La NASA regresa a la espejo y debe enfrentarse a un enemigo frecuente: el polvo

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La luna es increíblemente caliente y también increíblemente fría.

Hay radiación. Una atmósfera delgada. Sin aire para respirar.

Si la NASA alguna vez establece una base lunar, un proyecto a largo plazo que se adelantó el miércoles con el lanzamiento de Artemis I, tendrá que enfrentar estos desafíos para la habitación humana.

También tendrá que averiguar el polvo.

El polvo lunar está hecho de pequeñas partículas retorcidas, granos irregulares y afilados que se suman a un problema importante para los astronautas y casi cualquier objeto hecho por humanos que se supone que debe aterrizar o despegar de la luna.

Durante años, los científicos de la NASA han estudiado cuánto daño podría causar ese polvo, junto con la grava y las rocas lunares, particularmente cuando los motores de los cohetes lo levantan y comienzan a volar a velocidades más rápidas que una bala.

“Esto no es solo polvo esponjoso que va a poner una pequeña capa en su… hardware”, dijo Philip Metzger, científico planetario de la Universidad de Florida Central que ha investigado los efectos del polvo interplanetario desde 1997. ; son rocas a alta velocidad, granos de arena, grava a alta velocidad”.

Un robot excava en un contenedor de polvo iluminado.

El robot ISRU Pilot Excavator excava en un contenedor lleno de regolito, una versión de roca en polvo, durante las pruebas dentro de Swamp Works el 28 de julio.

(Frank Michaux / NASA)

Una de las principales instituciones que estudian el polvo lunar y su efecto potencial en las misiones humanas es Swamp Works, un laboratorio de investigación de la NASA cofundado en 2013 por Metzger, quien ahora se retiró de la agencia pero aún colabora en algunos proyectos.

Con sede en el Centro Espacial Kennedy de Florida en un edificio cuadrado que alguna vez se usó para entrenar a los astronautas del Apolo, el laboratorio tiene como objetivo ser pionero y probar rápidamente tecnologías que permitirían a los humanos vivir y trabajar en otros cuerpos planetarios.

La misión Artemis 1 no aterrizará en la luna, pero la cápsula de la tripulación Orion viajará alrededor de la luna en un viaje de 25 días para probar las capacidades de la nave espacial antes de que los humanos suban a bordo la próxima vez.

Hace más de una década, Metzger y el cofundador de Swamp Works, Robert P. Mueller, intentaron advertir a los gerentes de la NASA sobre cómo el polvo arrojado por los gases de escape de los cohetes podría obstaculizar futuras misiones lunares y cómo se necesitaba más investigación y planificación. Fueron cepillados.

Un cohete se lanza en la oscuridad.

El cohete de luna nueva de la NASA, Artemis, despega de la plataforma de lanzamiento 39B en el Centro Espacial Kennedy el 16 de noviembre.

(John Raoux / Prensa Asociada)

Hoy, con el programa Artemis comenzando con toda su fuerza, y la agencia publicitando con entusiasmo el aterrizaje de la primera mujer y la primera persona de color en la luna tan pronto como la investigación del polvo lunar de 2025 haya explotado.

“Todo lo que hacemos es 10 años antes de tiempo”, dijo Mueller, quien también se desempeña como tecnólogo senior en el Centro Espacial Kennedy. “Cuando todos los demás comienzan a hacerlo, entonces sabes que has hecho lo correcto porque está siendo aceptado”.

El polvo lunar simulado, que alguna vez fue un producto de investigación vendido entre la NASA y algunos laboratorios universitarios, ahora se produce comercialmente. La NASA organizó recientemente un evento para los medios cerca de Flagstaff, Arizona, mostrando cómo los astronautas manejarán el entorno duro y polvoriento de la luna.

El problema del polvo es casi tan antiguo como la propia NASA. Durante el programa Apolo en la década de 1960 y principios de la de 1970, los astronautas se quejaron de que no podían volver a ponerse los guantes después de tres días porque el polvo lunar había degradado los sellos.

“Es muy afilado, muy fino”, dijo Mueller. “Simplemente lo tritura todo”.

Para tener una idea real del problema, y ​​encontrar formas de combatirlo, el laboratorio transportó en camiones 120 toneladas de polvo fino gris ceniza que sobraba de la línea de producción de pavimento de carretera de una cantera.

La NASA se encontró con el material por casualidad. Durante un viaje de investigación cerca de una cantera de Arizona, un investigador de Swamp Works pisó una pila de polvo con una consistencia similar a la harina y se hundió hasta la cintura. El astronauta del Apolo 17, Harrison “Jack” Schmitt, quien fue parte del viaje, echó un vistazo al polvo, lo recogió, lo pateó y lo arrojó al aire.

“Sí, parece polvo lunar”, recuerda Mueller que dijo, antes de que el astronauta se alejara.

En Swamp Works, el polvo lunar simulado ahora está alojado en un recinto de plástico, de 26 pies de largo y 26 pies de ancho, donde los investigadores prueban excavadoras robóticas diseñadas para excavar tierra y rocas lunares y modelar hasta qué punto los motores de cohetes arrojarán polvo lunar durante el despegue y aterrizaje. Un sistema de filtración evita que el exceso de polvo pase al resto del laboratorio y a los pulmones de los investigadores.

Mueller metió una pala en una carpa de plástico transparente más pequeña ubicada justo al lado del recinto más grande y recogió otro tipo de polvo lunar simulado, este encontrado por un equipo de la NASA de Houston. Lo dejó caer por el borde de la pala y el material parecido a la harina de un pastel se extendió como una nube negra y baja.

“No quieres respirar eso, así que voy a cerrar esto”, dijo mientras cerraba la puerta de plástico.

Una bandera cuelga en primer plano con un contenedor de plástico grande y polvoriento en el fondo.

El contenedor de regolito del laboratorio Swamp Works en 2019.

(Jacob M. Langston / Para The Times)

Las partículas de polvo simuladas, como las reales, son tan finas que pueden atascarse en los pulmones. Para protegerse, los investigadores que van al contenedor grande siguen las reglas de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional y se ponen trajes protectores, completos con cobertores para la cabeza, guantes y respiradores. Incluso el ama de llaves del laboratorio que barre afuera usa un respirador.

Aún así, Mueller ha encontrado polvo entre los dedos de los pies después de un día en el gran contenedor.

“Incluso en los trajes”, dijo, “llega a todas partes”.

Mueller hizo los comentarios mientras dirigía un recorrido por el laboratorio en 2019. Tres años después, los desafíos planteados por el polvo lunar persisten y aún no se pueden replicar por completo en el contenedor grande.

columna uno

Un escaparate para la narración convincente de Los Angeles Times.

Cuanto más grande es el cohete, más peligrosa es la columna, lo que significa que el polvo lunar, la grava y las rocas que se levantan durante el aterrizaje o el despegue viajarán a velocidades significativamente más altas que durante las misiones Apolo.

Los videos del alunizaje del Apolo no le hacen justicia al polvo. La vista desde la ventana del lado del piloto del módulo lunar durante la misión Apolo 15 de 1971 simplemente muestra neblina a medida que pasan las rayas de polvo.

Pero cuando Metzger comenzó a ejecutar simulaciones por computadora, el problema se hizo muy claro. La mejor estimación actual de los investigadores es que las partículas del tamaño de polvo por sí solas pueden tener una velocidad entre 2,236 mph y 6,710 mph. Las partículas más grandes viajan más lento, pero aún así no son nada despreciables: las del tamaño de una grava pueden viajar a 67 mph.

Un módulo de aterrizaje de 40 toneladas podría dispersar el polvo un 50% más rápido que el módulo de aterrizaje del Apolo debido a su mayor peso, dijo Metzger.

“Si tuvieras una nave espacial en órbita lunar baja y si llegara justo en el momento equivocado… [the dust] podría causar daños significativos a la óptica y otras superficies sensibles, tanto que un instrumento sensible podría arruinarse con una sola exposición”, dijo.

El polvo plantea problemas particulares para una base lunar. Idealmente, las futuras misiones tripuladas aterrizarían cerca de un puesto lunar para minimizar el tiempo de viaje de los astronautas entre la nave espacial y el módulo habitacional. Pero eso significaría aterrizajes repetidos alrededor de hardware valioso.

Un hombre está de pie junto a un modelo de un cohete.

Philip Metzger, científico planetario de la Universidad de Florida Central y jubilado de la NASA que cofundó Swamp Works, fotografiado en 2019.

(Jacob M. Langston / Para The Times)

“No es solo una exposición”, dijo Metzger. “Podríamos terminar teniendo de 20 a 30 exposiciones de chorro de arena”.

Una forma de minimizar el daño implicaría construir una plataforma de aterrizaje para que los cohetes tengan un área suave y estabilizada para operar. Pero, ¿cómo llevar todos los materiales de construcción a la luna?

Ahí es donde entra en juego la investigación de Swamp Works.

A lo largo de los años, el equipo ha experimentado con formas de usar el polvo y la grava lunares, sí, los mismos que causan todos estos problemas, para construir plataformas de aterrizaje.

El material de mejor rendimiento es lo que se llama regolito sinterizado, una versión en polvo de roca que se derrite lo suficiente como para unir todo, pero no tanto como para convertirse en vidrio quebradizo. La temperatura de fusión exacta varía según el tipo de mineral, lo que significa que los investigadores necesitarán una muestra del posible lugar de aterrizaje para asegurarse de que sus cálculos se alineen.

Mientras tanto, están trabajando en cómo se puede usar exactamente este regolito sinterizado para construir cosas. Durante la gira de Swamp Works, Mueller sacó lo que parecía un pastel de vaca aplastado. Fue el primer intento del equipo de usar una impresora 3-D para crear algo con su fino polvo lunar simulado; pero en los años transcurridos desde entonces, los investigadores progresaron hasta obtener una columna cuidadosamente enrollada: un gran cono enrollado que podría servir como techo, rueda e incluso adoquines de piedra que pueden encajar entre sí.

Un hombre muestra una estructura similar a un reloj de arena que contiene diferentes tipos de polvo.

Robert P. Mueller, tecnólogo sénior y cofundador de Swamp Works, muestra diferentes tipos de polvo simulado en 2019.

(Jacob M. Langston / Para The Times)

“Es la solución a largo plazo”, dijo Mueller recientemente sobre las plataformas de aterrizaje permanentes.

La idea de utilizar los recursos que se encuentran en los cuerpos planetarios para la habitación humana no es nueva. Es lo que impulsa las ideas de extraer elementos de la Luna o Marte que podrían convertirse en propulsores de cohetes, lo que permitiría una mayor exploración sin cargar combustible adicional.

No todos en la NASA están convencidos de que una plataforma de aterrizaje hecha con la luna sea el camino a seguir.

Por un lado, sería costoso y llevaría mucho tiempo hacerlo. Y si una misión va a múltiples ubicaciones en la luna, puede que no tenga mucho sentido construir una plataforma de aterrizaje en cada lugar. Es por eso que Swamp Works también está buscando ideas a corto plazo, como un polímero líquido que sería rociado por un pequeño rover y curado con la luz ultravioleta del sol en una especie de zona de aterrizaje temporal.

“Piénselo como un aeropuerto con una pista de aterrizaje de césped, en lugar de un aeropuerto con una pista de concreto”, dijo Mueller. “Es un nivel diferente de mitigación, y no sería permanente, tal vez dure uno o dos aterrizajes”.

Un trabajador arroja polvo de basalto triturado a un bote de basura mientras usa una capucha protectora.

Un trabajador desmantela una estatua hecha con polvo lunar simulado cuando una tormenta tropical se acercaba al laboratorio de Swamp Works en 2019.

(Jacob M. Langston / Para The Times)

El módulo de aterrizaje Starship de SpaceX intentará aterrizar en la luna a finales de esta década sin una plataforma de aterrizaje moviendo sus propulsores a la parte superior del cohete para tratar de mitigar la expulsión de polvo.

Sin embargo, aún más lejos, la investigación del equipo tiene implicaciones más allá del programa lunar. También hay polvo en Marte.

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