peor de los cinturones de
radiación.
Su camino a la Luna será largo y tortuoso. Al principio, tirará hacia
el punto L2, con un sobrevuelo lunar cinco días y medio tras su despliegue,
acercándose a menos de 3000 km. de su superficie. Después, retornará,
aprovechando el límite de estabilidad débil para llegar con baja velocidad y
baja energía hasta Selene y entrar en su órbita. Así, se situará en una suerte
de espiral alrededor de la Tierra con una distancia mínima superior a los
100.000 km. En este tiempo hasta la inserción orbital, usará su impulsión
iónica para situarse en posición antes de entrar en órbita. Esta fase puede
llevar un mínimo de dos meses. Una vez en una órbita estable y firme, arrancará
su etapa más larga de misión, la de bajar a la de trabajo. Por supuesto, el
motor iónico será básico para ello, realizando espirales para ir bajando
gradualmente y alcanzar su trayectoria elíptica final. Durando más de un año, o
incluso más, puede
incluir muchas variaciones, incluso situarse en una órbita
circular como fase previa al descenso final. Su trayectoria de trabajo será muy
curiosa, con apogeo de más de 3000 km., y un perigeo sobre el polo sur lunar
que puede variar entre los 20 y los ocho kilómetros, obteniendo así datos de
alta resolución. Esta fase científica puede llegar a durar unos 60 días, o más
si aguanta el combustible, para acabar colisionando deliberadamente con la Luna
cerrando la misión.
Apuntar al polo sur es apuntar a las regiones en sombra permanente
donde más señal de hidrógeno se detecta. Y con la muy baja altitud sobre esta
zona, se confía en alcanzar una resolución lo suficientemente alta como
para
poder apuntar a zonas específicas y cuantificar su cantidad.
Paquete pequeño, gran responsabilidad. Lo mejor será que nos pongamos
cómodos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario