Hay planes para muchas misiones tripuladas a la Luna en los próximos años.
Artemis, dirigida por la NASA pero con la participación de la ESA, JAXA y la Agencia Espacial Canadiense, así como socios comerciales de vuelos espaciales, tiene como objetivo llevar a los primeros humanos a la Luna desde el programa Apolo.
Si todo va bien, esto será seguido por el establecimiento de asentamientos humanos permanentes en la superficie lunar.
Todo esto implicaría aterrizar no solo a las tripulaciones en sí, sino también a todos los hábitats e infraestructura necesarios para apoyarlos en la superficie y, por lo tanto, requeriría muchos más aterrizadores (y, lo que es más importante, mucho más pesados) que los utilizados por Apolo.
Una consideración importante para estos módulos de aterrizaje masivos, dicen Philip Metzger del Instituto Espacial de Florida y James Mantovani del Centro Espacial Kennedy de la NASA, es la cantidad de material de superficie que lanzarán sus cohetes al espacio.
Debido a que la Luna no tiene aire y tiene mucha menos gravedad que la Tierra, estos aerosoles de partículas expulsadas pueden lanzarse a altas velocidades hasta altitudes orbitales.
Metzger y Mantovani modelaron un módulo de aterrizaje de 40 toneladas (más de 2,5 veces más pesado que los módulos de aterrizaje lunar Apolo) que aterrizaba en la Luna y calcularon la cantidad, el tamaño y la trayectoria del material lunar que se lanzaría al espacio.
Una parte clave de la exploración humana planificada de la Luna será Lunar Gateway, una estación espacial en órbita lunar que servirá como punto de partida para las misiones a la superficie.
Metzger y Mantovani calcularon que cada metro cuadrado del Gateway experimentaría alrededor de 10.000 impactos de partículas del tamaño de granos de polvo mientras orbitaba.
Pero incluso considerando hasta 100 alunizajes, y suponiendo que Gateway pase a través de cada hoja de eyección 10 veces, menos del 0,1% de la estructura de Gateway se desgastará hasta unas pocas micras de profundidad.
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Sin embargo, los autores señalan que este daño debe tenerse en cuenta al diseñar el Gateway y su funcionamiento.
Lunar Gateway orbitará entre 1.500 km y 70.000 km de la superficie, pero para una nave espacial en órbita lunar baja la situación es mucho peor.
Metzger y Mantovani consideraron una nave espacial orbitando a una altitud de 110 km sobre la superficie lunar, correspondiente a la órbita de estacionamiento de los módulos de comando de Apolo.
A esta altitud más baja, la nave espacial tiene una velocidad orbital mucho más alta de alrededor de 5.800 km/h y, debido a que la eyección no ha subido tanto contra la gravedad de la Luna, viajará a 16.000 km/h mucho más rápido.
Además, la pluma no se habrá dispersado tanto, por lo que la densidad de impacto también será mayor.
Una nave espacial en una órbita tan baja podría sufrir grandes daños, los investigadores calculan que alrededor del 4% de cualquier vidrio expuesto se corroería y corroería.
Esto puede afectar la visibilidad a través de las ventanas y reducir la capacidad de generación de energía de los paneles solares.
Sin embargo, las noticias no son del todo malas. Además de describir los peligros, los investigadores describen posibles soluciones.
Las primeras misiones de superficie podrían construir sólidas plataformas de aterrizaje que reducirían en gran medida la cantidad de material expulsado a la órbita.
O los aterrizajes pueden ser cuidadosamente coreografiados para asegurar que la nave espacial en órbita pase por alto las peores hojas expulsadas.
Lewis Dartnell estaba leyendo Daños a naves espaciales en órbita lunar causados por material expulsado por módulos de aterrizaje lunares por Philip T Metzger y James Mantovani.
Lea en línea en arxiv.org/abs/2305.12234.
Este artículo se publicó originalmente en la edición de agosto de 2023 de la revista BBC Sky at Night.
