En la Luna, el paisaje estaba cubierto de lo que se conoce como regolito, una mezcla de polvo, partículas más grandes y fragmentos. Fuente: NASA
Entre 1967 y 1972, la agencia espacial estadounidense NASA realizó una serie de misiones espaciales a la Luna. Casi 400 kilogramos de muestras de suelo fueron transportados de regreso a la Tierra. NGI: el Instituto Geotécnico de Noruega ahora está utilizando tomografía computarizada de 10,000 partículas lunares de las expediciones Apolo para estudiar cómo se comportarán los suelos lunares cuando los humanos comiencen a construir estructuras en la superficie lunar.
En un futuro cercano, las misiones Artemis de la NASA planean enviar humanos de regreso a la luna por primera vez en 50 años. Esta vez, los astronautas trabajarán y vivirán potencialmente en la luna durante un período prolongado de tiempo. Pero, ¿cómo se construye una base habitable en la luna? ¿Qué fuerzas puede soportar la tierra sobre la luna? Y con las condiciones en la luna, ¿cómo se comportan los materiales, como el grano del suelo lunar?
La selenotecnia, paralela a la geotecnia aquí en la Tierra, es el estudio del comportamiento de los suelos lunares, también llamados regolito. Comprender el comportamiento fundamental de los suelos lunares, como su fuerza y la forma de los granos, es fundamental para lograr un conocimiento realista y correcto de las condiciones lunares de la Tierra. En NGI, actualmente estamos construyendo una base de conocimientos actualizada sobre las propiedades fundamentales de los suelos lunares”, dice Dylan Mikesell, geofísico senior e investigador principal.
La base de conocimiento actualizada que NGI está desarrollando actualmente sobre las propiedades del material lunar será importante en la preparación para futuras misiones espaciales y para entidades que construirán infraestructura o proporcionarán equipos, como un rover robótico.
Polvo lunar y temperaturas extremas
Cuando Neil Armstrong dio los primeros pasos de la humanidad en la luna el 21 de julio de 1969, no sabía lo que le sucedería a él y a otros en la misión Apolo 11. Cuando salió de la nave espacial, encontró el paisaje cubierto de los llamados regolito Este suelo lunar, una mezcla de polvo, partículas más grandes y fragmentos, puede tener hasta 10 metros de espesor. No hay atmósfera en la Luna y la gravedad es muy baja en comparación con la Tierra. Y esa pequeña cantidad de agua está contenida en forma de hielo, congelada entre estas partículas de suelo.
Sin viento y agua en movimiento, nada en la Tierra desgasta los bordes afilados de los materiales geológicos. Por lo tanto, en la luna, un grano de suelo lunar puede ser muy afilado y puede ser peligroso para equipos como los trajes espaciales. Agregue a esto el hecho de que las diferencias de temperatura en la Luna son extremas y pueden oscilar entre menos 130° y más de 120° Celsius. La radiación del sol puede ser más de 200 veces mayor que la de la superficie de la Tierra, y las partículas de la atmósfera caen sobre el paisaje porque la Luna, a diferencia de la Tierra, no tiene un campo magnético protector.
Otro ejemplo que ilustra cómo el suelo de la luna es diferente al de la Tierra es cómo la electricidad estática en la luna ayuda a mantener juntos dos granos de suelo. Aquí en la Tierra, el agua juega un papel dominante en la cohesión de las partículas. Esta diferencia afecta la fuerza del terrón del suelo.
Imitando las condiciones en la luna
“Después de todo, no podemos viajar a la luna para trabajar como ingenieros geotécnicos lunares. En NGI, sin embargo, tenemos métodos avanzados para probar las condiciones del terreno en la Tierra. Los usamos como punto de partida para analizar las condiciones del suelo en la Luna”, dice Luke Griffiths, investigador principal de NGI.
Se escanearon 10.000 partículas de la expedición Apolo con un escáner CT y los datos se enviaron al NGI. Aquí, las partículas lunares se extraen de tomografías computarizadas y se utilizan para construir un catálogo de granos en 3D. Luego, los modelos de simulación por computadora se pueden calibrar utilizando las pruebas de laboratorio terrestres de NGI. Pero, ¿cómo se recrean las condiciones especiales en la luna, como la gravedad reducida, para que las propiedades del material puedan determinarse y probarse?
“Al empujar los instrumentos lo más bajo posible en nuestro laboratorio, podemos imitar las condiciones en la luna cinco metros bajo tierra. Sin embargo, no podemos empujar los instrumentos tan bajo como para imitar la superficie lunar. los instrumentos se detienen. Por lo tanto, esta brecha de conocimiento debe modelarse mediante simulación por computadora. Esa es la única manera hasta que comencemos a hacer experimentos en la luna”, dice Alex X. Jerves, becario postdoctoral en NGI.
La distancia de la Tierra a la Luna es de 384.400 kilómetros. Si las personas viven y trabajan en la Luna durante mucho tiempo, no será posible transportar todos los recursos necesarios, como el agua y la energía, de la Tierra a la Luna.
Por lo tanto, es importante conocer los recursos que se encuentran en la luna y cómo usarlos mejor: la llamada utilización de recursos in situ (ISRU). Por ejemplo, ¿cómo se utilizará el sol como fuente de energía en la luna? ¿Qué sabemos del paisaje lunar y de los metales y minerales contenidos en el regolito, las montañas y la roca? ¿Dónde necesitamos más conocimiento para aprovechar los recursos de la Luna? ¿Y en qué medida puede contribuir la experiencia noruega a resolver estos desafíos?
“En su estrategia 2030, la Agencia Espacial Europea hace un llamado a las comunidades de conocimiento y la industria de Europa para que tomen la iniciativa en el desarrollo de la importante tecnología ISRU. En nombre de la Agencia Espacial Noruega, NGI ha mapeado la experiencia dentro de ISRU que los actores noruegos pueden aportar y desarrollar aún más, tanto en I+D como comercialmente”, dice Sean Salazar, investigador sénior de NGI.
El estudio mostró que Noruega tiene una amplia experiencia en la recolección, procesamiento y almacenamiento de recursos naturales de las industrias de energía y minería, junto con experiencia en varias áreas tecnológicas, desde sensores de búsqueda hasta desarrollo de reactores de potencia y lanzamientos de satélites.
“Noruega está en una excelente posición para contribuir a futuros desarrollos para maximizar los recursos de la Luna”, dice Salazar.
Proporcionado por el Instituto Geotécnico Noruego NGI