Dic. 28 , 2006: La vida es dura para las pequeñas partículas que forman la superficie lunar. Son 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 colmo, los terrícolas quieren ahora sacarles el oxígeno y otros elementos con el fin de llevar a cabo la "utilización de recursos in situ", o ISRU (siglas en inglés de In Situ Resource Utilization); es decir, 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 se sospecha.

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

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

"No tenemos suficiente suelo lunar auténtico como para hacerlo", explica Larry Taylor, director del Instituto de Geociencias Planetarias (Planetary Geosciences Institute) de la Universidad de Tennessee, en 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).

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Taylor y McKay están a cargo de un pequeño grupo de autoproclamados ‘lunáticos’, cuyas carreras científicas se han centrado en el estudio del suelo y de las rocas lunares. Ellos forman parte del equipo de consultores del Centro Marshall de Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center — MSFC) de la NASA, que dirige el Programa de Desarrollo de Sucedáneos de Regolito Lunar (Lunar Regolith Simulant Development Program).

Carole McLemore es la responsable del programa en el MSFC y explica que, durante la década de los 90, los investigadores usaban un sucedáneo lunar llamado JSC-1, desarrollado en el JSC. Pero "ya no contamos con el JSC-1". De manera que, para empezar, los científicos del MSFC están trabajando con la oficina de Investigación de Astromateriales y Exploraciones Científicas (Astromaterials Research and Exploration Science Office) del JSC para producir una réplica del sucedáneo JSC-1: el JSC-1A, que tiene tres variedades, según el tamaño del grano (fino, mediano y grueso). El 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, se creía que el ambiente seco y sin aire de la Luna mantenía el suelo prácticamente inalterado. Pero la realidad es mucho más complicada.

Los micrometeoritos, muchos de ellos más pequeños que la punta de un lápiz, caen constantemente en forma de lluvia sobre la superficie a una velocidad de hasta 100.000 km/h (casi 62.000 mph), desgastando poco a poco el material de la superficie o formando cráteres de impacto microscópicos. 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. Luego, complicadas interacciones con el viento solar convierten el hierro del suelo en millones de partículas de hierro metálico nanofásico, de apenas unos pocos nanómetros de diámetro.

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

Estos procesos generan el regolito (palabra derivada de los términos griegos rhegos — cubierta, y lithos — piedra), que tapiza la superficie de la Luna. Según Taylor, 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". El regolito restriega la maquinaria y las juntas, y daña los pulmones humanos.

"Parte del material que ingresó en la nave Apolo era polvo muy fino", dijo 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" que sufrió Harrison H. (Jack) Schmitt.

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

Esto llevó al desarrollo del 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 pronto la situación cambiará", explica McKay. El MSFC ha firmado un contrato de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (SBIR) con Orbitec, de Madison, Wisconsin, para producir alrededor de 16 toneladas métricas de los tres tipos de JSC-1A: 1 tonelada de grano fino (ya entregada); 14 toneladas de grano mediano (en proceso de entrega); y una tonelada de grano grueso (que estará lista pronto). El Servicio Geológico de Estados Unidos (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.

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

El MSFC está desarrollando tres nuevos sucedáneos de suelo lunar. Dos de ellos imitan el material de los mares lunares y las regiones montañosas de los polos. El tercero simula los bordes vidriosos, afilados y dentados del regolito que se usará para poner a prueba 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 sucedáneos.

"En vez de eso, desarrollaremos sucedáneos básicos, produciremos otros más específicos a partir de ellos, y también permitiremos que los investigadores mejoren los productos según sus necesidades", explicó 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 sea rica. Conseguir la receta correcta es fundamental tanto para hacer una tarta como para hacer imitaciones del 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", comentó McLemore.

Una vez que la NASA haya establecido cómo fabricar las diferentes imitaciones, está previsto subcontratar a otras compañías para producir grandes lotes. "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", explicó McLemore.

Y esa será la mejor manera de asegurar que son "falsificaciones auténticas". No acepte imitaciones.

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