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Una partícula del suelo lunar. Su extraña forma refleja una historia violenta: es el resultado de la fusión de roca, mineral y vidrio por el calor de los impactos de micrometeoritos. Crédito de la imagen: David S. McKay, NASA/JSC.

Diciembre 28, 2006: La vida es dura para las pequeñas partículas que forman el suelo de la superficie lunar. Se ven sacudidas por rayos cósmicos, expuestas a llamaradas solares, bombardeadas por micrometeoritos y han sido fragmentadas, vaporizadas y re-condensadas incontables veces a lo largo de miles de millones de años. Y para rematar el caso, los terrícolas quieren ahora sacarles el oxígeno y otros elementos, para utilizarlos como recursos ‘sobre el terreno’. Esa es la idea de la estrategia conocida como ISRU (in situ resource utilization), que propone el desarrollo de sistemas que permitan extraer del suelo todo lo necesario para el mantenimiento de las misiones que la NASA enviará a la Luna, en un futuro no tan lejano.

Pero, como Robert Heinlein plasmó en su famosa frase, ‘la Luna es una dama de acero’. Vivir con polvo lunar y recuperar cosas de él puede ser más complicado de lo que nadie pudiera sospechar.

Para descubrir cómo de complicado es, a los investigadores les gustaría probar con suelo lunar auténtico sus ideas sobre ISRU y los diseños de vehículos lunares, antes de que los astronautas vuelvan a la Luna. Pero hay un problema:

‘No tenemos bastante suelo lunar auténtico para hacerlo’, explica Larry Taylor, director del Instituto de Geociencias Planetarias de la Universidad de Tennesee, in Knoxville. Para realizar todos los experimentos, ‘necesitamos producir una imitación de suelo lunar de buena calidad’. Y no bastan unas pocas bolsas. ‘Necesitamos toneladas, especialmente para desarrollar la tecnología de excavadoras, ruedas y maquinaria de superficie’, añade David S. McKay, jefe científico para temas astrobiológicos del Centro Espacial Johnson (JSC).

Taylor y McKay son los cabecillas de un pequeño grupo de autoproclamados ‘lunáticos’, cuyas carreras científicas se han centrado en el estudio del suelo y las rocas lunares. Forman parte del equipo de consultores que dirige el Programa de Desarrollo de Sucedáneos de Regolito Lunar para el Centro Marshall de Vuelos Espaciales (MSFC) de la NASA.

Carole McLemore es la responsable del programa en el MSFC. Explica que allá por los años 90, los investigadores usaban un sucedáneo lunar llamado JSC-1, desarrollado en el JSC. Pero ‘ya no queda JSC-1’. De manera que, para empezar, los científicos del MSFC están trabajando con la sección de Investigación de Astromateriales y Exploraciones Científicas del JSC para producir una réplica del sucedáneo JSC-1: el JSC-1A. Este se está produciendo en tres variedades, según su tamaño de grano (fino, medio y grueso). MSFC ha empezado también a trabajar en sucedáneos más refinados que representan distintos sitios de la Luna.

Hasta que los astronautas del Apolo trajeron a la Tierra muestras del suelo lunar, durante los años 1969 a 1972, la creencia era que el ambiente seco y sin aire de la Luna mantenía el suelo prácticamente inalterado. La realidad es mucho más dura.

Los micrometeoritos, muchos de ellos más pequeños que la punta de un lápiz, llueven constantemente sobre la superficie y caen a una velocidad de hasta 100000 km/h (casi 62,000 mph), desgastando poco a poco el material de la superficie o formando pequeños cráteres de impacto. Algunos funden el suelo y se vaporizan, para recondensarse en forma de capas vidriosas sobre otras partículas de polvo. Los impactos sueldan las partículas del suelo, formando conglomerados. Complicadas interacciones con el viento solar convierten el hierro del suelo en millones de partículas de hierro metálico nanofásico, de sólo unos pocos nanómetros de diámetro.

La superficie lunar está expuesta al viento solar y es golpeada continuamente por micrometeoritos. Crédito: Larry Taylor, Universidad de Tennessee.

Estos procesos generan el Regolito (palabra derivada de los términos griegos para cubierta, rhegos, y piedra, lithos) que tapiza la superficie de la Luna. Lo que espera a los astronautas y a las naves es un material complejo formado por ‘esquirlas y fragmentos aglomerados de vidrio, afilados, abrasivos y frágiles’, según Taylor. Machaca la maquinaria y las juntas, y daña los pulmones humanos.

‘Parte del material que entró en la nave Apolo estaba en forma de polvo muy fino’, dice McKay. El polvo estaba por todas partes y era imposible limpiarlo. Todos los astronautas lunares tuvieron ciertas reacciones pulmonares al polvo, algunos más que otros, como la ‘fiebre del heno por polvo lunar’ de Harrison H. (Jack) Schmitt.

Las muestras del Apolo son ‘las joyas americanas de la corona’ y son cedidas, en porciones pequeñísimas, a aquellos científicos que son capaces de demostrar que no pueden utilizar otra cosa para ciertos experimentos muy valiosos. A finales de los 80, el aumento de interés en las exploraciones lunares hizo que las imitaciones de suelo lunar fueran necesitadas para probar estrategias de construcción de estructuras en la Luna o de extracción de oxígeno y otros materiales.

Esto llevó al desarrollo de JSC-1 en 1993, hecho de escoria basáltica extraída de una cantera cerca de Flagstaff, Arizona. El lote de 25 toneladas, distribuido en bolsas de 25 kilogramos, tuvo mucho éxito.

‘Las existencias se han agotado completamente, pero la cosa va a cambiar pronto’, explica McKay. MSFC ha firmado un contrato de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (SBIR) con Orbitec, de Madison, Wisconsin, para producir alrededor de 16 toneladas de los tres tipos de JSC-1A: 1 tonelada de finos (ya entregada); 14 toneladas de grano mediano (en proceso de entrega); y una tonelada de grano grueso (que estará pronto). El U.S. Geological Survey, en Denver, y la Universidad de Colorado, en Boulder, que son colaboradores fundamentales, están comprobando las propiedades químicas, mineralógicas y geotécnicas del material.

Esta fotomicrografía de una muestra del suelo de un mar lunar ilustra la variedad del material genuino y la dificultad de reproducirlo. [imagen ampliada].

El MSFC está desarrollando tres nuevas imitaciones. Dos de ellas representan los mares lunares y las regiones montañosas de los polos. La tercera representa los bordes vidriosos, afilados y dentados del regolito que se usarán para poner a prueba a la maquinaria y a los humanos en las condiciones más extremas. No obstante, para recrear el material de cada zona de la Luna haría falta producir un gran número de pequeños, únicos y costosos lotes de las imitaciones.

‘En vez de eso, desarrollaremos sucedáneos básicos y produciremos otros más específicos a partir de ellos, y también permitiremos que los investigadores mejoren los productos según sus necesidades’, explica McLemore. ‘El proceso es comparable al de hacer una tarta: dependiendo del tipo de tarta que quieres, necesitas ciertos ingredientes para que salga bien y esté rica. Conseguir la receta correcta es fundamental tanto para hacer una tarta como para hacer imitaciones de suelo lunar’.

Por ejemplo, la nueva imitación del suelo de los mares lunares estará enriquecida con ilmenita, un óxido cristalino de hierro y titanio. El material para producir las tres imitaciones vendrá seguramente de sitios tan diversos como Montana, Arizona, Virginia, Florida, Hawaii, e incluso de fuera de Estados Unidos.

Los primeros lotes serán sólo de unas decenas de kilogramos, hasta que pueda comprobarse que las imitaciones están bien hechas. ‘Aumentaremos la producción cuando estemos seguros de que no hay muchas variaciones de lote a lote’, comenta McLemore.

Una vez que la NASA haya establecido cómo fabricar las diferentes imitaciones, está previsto subcontratar a otras compañías para producir grandes lotes de los productos. ‘Estableceremos procedimientos de certificación, que tendrán que seguir los vendedores, de manera que los usuarios tengan la garantía de que las imitaciones se ajustan a los estándares de la NASA’, explica McLemore.

Y esa será la mejor manera de asegurar que son ‘falsificaciones auténticas’. No aceptes sustitutos.

Investigadores y otros posibles usuarios pueden contactar con Carole A. McLemore NASA/MSFC -- VP33, Huntsville, AL 35812 (256-544-2314 o carole.a.mclemore@nasa.gov)

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Autor: Dave Dooling