Más allá de la nave Apollo: la tecnología lunar da un paso gigante

La tecnología de la década de 1960 funcionó para el programa
Apollo, pero los exploradores lunares de última generación
necesitarán actualizarse. El Programa de Desarrollo de
Tecnología de Exploración, de la NASA, está trabajando en
nuevas y mejoradas herramientas para que la NASA regrese
a la Luna.

Abril 8, 2009: La computadora de vuelo ubicada a bordo del Módulo de Excursión Lunar, que se posó en la Luna durante el programa Apollo, tenía una enorme memoria RAM de 4 kilobytes y un "disco duro" de 74 KB. En algunos lugares, la parte externa del armazón de la nave era tan delgada como dos hojas de papel de aluminio.

Funcionó bastante bien para Apollo. En ese entonces, los astronautas permanecían en la superficie lunar durante sólo unos pocos días a la vez. Pero cuando la NASA comience a enviar personas a la Luna, aproximadamente en el año 2020, el plan será mucho más ambicioso (y el hardware va a necesitar una importante actualización).

Derecha: El astronauta de la nave Apollo 12, Alan Bean, en la Luna en 1969.

En vez de permanecer durante días, los astronautas vivirán en la Luna durante meses y se extenderán los límites de la exploración más allá de los conocidos hasta ahora. Por lo tanto, la NASA se encuentra desarrollando una nueva generación de hardware con el fin de satisfacer las necesidades de esta nueva misión: robots inteligentes, vehículos de exploración lunar del tamaño de un camión, con cabinas presurizadas, hábitats inflables, y más.

"Si queremos permanecer en la Luna durante más tiempo, entonces tenemos que desarrollar el equipo necesario para sobrevivir en ese entorno", dice Frank Peri, director del Programa de Desarrollo de Tecnología de Exploración de la NASA (Exploration Technology Development Program o ETDP, por su sigla en idioma inglés).

Durante la era de Apollo, los compañeros robots existían sólo en el ámbito de la ciencia ficción. Si los astronautas necesitaban mover equipos pesados, tenían que levantarlos ellos mismos, si querían investigar un cráter, no podían enviar un robot para que le eche un primer vistazo. Los robots semi-autónomos que están siendo desarrollados por el ETDP reducirán los riesgos, ya que ayudarán a los astronautas con dichas tareas.

Un robot de seis patas, muy parecido a una araña, llamado ATHLETE (sigla en idioma inglés de All-Terrain Hex-Limbed Extra-Terrestrial Explorer o Explorador Extraterrestre, de Seis Patas, Todo Terreno, o ATLETA, en idioma español) se encargará de levantar el peso pesado. "Se trata básicamente de un gran de camión con plataforma, que les permitirá colocar cosas sobre él y trasladarlas", dice Peri. Es un prototipo construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, en idioma inglés), de la NASA, que tiene ruedas en el extremo de cada pierna. De ese modo, puede rodar por debajo del módulo de aterrizaje, por ejemplo, levantarlo y trasladarlo a otro lugar (pasando por encima de rocas grandes que podrían encontrarse en el camino). Los astronautas también podrían sustituir la rueda en una o más patas con taladros u otras herramientas con el fin de que ATHLETE pueda ayudarlos con otras tareas de mantenimiento o de exploración.

Arriba: El robot Explorador Extraterrestre, de Seis Patas, Todo Terreno, o ATHLETE. Otras imágenes muestran a ATHLETE en plena tarea durante el traslado de prototipos de módulos de hábitat lunares: #1, #2.

ATHLETE, junto con los robots más pequeños que están siendo desarrollados por el ETDP para llevar a cabo tareas de exploración, tendrán la unidad de procesamiento central (CPU, en idioma inglés) con la potencia que necesitarán para responder a señales vocales y gestuales de los astronautas, así como también podrán ser manejados por control remoto. Cuatro kilobytes de memoria RAM no serán suficientes para estas inteligentes máquinas.

Cuando los astronautas salgan a recorrer la superficie lunar, tendrán un viaje mucho más placentero que en el antiguo coche lunar de la misión Apollo. "Si has visto los videos de los astronautas de la nave Apollo conduciendo el vehículo de exploración lunar allí, en la Luna, te has dado cuenta de que el viaje era muy difícil", dice Peri. Si el viejo coche se parecía a un vehículo para trasladarse en la arena, el nuevo medio de transporte que está siendo desarrollado por el ETDP se parecerá más a una casa rodante. Contará con una cabina cerrada con espacio para dormir, para que los astronautas puedan descansar durante largas excursiones. Además, tendrá ventanas con forma de burbuja que permitirán a los exploradores observar la superficie lunar de cerca sin abandonar la seguridad del vehículo.

Algunas veces, sin embargo, nada puede sustituir el hecho de salir y explorar por cuenta propia. Trajes espaciales adheridos a la parte exterior del vehículo de exploración harán que sea más fácil para los astronautas deslizarse directamente dentro de los trajes desde la comodidad de la cabina (sin la necesidad de contar con una esclusa de aire). Y esos trajes espaciales podrán soportar mucho más la exposición al polvo abrasivo de la Luna que los trajes de la nave Apollo. "Los trajes de Apollo eran prácticamente basura al final de esos tres días", dice Peri. "Estos nuevos trajes tendrán que durar en ese ambiente abrasivo meses o años."

Derecha: Un modelo de un prototipo de vehículo de exploración lunar. Los trajes espaciales integrados al exterior del vehículo eliminan la necesidad de contar con las esclusas de aire convencionales. [Imagen ampliada]

Cuando regresen a la base, estos futuros exploradores lunares necesitarán un hogar que les proporcione aire, agua, alimento y protección contra la nociva radiación durante meses. El delgado armazón del módulo de alunizaje de la nave Apollo no sería escudo suficiente contra la radiación que impregna el espacio como para proteger la salud de los astronautas durante ese largo tiempo. Y los astronautas van a necesitar sistemas de energía mucho más grandes, equipos de respiración y alimentación artificial, y espacios de vida y de trabajo para poder cumplir su misión.

Por lo tanto, el ETDP se encuentra desarrollando hábitats inflables que se desplegarán como si fueran globos de gran tamaño después de llegar a la Luna, así como técnicas para producir materiales durables a partir del regolito lunar (suelo lunar). El hecho de rodear el hábitat con gruesas capas de un material basado en el regolito sería un excelente blindaje contra la radiación para sus ocupantes.

Es un pedido bastante difícil de cumplir. Pero los beneficios que se obtendrán a partir del desarrollo de estas tecnologías ahora serán más que la presencia humana en la Luna a largo plazo. Aunque el hardware necesario para hacer posible la vida en la Luna durante meses es muy diferente del que necesitó el programa Apollo, es muy similar al hardware que se necesita para vivir en otro lugar:

Marte.

El Monte Redoubt brinda a los habitantes de Alaska una muestra de lo que es vivir en la Luna

Cubriendo el paisaje campestre con ceniza volcánica áspera,
abrasiva y electrostáticamente cargada, el Monte Redoubt
brinda a los habitantes de Alaska una inesperada muestra
de lo que es vivir en la Luna.

Abril 3, 2009: "Es muy fina, pero a la vez angulosa; los bordes afilados la hacen sentir áspera y abrasiva".

"Puede causar cortocircuitos y fallas en componentes electrónicos… y daño físico al equipo".

"Es mucho más abrasiva que la arena… raya cualquier cosa con la que tenga contacto..."

"....una verdadera molestia… se adhiere a todo: equipo, instrumentos, …es capaz de penetrar partes selladas, …agujeros de enchufes, partes de herramientas, ..."

Todos estos comentarios parecieran referirse a la misma sustancia molesta, pero no es así. De hecho, las sustancias a las que se refieren ni siquiera provienen del mismo planeta.

Los primeros dos comentarios tienen origen en Alaska, en donde las personas se enfrentan con la ceniza volcánica que despide el Monte Redoubt. Los dos siguientes provienen de la Luna, en donde alguna vez los astronautas de la nave Apollo tuvieron un problema similar: el polvo lunar.

Derecha: El Monte Redoubt ha erupcionado al menos 19 veces desde el 22 de marzo de 2009. El fotógrafo Thomas Kerns, de Alaska, tomó esta imagen del volcán en acción, el 31 de marzo. [Imagen ampliada]

"La ceniza volcánica y el polvo lunar tienen mucho en común", agregó Carole McLemore*, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales. "Ambos cubren y se pegan a todo tipo de cosas, son sucios, abrasivos, dañan equipos y vehículos, son susceptibles de cargarse eléctricamente y peligrosos si se los inhala".

"¡El Monte Redoubt está dando a los habitantes de Alaska una muestra de cómo es la vida en la Luna!"

Las historias que cuentan los astronautas y los habitantes de Alaska revelan algunas de las similitudes:

Charles Sloan, un hidrogeólogo retirado que vive en Anchorage, tuvo contacto directo con la ceniza. Estuvo presente en una de las erupciones pasadas del Monte Redoubt, en 1989; y recuerda un incidente particularmente desgarrador.

"Un vuelo de transporte internacional (un avión grande) pasó a través de la pluma de ceniza caliente del volcán. La ceniza fue absorbida por los motores del avión y provocó que se apagaran, entonces ¡el avión cayó en picada!" Los 245 pasajeros que se encontraban a bordo del vuelo KLM 867 contuvieron la respiración aterrorizados. "¡El avión descendió más de 3 kilómetros (2 millas) antes de que la tripulación pudiera encender de nuevo los motores! Torpemente, realizó entonces un aterrizaje de emergencia en Anchorage".

"Ese fue el tercer incidente de esas características en un período de cinco años", agregó Tom Miller, ex director y ahora científico emérito del Observatorio de Volcanes de Alaska**, en Anchorage.

Pero regresemos a 1972. Los astronautas Gene Cernan y Jack Schmitt experimentaron sus propios problemas con el transporte cuando su coche lunar ("moonbuggy", en idioma inglés) perdió un guardabarro. Eso no parece ser un gran desastre si lo comparamos con un avión que cae en picada; pero cuando el polvo lunar está de por medio, incluso la pérdida de un guardabarro puede tener graves consecuencias.

Arriba: Polvo despedido por las llantas del coche lunar conducido por el astronauta Gene Cernan, de la nave espacial Apollo 17. Cuando el guardabarro se cayó, se produjeron problemas graves debido a las altas plumas de polvo que se generaron; pero los astronautas resolvieron el problema usando cinta adhesiva: historia completa.

Un coche lunar sin un guardabarro arroja hacia arriba un penacho de polvo lunar (o "cola de gallo"), espolvoreando arenilla oscura y abrasiva sobre el vehículo y sus ocupantes. Los trajes espaciales blancos se oscurecieron por el polvo, transformándose de inmediato en superficies absorbentes de la feroz radiación solar en la Luna, sobrecalentando peligrosamente a los astronautas dentro del traje. Las partículas de polvo, con puntiagudas aristas, rayaban el cristal de los visores al limpiarlos, dificultando de ese modo la visión a través del casco. ¡Cuidado con ese cráter! Y además, el polvo lunar tiene una manera muy particular de inmiscuirse en las bisagras, escotillas y juntas, dejándolas prácticamente inservibles.

Los recursos con los cuales cuentan los astronautas, les permitieron reparar el guardabarro usando cinta adhesiva; sin embargo, incluso con las cuatro piezas, Cernan tuvo que quitar el polvo del vehículo en cada parada.

De vuelta en Alaska, Miller relata lo sucedido apenas la semana pasada, cuando el Monte Redoubt erupcionó de nuevo: "Perdimos tres estaciones sísmicas. La más cercana al volcán se 'cocinó' (probablemente debido a los rayos). Cuando se tiene una tremenda y poderosa explosión de ceniza, los movimientos violentos generan electricidad estática y, por lo tanto, rayos".

Derecha: Rayos dentro de una nube de ceniza, con forma de remolino, sobre el Monte Redoubt, el 27 de marzo. Las partículas de ceniza que se rozan dentro de la nube (como calcetines sobre una alfombra) son, en parte, las responsables de la acumulación de carga electrostática. Crédito de la fotografía y derechos de autor: Bretwood Higman, Ground Truth Trekking. [Más información]

Las partículas de polvo sobre la Luna también tienen electricidad, al menos parcialmente, debido a la interacción con el viento solar. La Tierra se encuentra protegida del viento solar por el campo magnético del planeta, pero la Luna no posee un campo magnético global que la proteja de las partículas cargadas que provienen del Sol. Los electrones libres en el viento solar interactúan con los granos de polvo lunar y, en efecto, "los cargan". La carga electrostática causa que el polvo lunar se aferre tenazmente a todo.

Incluso a sus pulmones…

El astronauta de la nave Apollo 17, Gene Cernan, padeció el primer caso registrado de alergia extraterrestre. Esto ocurrió al quitarse el traje espacial, después de una caminata lunar. El aire se saturó con el polvo acumulado en el exterior del traje. "Sucedió de inmediato", comunicó a Houston por radio, y con la nariz afectada. "Tuve una gran reacción al polvo", recordó luego. "Mis cornetes nasales (las partes cartilaginosas de las paredes de mis cámaras nasales) estaban inflamados".

Algunos investigadores creen que respirar polvo lunar continuamente podría ser peligroso. Los afilados contornos de los granos de polvo son capaces de hacer diminutos cortes en la piel, de modo que fácilmente podrían quedar atrapados en el tejido pulmonar. La ceniza volcánica presenta un riesgo similar.

"En presencia de ceniza volcánica, se recomienda a las personas que utilicen mascarillas para bloqueo de partículas o que permanezcan en sitios resguardados", comenta Miller. "No es venenosa, pero quienes padecen asma o enfisema pueden tener problemas si la inhalan. Y quienes usan lentes de contacto tienen que quitárselas".

Arriba: Paisaje lunar en Alaska. "Los detalles grises de la ceniza volcánica alrededor de la nieve me hacen recordar los cráteres de la Luna", comenta el fotógrafo Michelle Cosper, de Girdwood, Alaska. [Imagen ampliada]

Michelle Cosper, quien reside en Alaska, es una de las afectadas. "Mi garganta está estrecha e inflamada, y afuera huele levemente a sulfuro", informa desde el pueblo de Girdwood, el cual ha recibido una cubierta de ceniza de las recientes erupciones del Monte Redoubt. "Supuestamente no deberíamos pasear a nuestros perros o salir si no es necesario. Incluso los presentadores de los noticieros locales están usando máscaras".

EL polvo lunar y la ceniza volcánica causan muchos problemas similares, pero eso no significa que sean la misma cosa. La ceniza volcánica proviene de volcanes activos, algo que la Luna no tiene. En el caso del volcán, la roca líquida se descompresiona y es emanada en explosiones que emergen desde su boca, produciendo de este modo una mezcla de espuma de vidrio, además de micro y mini-cristales. El polvo lunar, por otro lado, es creado por meteoroides. Rocas espaciales impactan contra la superficie de la Luna, a cientos de miles de kilómetros por hora, derritiendo la corteza y convirtiéndola en vidrio que se rompe para formar piezas afiladas muy pequeñas.

La NASA regresará a la Luna en el año 2020. Gracias al Monte Redoubt, los habitantes de Alaska ya están teniendo una muestra de la nueva frontera.

Un profundo mínimo solar

¿Cuán profundo puede llegar a ser? El Sol está sumergiéndose
en el más profundo mínimo solar registrado
en aproximadamente un siglo.

Abril 1, 2009: El ciclo de manchas solares se está comportando como la bolsa de valores. Justo cuando uno piensa que ha tocado fondo, el pozo se hace más hondo.

El año 2008 experimentó una baja. No se observaron manchas solares en 266 de los 366 días del año (73%). Para hallar un año con más soles "en blanco", debemos remontarnos a 1913, cuando se registraron 311 días de soles sin manchas: gráfico. Insitados por estos números, algunos observadores han sugerido que el ciclo solar tocó fondo en 2008.

Pero tal vez no sea así. La cantidad de manchas solares para 2009 ha disminuído todavía más. Hasta el 31 de marzo, no se habían observado manchas solares en 78 de los 90 días que iban del año (87%).

Todo parece apoyar una ineludible conclusión: "Estamos experimentando un mínimo solar muy profundo", dice el físico solar Dean Pesnell, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales.

"Éste es el Sol más quieto que hemos presenciado en casi un siglo", concuerda el experto en manchas solares David Hathaway, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales.

Arriba: El ciclo solar desde 1995 hasta el presente. La zigzagueante curva traza las manchas solares vistas. Las curvas más suaves representan los datos y las predicciones de un pronosticador sobre actividad solar futura. Créditos: David Hathaway, NASA/MSFC. [Más información]

Los soles más quietos se observan aproximadamente cada 11 años. Eso es una parte natural del ciclo de manchas solares, descubierto por el astrónomo alemán Heinrich Schwabe, a mediados de 1.800. Las manchas solares son islas magnéticas del tamaño de un planeta, ubicadas sobre la superficie del Sol; son una fuente de llamaradas solares, eyecciones de masa coronal e intensa radiación ultravioleta. Construyendo gráficos sobre la cantidad de manchas solares, Schwabe notó que los picos de intensidad en la actividad solar eran seguidos siempre por valles de calma relativa (un patrón de tipo reloj que se ha mantenido por más de 200 años): gráfico.

El mínimo solar actual es parte de ese patrón. De hecho, ha llegado justo a tiempo. "Ya nos tocaba un poco de calma; y aquí está", dice Pesnell.

Pero, ¿se supone que sea así de calmo? En 2008, el Sol anotó las siguientes marcas:

Presión de viento solar más baja en 50 años: Las medidas tomadas por la nave espacial Ulysses revelaron una caída del 20% en la presión del viento solar, desde mediados de la década de 1990 (el punto más bajo registrado desde que se comenzó a tomar medidas, en la década de 1960). El viento solar ayuda a mantener los rayos cósmicos galácticos fuera del sistema solar interno. No obstante, con la agitación del viento solar, más rayos cósmicos pueden ingresar, lo cual incrementa los peligros para la salud de los astronautas. Un viento solar más débil también representa una menor cantidad de tormentas geomagnéticas y auroras sobre la Tierra.

Mínimo de 12 años de duración de la "irradiancia" solar: Medidas tomadas cuidadosamente utilizando varias naves espaciales de la NASA demuestran que el brillo solar se ha reducido un 0,02% en longitudes de onda visibles y un 6% en longitudes de onda del ultravioleta extremo desde que ocurrió el mínimo solar de 1996. Al menos hasta el momento, estos cambios no son suficientes como para revertir el curso del calentamiento global, pero sí existen algunos efectos secundarios importantes: la atmósfera superior de la Tierra recibe menos calor del Sol y está, por lo tanto, menos "hinchada". Los satélites en órbitas terrestres bajas experimentan una menor resistencia atmosférica, lo cual contribuye a extender su vida útil. Lamentablemente, también la basura espacial orbita la Tierra por más tiempo, aumentando de este modo el peligro al que están expuestas las naves espaciales y los satélites.

Arriba: Mediciones de la irradiancia solar total (luminosidad recogida a través de todas las longitudes de onda) tomadas durante la era espacial. El gráfico, suministrado por el investigador C. Fröhlich, fue exhibido por Dean Pesnell durante la reunión de la AGU, llevada a cabo durante el otoño de 2008 como parte de una conferencia a la que llamaron "¿Qué es el mínimo solar y por qué debe importarnos?"

Mínimo de 55 años en las emisiones radiales del Sol: Después de la Segunda Guerra Mundial, los astrónomos comenzaron a documentar la luminosidad del Sol a diferentes longitudes de onda. Flujos de 10,7 cm de magnitud fueron registrados ya a comienzos de la década de 1950. En la actualidad, utilizando radiotelescopios se está registrando el "radio del Sol" más tenue desde 1955: gráfico. Algunos investigadores creen que la disminución en las emisiones de radio indican debilidad en el campo magnético global del Sol. Nadie está seguro, sin embargo, porque todavía no se conoce bien la fuente de las emisiones de radio, a pesar de que han sido monitorizadas ya durante un largo tiempo.

Todas estas bajas han iniciado un debate sobre la posibilidad de que el mínimo en curso sea algo "extraño", "extremo" o sólo una "corrección del mercado" posterior a una cadena de máximos solares inusualmente intensos.

"Desde el comienzo de la Era Espacial, en la década de 1950, la actividad solar, por lo general, se ha mantenido alta", relata Hathaway. "Cinco de los diez ciclos solares de mayor intensidad registrados han ocurrido durante los últimos 50 años. No estamos acostumbrados a este tipo de quietud".

Esta profunda calma era común hace cien años. Los mínimos solares de 1901 y de 1913, por ejemplo, fueron mucho más largos que los que estamos experimentando hoy en día. Para igualar estos mínimos en términos de profundidad y de longevidad, el mínimo actual tendría que durar al menos otro año.

En cierto modo, esta calma es emocionante, dice Pesnell. "Por primera vez en la historia, estamos observando lo que es realmente un mínimo solar". Una flota de naves espaciales, que incluye al Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO, en idioma inglés), las sondas gemelas STEREO, las cinco sondas THEMIS, Hinode, ACE, Wind, TRACE, AIM, TIMED, Geotail y otras, se encuentran estudiando el Sol y sus efectos sobre la Tierra las 24 horas del día, los 7 días de la semana, utilizando tecnología que no existía hace 100 años. Sus mediciones del viento solar, de los rayos cósmicos, de la irradiancia y de los campos magnéticos muestran que el mínimo solar es mucho más interesante y profundo de lo que se esperaba.

Arriba: Concepto artístico del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO,en idioma inglés). Repleto de detectores de avanzada tecnología, el "SDO" está programado para ser lanzado más tarde este año (el momento perfecto para estudiar el mínimo solar en curso). [Más información]

No obstante, la tecnología moderna no es capaz de predecir lo que ocurrirá después. Los modelos que han sido propuestos por decenas de destacados físicos solares están en desacuerdo, a veces en marcado contraste, respecto de cuándo terminará este mínimo solar y de cuán grande será el próximo máximo solar. Pesnell ha examinado la literatura científica y ha preparado un "gráfico de estilo piano" que muestra el rango de predicciones. La mayor incertidumbre surge de un hecho muy simple: nadie conoce por completo la física que subyace detrás del ciclo de una mancha solar.

Pesnell está convencido de que la cantidad de manchas solares aumentará pronto, "posiblemente para finales del año", y será seguida por un máximo solar cuya intensidad estará por debajo del promedio en 2012 ó 2013.

Pero, al igual que otros pronosticadores, Pesnell sabe que él también podría estar equivocado. ¿En alza o en baja? Manténgase en sintonía para enterarse de las actualizaciones sobre el tema.

Las naves STEREO van en busca de los restos de un antiguo planeta cercano a la Tierra

Las naves gemelas cruzan ahora zonas de estabilidad gravitacional
que aún podrían contener restos de un supuesto antiguo planeta
que chocó contra la Tierra causando de este modo
la formación de la Luna.

Abril 9, 2009: Las sondas gemelas STEREO, de la NASA, están ahora ingresando en una misteriosa región del espacio con el fin de buscar restos de un antiguo planeta que alguna vez estuvo en órbita alrededor del Sol, no muy lejos de la Tierra. Si encuentran algo, podría resolverse un gran enigma: el origen de la Luna.

"El nombre de aquel planeta es Theia", dice Mike Kaiser, científico del proyecto STEREO, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Es un mundo hipotético. Nunca lo hemos visto, de hecho, pero algunos investigadores creen que existió hace 4.500 millones de años y que chocó contra la Tierra causando de este modo la formación de la Luna".

Derecha: Concepto artístico de una de las naves de la misión STEREO. [Imagen ampliada]

La "Hipótesis de Theia" es una idea de los teóricos Edward Belbruno y Richard Gott. Comienza con la popular teoría del Gran Impacto sobre la formación de la Luna. Muchos astrónomos sostienen que durante la época de formación del sistema solar, un protoplaneta del tamaño de Marte se estrelló contra la Tierra. El material que salió expulsado debido a la colisión, una mezcla de material de ambos cuerpos, se mantuvo girando en los alrededores de la Tierra y luego se fusionó creando de este modo la Luna. Este escenario explica muchos aspectos de la geología lunar, incluyendo el tamaño del núcleo de la Luna, la densidad y la composición isotópica de las rocas lunares.

Es una buena teoría, pero deja una complicada pregunta sin respuesta: ¿de dónde provino aquel enorme protoplaneta?

Belbruno y Gott creen que vino de uno de los llamados puntos de Lagrange en la órbita de la Tierra alrededor del Sol.

Los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra son regiones del espacio donde el tirón gravitacional de la Tierra y el Sol se combinan para formar un "pozo gravitatorio". El material a la deriva en el espacio tiende a juntarse allí de un modo similar a la manera en la cual el agua se junta en el fondo de un pozo en la Tierra. El matemático del siglo 18, Joseph Lagrange, demostró que existen cinco de estos pozos en el sistema Sol-Tierra, a los cuales numeró como L1, L2, L3, L4 y L5. Dichos pozos se localizan según se muestra en el diagrama de abajo.

Cuando el sistema solar aún era muy joven, los puntos de Lagrange se encontraban poblados principalmente por planetesimales, o unidades del tamaño de asteroides que formaron los planetas. Belbruno y Gott sugieren que en uno de los puntos de Lagrange, ya sea L4 o L5, los planetesimales se unieron para formar a Theia, cuyo nombre en la mitología griega representaba a un titán que dió a luz a la diosa de la Luna, Selena.

Arriba: Los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra. Las naves STEREO están a punto de pasar a través de L4 y L5. Los observatorios solares a menudo se estacionan en L1, aunque los observatorios del espacio profundo prefieren a L2. [Más información]

"Sus modelos numéricos (realizados mediante una computadora) muestran que Theia pudo haber crecido hasta ser tan grande como para producir un objeto como la Luna, si ésta se hubiese formado en las regiones L4 o L5, donde el equilibrio de fuerzas permitió que se acumulara material suficiente", dice Kaiser. "Más tarde, Theia se podría haber separado de L4 o L5 gracias a la creciente gravedad de otros planetas en formación, como Venus, y entonces entró en ruta de colisión con la Tierra".

Si esta idea es correcta, Theia en sí hace mucho tiempo que desapareció, pero algunos de los antiguos planetesimales que no se unieron para formar Theia podrían permanecer en L4 o L5.

"Las sondas STEREO se encuentran entrando en dichas regiones del espacio ahora mismo", dice Kaiser. "Esto nos ubica en una buena posición para buscar restos de la formación de Theia, del tamaño de asteroides".

Simplemente llamémoslos "theiasteroides".

Los astrónomos han buscado theiasteroides antes usando telescopios en la Tierra, y no han encontrado nada. Pero dichos telescopios únicamente descartan objetos de más de un kilómetro de ancho. Al ingresar en L4 y L5, las naves STEREO serán capaces de buscar objetos de mucho menor tamaño, a una distancia relativamente más corta.

Derecha: Esta simulación dinámica muestra cómo los asteroides persisten en el pozo gravitacional de un Punto de Lagrange en el sistema Sol-Júpiter. El principio se aplica a los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra del mismo modo. Crédito: Prof. Aldo Vitagliano/SOLEX.

"La búsqueda de hecho comenzó el mes pasado, cuando ambas naves espaciales finalmente giraron 180 grados para tomar fotografías de dos horas de exposición de las áreas generales de L4 y L5. En la primera serie de imágenes, los astrónomos aficionados encontraron algunos asteroides conocidos y un nuevo cometa, Itagaki, fue fotografiado justo un par de días después del anuncio de su descubrimiento. Sin embargo, no se halló ningún theiasteroide".

Buscar theiasteroides no es la misión principal de las naves STEREO, indica el investigador. "STEREO es un observatorio solar. Las dos sondas están ubicadas a los costados del Sol, en puntos opuestos que permitirán tener una visión tridimensional de la actividad solar. Ahora las naves están pasando por los puntos L4 y L5. Esto es básicamente ciencia extra".

"Podríamos no ver nada", continúa, "pero si descubrimos muchos asteroides en L4 o L5, esto podría dar pie para otra misión que analizará la composición de estos asteroides en detalle. Si la misión descubre que los asteroides tienen la misma composición que la Tierra y la Luna, esto respaldará la versión de Belbruno y Gott sobre la teoría del Gran Impacto".

La búsqueda podría continuar por muchos meses. Los puntos de Lagrange no son puntos infinitesimales en el espacio, sino regiones amplias, de 50 millones de kilómetros de ancho. Las sondas STEREO se encuentran apenas en la orilla de tales zonas. El máximo acercamiento a los fondos de los pozos gravitacionales se dará en los meses de septiembre y octubre de 2009. "Aún tenemos muchas observaciones por delante", dice Kaiser.

Además, nuestros lectores podrían ayudar. El equipo de STEREO invita al público a participar en la búsqueda inspeccionando las imágenes conforme vayan siendo obtenidas por las naves. Si usted ve un punto de luz moviéndose respecto de las estrellas, tal vez haya encontrado un theiasteroide. Se pueden hallar enlaces a los datos e instrucciones para trabajar con ellos en sungrazer.nrl.navy.mil (Nota: enlaces en idioma inglés).

Noticias sobre los vehículos exploradores de Marte

En 2004, la mayor parte de los expertos hubiera dicho que esta
historia era imposible. Ningún vehículo explorador podría
sobrevivir lo suficiente como para ser noticia después de
cinco años. Sin embargo, aquí está. Los científicos de la misión
revelan qué están haciendo hoy Spirit y Opportunity en el
Planeta Rojo y cuáles son las perspectivas para el futuro.

Marzo 26, 2009: En enero de 2004, la NASA hizo descender sobre la superficie de Marte dos vehículos exploradores robot idénticos, llamados Spirit y Opportunity. Los vehículos gemelos fueron preparados para llevar a cabo una breve misión de 3 meses, cuyo objetivo era contarnos una historia sobre el agua y, posiblemente, sobre la vida misma en el pasado del planeta. Más de cinco años después, el dúo dinámico aún está explorando el Planeta Rojo, inmerso en una saga que cuenta sobre una gran cantidad de logros que han transformado la exploración de Marte.

"Spirit y Opportunity ayudaron a inventar una disciplina completamente nueva: ciencia en el campo de la robótica", dice Steve Squyres, quien es el investigador principal de la Misión de los Vehículos de Exploración Todo Terreno de Marte (Mars Exploration Rover Mission, en idioma inglés). "Nos han enseñado cómo organizar grandes equipos de científicos e ingenieros para poner en funcionamiento vehículos de exploración robot en un planeta distante. Todos tuvimos que aprender a trabajar juntos eficientemente, año tras año, para extraer la mayor cantidad posible de ciencia de los vehículos exploradores".

Derecha: Opportunity en Marte. [Más información]

Los equipos aún están extrayendo conocimiento.

En el lustro, entre los descubrimientos más importantes de estos robots, impulsados por energía solar, se encuentra el siguiente: Marte no siempre fue tan frío y seco como lo es hoy en día. Quizás no lucía como el escenario para El Sonido de la Música (The Sound of Music, en idioma inglés), pero tenía agua y era lo suficientemente templado como para albergar vida.

Miembros del equipo de la Misión de Exploración de Marte (Mars Exploration Mission, en idioma inglés) también han aprendido los peligros de maniobrar los vehículos de exploración robot ubicados a cientos de millones de kilómetros de distancia. Se les han atascado los vehículos más de una vez. "Ahora sabemos cómo sortear dunas y pilas de rocas", dice Squyres, "y, quizás lo que es más importante, sabemos cómo evitarlos. Hemos traducido cinco años de experiencia en nuevos y mejorados mapas y en programas de manejo que nos ayudarán en lo que resta de nuestra misión y que también ayudarán a futuros vehículos de exploración".

Planificadores optimistas ya están determinando operaciones futuras para los gemelos, suponiendo que el par continuará abriéndose paso pero aceptando que uno o ambos de los vehículos exploradores podría fallar en cualquier momento. Después de todo, estos robots no son exactamente jóvenes. Spirit ha estado desplazándose hacia atrás desde que una de sus ruedas se atascó en 2006, y un cable roto ha reducido el movimiento del brazo robot de Opportunity.

Asumiendo que los gemelos continuarán funcionando un poco más, aquí se detallan los planes más recientes:

Opportunity, "el vehículo que tuvo suerte desde el primer día", según Squyres, ha estado saltando de cráter a cráter desde el principio de la misión y ahora se dirige hacia el sur, hasta el cráter más grande que ha visitado hasta ahora. El cráter Endeavor tiene 20km de diámetro y cientos de metros de profundidad.

"Tendremos que hacer que el odómetro de un vehículo de cinco años de edad duplique su lectura para poder llegar allí", dice Squyres. "Y hacerlo tomará al menos dos años. [100 metros por día es el promedio diario de Opportunity.] Será una larga marcha a través de las llanuras, pero bien valdrá la pena. Mientras más profundo sea el cráter, más atrás en la historia de Marte podremos ver".

Arriba: "La larga marcha". Opportunity mira hacia atrás donde se encuentran las marcas de sus llantas en camino al cráter Endeavor. [Más información]

Ray Arvidson, quien es el segundo investigador principal, proporciona más detalles: "Endeavor es un objetivo fascinante porque las rocas en su cercanía se ven diferente de las que rodean los otros cráteres que Opportunity ha visitado. Parte del borde del cráter Endeavor está sobresaliendo —las antiguas capas de roca de Marte se encuentran expuestas— y las rocas de la cercanía podrían indicar la presencia de lagos ácidos en la superficie de Marte hace miles de millones de años".

¿Y el otro gemelo?

"Spirit es el vehículo que presenta mayor desafío respecto de su funcionamiento", dice Squyres. "En el sitio donde está ubicado, no hay tanto viento como para que se limpien los paneles solares, y eso afecta la potencia del vehículo. Además, Spirit tiene que viajar por un terreno más difícil. Las rocas y la arena suelta que hay en el lugar donde está ubicado Spirit son traicioneros. Y, por supuesto, para colmo, Spirit está conduciendo hacia atrás.

Derecha: El polvo pegajoso en los paneles solares de Spirit ha reducido la potencia del vehículo explorador. [Más información]

Afortunadamente, el sitio de descenso de Spirit presenta una geología compacta, con enorme diversidad y variabilidad en un área pequeña".

Spirit ahora se arrastra a paso constante en su camino hacia una pequeña colina rocosa llamada von Braun, la cual se encuentra a sólo 250 metros de distancia; pero le tomará meses alcanzarla. Después, Spirit se dirigirá hacia una fosa de 30 metros de diámetro que podría ser un cráter de explosión volcánica —y, quizás, un lugar de actividad hidrotérmica.

"Debido a la geología de sus alrededores, Spirit se especializa en buscar evidencia de vulcanismo explosivo, en cuyo proceso ha participado el agua, el cual se encuentra grabado en las rocas", dice Arvidson. "Dichas áreas alguna vez pudieron haber albergado vida".

"Home Plate, el sitio donde Spirit pasó el invierno, es una estructura volcánica que ha sido erosionada de tal manera que podemos ver las capas", explica Arvidson. "Y pensamos que von Braun y la estructura vecina, Goddard, podrían estar hechas de los mismos materiales".

Los miembros del Equipo de Exploración de Marte tienen muchas esperanzas de que los vehículos exploradores alcancen todas estas ambiciosas metas pero son conscientes de las limitaciones de los vehículos gemelos.

"No tenemos manera de saber qué le depara el futuro a los vehículos exploradores en este momento", dice Squyres. "La misión bien podría terminar mañana. Pero el milagro puede continuar".

Abajo: Atardecer en Marte, grabado por Spirit en 2005. [Más información]

Arvidson recuerda el día, hace más de cinco años, cuando Spirit descendió por primera vez en el Planeta Rojo.

"En el momento del descenso programado de Spirit, yo estaba en un avión que se dirigía hacia el aeropuerto de Los Ángeles, de regreso desde Hawai. Tenía que saber si el vehículo explorador lo había logrado, así que pedí al piloto que llamara por radio a los controladores de tráfico aéreo y averiguara si Spirit había descendido a salvo. Estaba encantado cuando lo hizo y confirmó que Spirit estaba posado sobre la superficie de Marte ¡listo para andar!"

Spirit sigue funcionando, Opportunity sigue funcionando y Arvidson sigue encantado.

Con un telescopio para aficionados, se pueden ver tareas de construcción en la estación espacial

El transbordador espacial Discovery, lanzado el domingo 15 de marzo,
se encuentra en una misión de construcción en la Estación
Espacial Internacional. Éste es un momento perfecto para los
observadores del cielo. La misión coincide con una serie de vuelos
de la Estación Espacial Internacional sobre poblados y ciudades
de América del Norte. Quienes salgan a observar el cielo después
del atardecer podrán apreciar a simple vista el combo
"estación-transbordador" y podrán ver la silueta cambiante de dicha
estación a través de telescopios para aficionados.

Marzo 17, 2009: Hablemos de un gran proyecto de construcción…

Astronautas se encuentran a punto de agregar un par de paneles solares de 36 metros (115 pies) de longitud, que parecen alas, a la Estación Espacial Internacional (EEI, por su sigla en idioma español). Estos paneles de la estación constituyen el sistema espacial desplegable más grande que jamás se ha construido y son los dipositivos generadores de energía eléctrica más poderosos en órbita. Cada ala pesa aproximadamente 1.090 kilogramos (2.400 libras), usa 32.800 celdas solares individuales y agrega a la EEI un total de alrededor de 360 metros cuadrados (4.000 pies cuadrados) de superficie colectora de luz. Cuando el trabajo esté terminado, la estación espacial dispondrá de suficiente energía como para iluminar 42 viviendas.

Los astrónomos aficionados pueden verlo con sus propios ojos.

La Estación Espacial Internacional es tan grande, que su silueta se puede ver a través de telescopios para aficionados. Aquí, por ejemplo, se muestra cómo se ve desde un telescopio reflector newtoniano de 25 centímetros (10 pulgadas):

"En diciembre, la estación espacial pasó sobre mi observatorio para aficionados", comentó el fotógrafo Ralf Vandebergh, de los Países Bajos. "Era casi tan brillante como Venus; era imposible no verla". El fotógrafo guió manualmente su telescopio con el fin de mantener a la EEI centrada en el campo de visión y capturó la imagen usando una cámara de video digital anexada al ocular.

La fotografía instantánea que tomó Vandebergh muestra seis paneles solares previamente instalados (cuatro a babor y dos a estribor). Los nuevos paneles estarán ubicados a estribor, rodeando el conjunto de los ocho paneles ya existentes.

Cuando esté completo, el sistema de energía de la estación generará entre 80 y 120 kilovatios de energía eléctrica utilizable. Se necesita una parte de esta energía para poner en funcionamiento los sistemas básicos de la estación espacial; sin embargo, habiendo considerado esto, el agregado de los nuevos paneles prácticamente duplicará la cantidad de energía disponible para realizar experimentos (de 15 a 30 kilovatios). La energía extra también hará posible duplicar la cantidad de integrantes de la tripulación permanente que la estación puede albergar (de tres a seis).

Arriba: Concepto artístico de la EEI, que recibe toda su energía de sus ocho paneles solares. Crédito: NASA [Imagen ampliada] [Más información sobre el comunicado de prensa]

Los nuevos paneles ya se encuentran en camino hacia la EEI, a bordo del transbordador espacial Discovery (Descubrimiento). Dicho transbordador abandonó la Tierra desde el Centro Espacial Kennedy, el domingo 15 de marzo, en lo que fue un hermoso despegue durante el crepúsculo. Además de los paneles solares, Discovery lleva una estructura de aproximadamente 14.000 kilogramos (31.000 libras) para completar la gran columna vertebral de la estación y un radiador térmico para disipar el calor de los dispositivos electrónicos que comienzan a recibir energía. Si todo sale de acuerdo con el plan, tanto los paneles solares, como la estructura y el radiador serán instalados durante una caminata espacial el día 5 de la misión (el 19 de marzo); los paneles serán desplegados, como si fueran un acordeón, el día 8 de la misión (el 22 de marzo).

La coordinación de estos eventos favorece a los observadores del cielo en Estados Unidos y en Canadá. La EEI (con el transbordador Discovery acoplado) está programada para volar sobre muchos poblados y ciudades de América del Norte, desde mediados hasta finales de marzo, después del atardecer. Brillando más intensamente que cualquier estrella, al combo "EEI-Discovery" le tomará alrededor de 5 minutos cruzar el cielo (suficiente tiempo como para apuntar un telescopio hacia el cielo, tomar una fotografía o simplemente empaparse con un poco de la creciente luminosidad de la estación).

Consulte el localizador de la EEI, de la NASA, para conocer las fechas de los sobrevuelos: vínculo.

El superparacaídas de Ares

En el desierto de Arizona, pilotos de prueba de la NASA y
de la Fuerza Aérea de Estados Unidos dejaron caer un pesado
propulsor de cohete "de prueba" como parte de los preparativos
para emprender el regreso a la Luna.

Marzo 13, 2009: Pilotos de prueba de la NASA y de la Fuerza Aérea de Estados Unidos dejaron caer un propulsor de cohete "de prueba" de 23.000 kilogramos (50.000 libras) en el desierto de Arizona (y lo detuvieron antes de que se estrellara).

Todo esto es parte del plan de la NASA para emprender el regreso a la Luna.

"El nuevo cohete lunar de la NASA, denominado Ares, tendrá una etapa con un propulsor reutilizable que planeamos recuperar después de cada misión", explica James Burnum, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés). "Para 'atrapar' el propulsor antes de que se estrelle en la Tierra, necesitamos contar con un sistema de paracaídas superconfiable".

Arriba: Una prueba exitosa del "superparacaídas del Ares", llevada a cabo el 28 de febrero de 2009. Crédito de la imagen: NASA. [Imagen ampliada]

El 28 de febrero, el piloto en jefe Frank Batteas, del Centro de Investigaciones de Vuelo Dryden (Dryden Flight Research Center, en idioma inglés), colaboró con un equipo encabezado por la NASA para poner a prueba uno de los superparacaídas, y relata lo siguiente:

"Volamos a 175 nudos, a 7.600 metros (25.000 pies), y dejamos caer una de las cargas útiles más pesadas que un C-17 ha llevado —un sustituto de un propulsor consumido del Ares, de 23.000 kilogramos (50.000 libras)", dice Batteas. "Muchas cosas deben salir correctamente para que una prueba como ésta sea exitosa. Mucho trabajo en equipo (llevado a cabo conjuntamente por la NASA, la Fuerza Aérea, el ejército, la firma Boeing y otros) está destinado a planear y ejecutar eventos dentro y fuera del avión".

Burnum añade: "No sólo es crítica la planificación, sino que también la habilidad y la experiencia del piloto de la aeronave resultan primordiales. La Fuerza Aérea se encargó de que estuviéramos en muy buenas manos. Batteas fue uno de los primeros pilotos de prueba del C-17 y ha volado esta aeronave durante alrededor de 1.000 del total de sus 3.000 horas de vuelo, así que él conoce el avión como la palma de su mano. Este excelente apoyo de parte de la Fuerza Aérea permite que nos concentremos en nuestro equipo. No nos preocupamos en absoluto por el avión o por cómo pilotearlo".

Arriba: ¡Desplieguen paracaídas! La prueba realizada el 28 de febrero comienza a gran altura sobre el desierto de Arizona. Crédito de la imagen: NASA [Imagen ampliada]

El sistema de recuperación de paracaídas del Ares está compuesto por: (1) un paracaídas piloto pequeño, el cual jala el paracaídas de frenado, (2) un paracaídas de frenado y (3) tres paracaídas principales. Los tres componentes están sujetos a prueba.

En la prueba que se llevó a cabo recientemente, el paracaídas de frenado de 21 metros (68 pies) de diámetro tuvo la oportunidad de ponerse a prueba. Su trabajo final será frenar el propulsor consumido del cohete Ares I y orientarlo verticalmente antes de que los tres paracaídas principales se desplieguen para llevar el propulsor hasta el amarizaje.

El paracaídas de frenado pasó la prueba con éxito. Frenó el descenso de su desgarbado pasajero —una carga de prueba de 23.000 kilogramos (50.000 libras) de acero, con forma de misil— lo suficientemente bien como para que el paracaídas principal lo entregara a tierra firme en Yuma, Arizona, y así poder recuperarlo. Al igual que el propulsor, la carga de prueba será reutilizada.

"El 'misil' de acero usado para las pruebas tiene cavidades para ajustar el peso de la carga", dice Franz Ravelo, ingeniero de sistemas de la misión del C-17, en el Centro de Vuelos de Prueba de la Fuerza Aérea (Air Force Flight Test Center, en idioma inglés), en la Base Edwards de la Fuerza Aérea, localizada en California. "Lo volveremos a usar para futuras pruebas del paracaídas del Ares con cargas de 32.000, 35.000, 39.000 y finalmente 41.000 kilogramos (70.000, 77.000, 85.000 y 90.000 libras, respectivamente)".

Arriba: El final de una prueba exitosa. Un propulsor "de prueba" de 23.000 kilogramos (50.000 libras) descansa intacto sobre el suelo del desierto. [Imagen ampliada]

El lanzamiento que tuvo lugar el 28 de febrero se realizó sin ninguna complicación —bueno, casi ninguna.

"El día para el que estaba programada la prueba, vientos de 129 km/h (80 mph) soplaban con fuerza a 7.600 metros (25.000 pies) de altura, lo cual provocó un retraso en el programa", dice Batteas. "Terminamos haciendo la prueba el día de mi cumpleaños, así que me perdí la celebración que prepararon para mí en Dryden", relata Batteas. "Me llamaron y me cantaron el 'Feliz Cumpleaños' por teléfono. Y mi esposa me guardó algo de pastel de cumpleaños".

Sin embargo, a él no le importó trabajar ese día.

"Cuando ves esa monstruosa carga desplomarse hacia la Tierra y después frenarse mientras los paracaídas se despliegan... es muy gratificante. Es apasionante ver que realmente funciona. Y con cada prueba hay muchas lecciones aprendidas que hacen más segura la siguiente prueba —y que nos llevan mucho más cerca de la Luna".