Cuidado con el polvo lunar

Cuidado con el polvo lunar, ¡vuela a gran velocidad!

En la Tierra, los gases que emanan durante los despegues de cohetes pueden lanzar pedruscos a cientos de metros de distancia. En consecuencia, mantenernos alejados de la plataforma de lanzamiento nos resguarda de cualquier riesgo. Sin embargo, en la Luna, el peligro es el fino polvo lunar que puede viajar grandes distancias, a mucha velocidad, poniendo en riesgo a los astronautas y al equipo

Noviembre 23, 2007: En Cabo Cañaveral, no lejos de la plataforma de lanzamiento donde el transbordador espacial despega, hay un agujero en una alambrada de tela metálica. Su mensaje: Tenga cuidado con los pedruscos.

"Los poderosos gases de combustión de los cohetes de combustible sólido del transbordador, debajo de los motores, arrancan partes del concreto de la zanja de fuego", explica el físico Phil Metzger, del Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center -KSC, en idioma inglés). "Durante algunos lanzamientos, los cohetes despiden pedruscos de concreto de hasta medio metro de ancho, que vuelan hasta medio kilómetro de distancia y que viajan lo suficientemente rápido como para destrozar postes de luz de concreto y perforar las alambradas de tela metálica".

Derecha: Metzger examina una alambrada que se encuentra dentro del rango de alcance de los pedruscos que son despedidos de la plataforma de lanzamiento del transbordador. [Imagen ampliada]

Esto no constituye un problema, siempre y cuando la personas y el equipo se mantengan a una distancia segura, lo cual se puede llevar a cabo fácilmente. Pero Metzger se pregunta, ¿qué sucedería si todo esto ocurriera en la Luna?

La NASA regresará a la Luna en la próxima década, donde planea establecer una base estable. Allí habrá habitantes, robots exploradores, almacenes de provisiones y equipo de minería. Las naves llegarán y partirán, aterrizarán y despegarán (y levantarán escombros que pueden volar mucho más lejos que los pedruscos en Cabo Cañaveral). Metzger está investigando este problema como parte de su trabajo en el laboratorio de Mecánica Granular y Sistemas de Superficie del KSC.

"Los pedruscos no constituyen una preocupación", dice el físico. Las naves que viajen a la Luna serán mucho más pequeñas que el transbordador espacial y no necesitarán un empuje tan poderoso para escapar de la gravedad lunar. Las filmaciones que realizaron seis naves Apollo sobre sus alunizajes y despegues no mostraron nada que fuera más grande que la grava, rodando debido a los gases de combustión producidos por los cohetes de aterrizaje.

En cambio, Metzger está muy preocupado por partículas que son verdaderamente pequeñas, el "polvo lunar".

Aquí, en la Tierra, nadie presta demasiada atención al polvo o a la arenilla que se levanta durante el lanzamiento de un cohete porque "el arrastre atmosférico rápidamente frena las partículas livianas de manera tal que éstas caen al suelo, sin producir daño alguno, a unos pocos metros del lugar donde fueron arrancadas", explica Metzger. Pero, ¿qué sucede en la Luna? "No hay atmósfera que detenga las minúsculas partículas". El fino polvo puede viajar distancias enormes a grandes velocidades, erosionando todo a su paso.

Arriba: Concepto artístico de un vehículo que se posa sobre la superficie de la Luna. [Más información]

Esto no es solamente una teoría. En noviembre de 1969, el Modulo Lunar (Lunar Module o LM, pronunciado "lem" en idioma inglés) del Apollo 12 se ubicó a aproximadamente 200 metros del Surveyor 3, una sonda robótica que había alunizado en abril de 1967. Los astronautas del Apollo 12 caminaron hacia el Surveyor 3 para fotografiarlo y para recoger algunas piezas con el fin de traerlas de regreso a la Tierra. Inmediatamente notaron que la mayor parte del Surveyor 3, el cual era de color blanco inmaculado a la hora de su lanzamiento, había oscurecido hasta volverse marrón –éste era el resultado de dos años y medio de exposición a condiciones lunares extremas.

Pero el costado del Surveyor 3 que estaba orientado hacia el LM se había limpiado con el fino polvo y había recuperado su color blanco. De hecho, "cada tornillo, cable, o abrazadera que bloqueaba el rocío de la fina arenilla desde el Apollo 12 dejó grabadas sombras permanentes en el Surveyor", dice Metzger. Al examinar los artefactos que se trajeron de regreso a la Tierra, los científicos después calcularon que dicha limpieza se produjo principalmente por las partículas más finas de polvo, que medían tan sólo de 1 a 10 micrómetros (0,00004 a 0,0004 pulgadas).

Las superficies erosionadas también fueron cubiertas con cientos de cráteres de impacto microscópicos, cuyo tamaño era de entre 30 y 60 micrómetros (0,001 a 0,002 pulgadas), causados por partículas de más o menos el mismo tamaño y que volaban a grandes velocidades. Lo que es más, el fino polvo había sido trasladado hacia diminutas rajaduras y grietas, incluso dentro de la cámara del Surveyor.

Esta evidencia preocupa a Metzger porque, en una futura base lunar, el polvo que se desplaza a alta velocidad puede erosionar el recubrimiento reflectante de las capas de control térmico, tornar ásperas las superficies de las ventanas y otras partes ópticas, comprometer las superficies de los paneles solares y penetrar en conectores y otros mecanismos en máquinas de excavación o trajes espaciales, causando fricción o incluso fallas mecánicas.

Derecha: El aterrizaje del Apollo 12, cerca del Surveyor 3, proporciona datos clave sobre los efectos del chorro de arena en los alunizajes. [Imagen ampliada]

Bueno, ¿pero por qué no se puede aterrizar lo suficientemente lejos como para que la arena y polvo que se trasladan a alta velocidad dejen de ser un problema?

Respuesta: Se puede correr pero no es posible esconderse. ¡Las partículas de polvo aceleradas por los gases de combustión de un cohete pueden, en teoría, recorrer toda la Luna!

El equipo de Metzger analizó cómo se formaron los cráteres de impacto en el Surveyor 3 y descubrió que las partículas debieron de haber viajado, al menos, de 400 a 1.000 metros por segundo. "De hecho, deben de haber viajado tan rápidamente como los gases de combustión del vehículo que se posó sobre la Luna (es decir, a 1 o 2 kilómetros por segundo)".

Las partículas, a una velocidad horizontal de 1,7 kilómetros por segundo, viajarán literalmente medio camino alrededor de la Luna. Si se incrementa esa velocidad a 2 kilómetros por segundo, los proyectiles pueden dar una vuelta completa a la Luna. Si no hay montañas en el camino, el polvo acelerado por un cohete que aluniza puede volar rápidamente alrededor de la Luna "y regresar a los pies del cohete", dice Metzger.

Ahora Metzger está ayudando a otros equipos de ingenieros de la NASA para entender cómo mitigar los efectos de los alunizajes y de los despegues en nuestro satélite. Una estrategia podría ser ubicar puertos espaciales en lugares donde las montañas y las colinas sirvan como bloqueadores naturales del polvo. Barreras artificiales u otras estructuras ingeniosas también podrían ofrecer una solución.

Metzger agrega, "estamos trabajando en eso".

Créditos y ContactosAutor: Trudy E. Bell Funcionario Responsable de NASA: John M. HorackEditor de Producción: Dr. Tony Phillips Curador: Bryan Walls Relaciones con los Medios: Steve RoyTraducción al Español: Ramiro FrancoEditor en Español: Angela Atadía de BorghettiFormato y Contenido: Ramiro Franco

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.