En busca de agua en la Luna y oxígeno en Marte


El Mundo

Eugene Cernan, el último hombre que pisó la Luna, en diciembre de...

Eugene Cernan, el último hombre que pisó la Luna, en diciembre de 1972 NASA

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.

La NASA, junto con la CSA (Agencia Espacial de Canadá), está planeando enviar un robot todoterreno a la Luna en 2018. Su objetivo es analizar el regolito (que constituye el suelo lunar) y realizar pruebas de extracción de agua y de otras substancias volátiles, como el hidrógeno y el oxígeno. Otro vehículo será enviado a Marte en 2020 para extraer oxígeno de la atmósfera. El fin último de estos experimentos es desarrollar y validar las técnicas de explotación de recursos in situ en dos cuerpos del Sistema Solar. Obtener localmente agua y oxígeno (para ayudar a la supervivencia de los astronautas) e incluso combustible para el viaje de regreso, abarataría costes y permitiría realizar viajes espaciales de mayor recorrido.

Atados a la Tierra

Después de más de medio siglo de exploración espacial, el hombre parece continuar muy ligado a su planeta. Hasta ahora, tan solo 12 hombres han tenido el privilegio de pisar la Luna (todos ellos entre 1969 y 1972) y, por ahora, los viajes espaciales parecen limitados a la estancia en la Estación Espacial Internacional.

“Poner un kilo en el espacio cuesta más de un millón de euros”, según Luisa Lara, astrofísica del Instituto de Astrofísica de Andalucía . Resulta por tanto indispensable reducir al máximo la carga, evitando el lanzamiento de grandes masas de agua o de combustible, para favorecer la inclusión de dispositivos inteligentes (experimentos, detectores, ordenadores, etc). Además, a menos que se encuentren otros medios de propulsión, resulta extremadamente difícil transportar en la nave espacial todo el combustible que es preciso para un viaje interplanetario de ida y vuelta. Naturalmente, una estrategia posible para reducir gastos consiste en la ‘explotación de recursos in situ’ (ISRU por sus siglas en inglés) en el cuerpo celeste que se visita.

Primero la Luna, después Marte

La NASA planea llevar a cabo el primer experimento ISRU en el año 2018 en la Luna. Para ello lanzará un robot todoterreno llamado ‘Resource Prospector’ equipado con la carga útil denominada ‘Resolve’, desarrollada por la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Se trata de toda una panoplia de instrumentos para perforar la superficie, tomar muestras, analizarlas, calentarlas, etc, y tratar así de obtener volátiles como vapor de agua, hidrógeno y oxígeno. Sabemos que hay algo de agua helada en la superficie lunar (sobre todo en las regiones polares) y, como el Prospector trabajará en el cráter Cabeus, cerca del polo sur, el artilugio tratará de extraer vapor calentando porciones del suelo. Naturalmente esta tecnología, una vez validada en la Luna, podrá tener aplicación en otros cuerpos del Sistema Solar.

El segundo experimento de explotación de recursos in situ consistirá en el envío de otro todoterreno a Marte en el año 2020 (el sucesor de Curiosity) que irá equipado con un captador del dióxido de carbono de la atmósfera marciana que será tratado, mediante procesos químicos básicos, para la obtención de oxígeno.

Hito en la exploración espacial

La única explotación de tipo ISRU que resulta eficaz por el momento es la utilización de energía solar. Prácticamente todas las naves espaciales aprovechan in situ la radiación del Sol para producir energía y parece muy posible que esta práctica continúe en el futuro.

Pero si estos nuevos experimentos proyectados por la NASA funcionan bien, se podrá generalizar el uso de técnica ISRU. En particular, se podrá encarar el diseño de las futuras misiones a la Luna y Marte con potentes dispositivos IRSU que fuesen capaces de obtener agua, oxígeno e hidrógeno en cantidades suficientes. Estas técnicas podrían suponer un hito importantísimo en la exploración espacial. El agua es incompresible y, por lo tanto, muy inconveniente para ser lanzada y transportada por el espacio. El producir agua in situ, no sólo sería esencial para la supervivencia de los astronautas, sino que permitiría obtener oxígeno e hidrógeno mediante hidrólisis. Una parte del oxígeno podría ser utilizado para la respiración de la tripulación y otra parte, al igual que el hidrógeno, sería licuada y almacenada criogénicamente. Cuando fuese preciso, la recombinación del oxígeno con el hidrógeno podría ser utilizada para propulsar la nave. Alternativamente se ha propuesto la fabricación de peróxido de hidrógeno a partir de agua, para su uso como monopropelente.

Otras técnicas ISRU

Las técnicas ISRU no se limitan a los volátiles. Hay propuestas para la explotación in situ de minerales (por ejemplo: titanio, platino o níquel) tanto en la Luna como en asteroides y otros cuerpos menores. La minería de asteroides podría, en principio, realizarse de diferentes maneras: bien trayendo la materia prima a la Tierra para su uso, bien procesándola parcialmente ‘in situ’, o bien transportando al asteroide hacia una órbita ‘cómoda’ a la que poder acceder desde la Tierra o desde una estación espacial para realizar los trabajos de minería.

Naturalmente todas estas actividades, por el momento, se encuentran en fase de estudio; en algunos casos no son más que meras ideas especulativas que necesitan ser desarrolladas con mucho mayor detalle. Pero es de destacar que la empresa privada ya está invirtiendo substancialmente en el desarrollo de ciertas técnicas ISRU, y muy concretamente en la minería de asteroides.

Titán, una luna de Saturno envuelta en hidrocarburos


El Pais

  • Un equipo científico desvela la presencia de compuestos orgánicos PAH en la alta atmósfera del mayor satélite del planeta de los anillos

Lagos de metano líquido en la superficie de Titán captados por la sonda ‘Cassini’ en órbita de Saturno. / NASA/JPL/USGS

Titán, el mayor satélite de Saturno, es el cuerpo celeste más lejano en el que se ha posado un artefacto enviado desde la Tierra. Se trata de una luna que merece especial interés por parte de los científicos dado que tiene una atmósfera compleja y lagos de hidrocarburos líquidos en su superficie, características que recuerdan a la Tierra primitiva. Ahora, los datos tomados allí por la sonda automática Cassini, en órbita del planeta de los anillos, ha permitido a un equipo científico desvelar el origen de la neblina que envuelve la superficie de Titán: procede del gas presente en las altas capas de su atmósfera, compuesto por hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH).

“Hace décadas se propuso que la capa de neblina de la baja atmósfera [de Titán] se generaba a partir de moléculas orgánicas complejas y, en 2007, se sugirió que estas moléculas podrían formarse en la atmósfera superior, varios cientos de kilómetros sobre su lugar de origen”, explica el investigador principal de la investigación que confirma ahora ambas hipótesis, Manuel López-Puertas, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), del CSIC.

Sujeta a la sonda Cassini, de la NASA, viajó desde la Tierra el módulo Huygens, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), que protagonizó, el 14 de enero de 2005, una de las grandes hazañas de la exploración espacial al descender con éxito hasta el suelo de Titán, tomando datos durante la caída y una vez en el suelo. Ninguna sonda artificial ha llegado a la superficie de un cuerpo tan lejano. En Titán, casi tan grande como Marte y con una temperatura en la superficie de 179 grados bajo cero, hay lagos de etano y metano que forman nubes y que, ocasionalmente provocan lluvias. “En muchos aspectos, es uno de los mundos más parecidos a la Tierra que se ha encontrado hasta ahora”, explica la NASA. “Con su densa atmósfera y su química orgánica, Titán parece una versión congelada de la Tierra hace unos miles de millones de años, antes de que los organismos vivos empezasen a bombear oxígeno a la atmósfera”.

Esa luna está envuelta por la neblina anaranjada que ha dificultado siempre la observación de su superficie. Pero el trabajo de observación de la misión Cassini-Huygens ha proporcionado una perspectiva nueva.

Los PAH de Titán están presentes entre, al menos, los 900 kilómetros y los 1.250 kilómetros sobre la superficie, explican ahora los investigadores. “Estos compuestos absorben los fotones ultravioleta del Sol, que son muy energéticos, rápidamente redistribuyen esta energía a nivel interno que finalmente vuelve a ser emitida en el infrarrojo cercano, lo que produce una fuerte emisión con una concentración de partículas relativamente baja”, explica López-Puerta. El gas se descubrió, precisamente, a través de su manifestación en infrarrojo, añaden los investigadores en un comunicado del CSIC.

Los resultados de la investigación, en la que participan científicos de España, Italia y Estados Unidos) se publican hoy en la revista The Astrophysical Journal.

Dos naves espaciales gemelas se estrellarán en la Luna el próximo lunes


El Pais

  • Las GRAIL chocarán contra una montaña cerca del polo Norte, tras realizar el mapa del campo gravitatorio de mayor resolución de un cuerpo celeste
Trayectoria final de los robots gemelos de la misión Grail hasta chochar contra una montaña de la Luna. / NASA/JPL-Caltech/GSFC/ASU

Trayectoria final de los robots gemelos de la misión Grail hasta chochar contra una montaña de la Luna. / NASA/JPL-Caltech/GSFC/ASU

Ebb y Flow son las dos naves gemelas de la misión espacial GRAIL. Han estado dando vueltas a la Luna durante un año, en formación una tras otra, para hacer el mapa gravitatorio de ese cuerpo celeste, pero ya han terminado, y los especialistas de la NASA han planeado su destrucción controlada en el suelo lunar. Chocarán contra una montaña, cerca del polo Norte, el próximo lunes. Primero impactará Ebb, a las 21.28 (hora peninsular) y después Flow, 20 segundos más tarde. Cada uno de estos artefactos tiene el tamaño de una lavadora y 200 kilos de masa; se estrellarán a 1,7 kilómetros por segundo.

Las GRAIL han trabajado en órbita a una altura de 55 kilómetros sobre la superficie de la Luna durante la mayor parte de la misión, pero el 30 de agosto pasado descendieron hasta 23 kilómetros. Ahora, antes de su final destructivo, tienen que hacer un último experimento, esta vez de ingeniería. Recibirán la orden de mantener encendidos sus motores hasta que consuman todo el combustible, lo que permitirá a los expertos conocer con precisión cuánto queda en sus depósitos, un dato importante para calcular el consumo en futuras misiones y operarlas más eficazmente, explica la NASA.

Ebb y Flow llegaron a la Luna el pasado 1 de enero y, en su particular formación de trabajo una siguiendo a otra a una distancia de hasta 225 kilómetros, han estado midiendo con gran precisión las variaciones del campo gravitatorio lunar, lo que proporciona valiosa información a los investigadores para conocer lo que hay en el interior de ese cuerpo celeste. Conociendo su estructura interna se avanza en la comprensión de su formación y evolución. Los primeros resultados científicos se dieron a conocer a principios de este mes en la revista Science, destacando el hecho de la corteza de la Luna es más delgada de lo que se había estimado: tiene un grosor de entre 35 y 43 kilómetros y no 50 o 60. El mapa del campo gravitatorio realizado es el de más alta resolución que se ha hecho hasta ahora de un cuerpo celeste, según la NASA.

Mapa gravitatorio de la luna trazado por la misión Grail. / NASA/JPL-Caltech/MIT/GSFC

Mapa gravitatorio de la luna trazado por la misión Grail. / NASA/JPL-Caltech/MIT/GSFC

La técnica para medir las variaciones del campo gravitatorio se basa en el vuelo de los dos artefactos, uno tras otro y conectados por radioseñales. Unos equipos de altísima precisión que llevan a bordo permite medir la distancia que los separa en todo momento, de manera que cuando Ebb cae ligeramente, por ejemplo, porque sobrevuela una zona de rocas más densas –en el subsuelo o en la superficie- la distancia con Flow aumenta, aunque sea ligerísimamente.

En la última fase de la misión, las dos naves descenderán gradualmente durante varias horas y casi rozarán la superficie lunar hasta que se estrellen en el terreno elevado de la montaña elegida para el impacto. No habrá imágenes porque la zona estará en sombra en ese momento.