Está previsto que la Luna sea nuestra próxima frontera. Cuando Artemis 3 despegue (tentativamente) a finales de 2025, será la primera misión desde la era Apolo en llevar humanos a nuestro satélite. Para entonces, podría haber una nueva forma de moverse sobre el polvo gris de la Luna, que al menos podría mitigar el daño causado por partículas afiladas de regolito lunar.
Un equipo internacional de investigadores del proyecto PAVER de la ESA ha descubierto una forma de fundir el polvo lunar (o al menos un simulador desarrollado por la ESA) con láseres. Los investigadores dispararon rayos láser al suelo lunar para crear adoquines entrelazados que podrían usarse para construir carreteras pavimentadas y plataformas de aterrizaje. El regolito fundido endurecido es lo suficientemente resistente como para soportar el peso de los rovers y otras naves espaciales con una mínima acumulación de polvo, y todo podría fabricarse allí mismo, en la Luna.
«Se prevé que esta tecnología desempeñe un papel importante en la primera fase (supervivencia) de la infraestructura lunar y el desarrollo de bases, y con el tiempo contribuya a todas las fases de la exploración lunar», dijeron los investigadores en un estudio publicado recientemente en Scientific Reports.
Raspando la superficie
El polvo lunar ha sido la pesadilla de las naves espaciales y los astronautas lunares por una razón. En la Tierra, las rocas, el vidrio y otros materiales del suelo están constantemente expuestos a fuerzas climáticas como el viento, la lluvia y el agua corriente, razón por la cual los granos de arena suelen tener bordes lisos. El regolito lunar apenas se desgasta debido a la falta de viento y agua líquida. Cualquier nave espacial que aterrice o atraviese la Luna corre el riesgo del polvo que levanta porque los fragmentos de roca y vidrio no erosionados pueden rayar fácilmente los instrumentos sensibles y desgastar las superficies. La baja gravedad en la Luna también significa que fragmentos perturbados siguen volando y metiéndose en todo.
Los científicos de PAVER querían idear un método para crear materiales de pavimentación a partir de recursos ya disponibles en la Luna. Enviar suministros desde la Tierra es caro e inconveniente, por lo que en el lugar Se prefiere la producción siempre que sea posible.
La principal diferencia en estos experimentos de simulación (además del simulante de regolito) fue que un CO2 Se utilizó láser para calentar el material en lugar de la luz solar concentrada que utilizarían los astronautas en la Luna.
Peldaños
Fue necesario probar rayos láser de diferentes tamaños y potencias para encontrar el que produciría el material de pavimentación más resistente. Durante este proceso, el equipo de investigación descubrió que cualquier entrecruzamiento o superposición de rayos láser podría provocar grietas internas, especialmente porque el regolito lunar está lleno de vidrio y otros silicatos. El láser que resultó más eficaz acabó teniendo un haz de 45 mm (aproximadamente 1,8 pulgadas) que podía moverse sobre el polvo en un patrón específico que producía formas triangulares. Fundió el simulante de regolito en piezas de 250 mm (cerca de 10 pulgadas) que tenían 15 mm (un poco más de media pulgada) de espesor y podían entrelazarse fácilmente entre sí. Por supuesto, estos deben ampliarse para que las operaciones lunares reales se adapten a las naves espaciales reales.
El regolito que había sido irradiado y enfriado tenía tres capas diferentes. La capa superior, un tipo de vidrio, y el material cristalizado de la capa intermedia se habían derretido. La fina capa de material en la parte inferior se sinterizó en lugar de fundirse, lo que significa que era producto del polvo que se pegaba formando una masa porosa. Si bien este material era lo suficientemente denso y fuerte por sí solo, las formas geométricas diseñadas por los científicos estaban destinadas a maximizar su flexibilidad y resistencia al agrietamiento o rotura.
Para ver si podían soportar el peso de una nave espacial, los triángulos fueron sometidos a pruebas de compresión para ver cuánta presión podían soportar antes de romperse, siendo la más alta 216,29 megapascales (un poco más de 30.000 libras por pulgada cuadrada). A modo de comparación, el módulo lunar Apolo pesaba 33.000 libras y su peso se distribuía en mucho más de una pulgada.
Los científicos admiten que aún queda mucho por hacer en esta investigación. Una lente para concentrar la luz solar sustituiría a un láser en la Luna, por lo que debería probarse. Aun así, vale la pena realizar esas pruebas, ya que sólo se necesitan unas pocas piezas de equipo liviano para llevar a cabo este proceso en la Luna. Incluso podría ser posible llevarlos allí a tiempo para que las primeras botas desde el Apolo 17 vuelvan a caminar sobre la Luna.
Informes científicos, 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-42008-1