La NASA se ha asociado con colaboradores internacionales para la búsqueda de hielo en la Luna, en apoyo a la futura exploración humana. La agencia ha aportado un instrumento de detección de agua, el Sistema de espectrómetro de neutrones (NSS, por sus siglas en inglés), a la misión de Exploración Polar Lunar (LUPEX, por su acrónimo en inglés) liderada por la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial) y la ISRO (Organización de Investigación Espacial de la India).
Este instrumento, que detecta hielo debajo de la superficie lunar, será instalado en el rover lunar de LUPEX, cuya llegada a la Luna está prevista para no antes de 2028. El apoyo de la NASA a LUPEX forma parte de un esfuerzo continuo para identificar y caracterizar el agua lunar y otros materiales que se evaporan fácilmente cerca de la región del Polo Sur de la Luna.
El agua es un material fundamental para los planes de la NASA de establecer una presencia duradera en la Luna. En lugar de depender únicamente de los recursos transportados desde la Tierra, los astronautas podrían utilizar el agua de la Luna para obtener aire respirable, combustible para cohetes y otros recursos. El primer paso consiste en encontrar depósitos con cantidades significativas de agua cerca de la superficie, con el fin de identificar posibles zonas de alunizaje para futuros astronautas.
El agua en la Luna se encuentra principalmente en forma de moléculas dentro del regolito lunar —el material polvoriento y rocoso que cubre la superficie de nuestro satélite—, pero es posible que existan depósitos de hielo debajo de la superficie del Polo Sur lunar. Una vez que comprendamos mejor la cantidad y la calidad de los recursos disponibles, podremos aprender a aprovecharlos para la exploración.
“Actualmente existe una brecha en nuestra comprensión de cómo se distribuye el hielo lunar a pequeña escala, desde decenas de centímetros hasta decenas de kilómetros”, dijo Rick Elphic, líder del proyecto del instrumento NSS, en el Centro de Investigación Ames de la NASA situado en Silicon Valley, California, donde el instrumento fue desarrollado en colaboración con el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin en Palo Alto, California. “La única manera de comprender el ‘dónde’ y ‘cuánto’ del hielo lunar es explorando la superficie a estas escalas”.
Cómo los neutrones indican la presencia de agua
Los científicos pueden buscar agua en la Luna sin necesidad de perforar la superficie. En lugar de eso, buscan concentraciones de hidrógeno: la H de H2O. Las misiones anteriores en la órbita lunar han hallado indicios de agua en los polos de la Luna, pero se requieren misiones en el suelo lunar para elaborar mapas detallados de su ubicación y cantidad.
Instrumentos como el NSS pueden inferir la presencia de hidrógeno mediante la detección de sus interacciones con las partículas denominadas neutrones. Los neutrones se mueven constantemente vibrando en el suelo lunar, y tienen aproximadamente el mismo tamaño que los átomos de hidrógeno. Cuando estas dos partículas interactúan, se emiten menos neutrones de energía media desde el suelo. La ausencia de neutrones de energía media sugiere que un mayor número de partículas están interactuando con el hidrógeno subterráneo, y este déficit puede medirse con las herramientas adecuadas.
El instrumento NSS utiliza un “contador proporcional de gas” para detectar los neutrones que rebotan en el suelo lunar. Cuenta con dos tubos que contienen un gas poco común llamado helio 3 que es muy sensible a los neutrones. Cuando los neutrones chocan contra los átomos del gas helio 3, este genera pulsos eléctricos que pueden contarse para inferir la presencia y cantidad de hidrógeno a una profundidad de hasta 90 centímetros (tres pies) debajo de la superficie.
Serie de “cazadores de agua”
La investigación en curso sobre el agua de la Luna brindará información sobre cómo los astronautas podrían acceder a ella en el futuro. Con ese fin, los investigadores de la NASA en el centro Ames han desarrollado una serie de instrumentos NSS destinados a viajar a bordo de diferentes misiones para investigar diversos sitios en el Polo Sur de la Luna.
El primer instrumento NSS de la serie con destino a la Luna fue transportado a bordo del módulo de aterrizaje Peregrine de Astrobotic —la Misión Peregrine Uno de Astrobotic— que fue lanzada en enero de 2024. Esa misión concluyó sin lograr posarse en la superficie lunar; sin embargo, el instrumento NSS que llevaba a bordo se encendió y operó durante varios días en el transcurso de los 10 días que duró la misión. Estas operaciones permitieron recopilar con éxito datos sobre las partículas en el fondo del espacio profundo, lo que dio un sólido respaldo a las operaciones de los instrumentos NSS en futuras misiones.
La misión Vehículo de Exploración para la Investigación de Volátiles (VIPER, por sus siglas en inglés) de la NASA, que forma parte de la campaña Artemis de la agencia, transportará otro NSS. Como parte de la iniciativa en curso de los Servicios Comerciales de Carga Útil Lunar de la NASA, un cuarto instrumento NSS viajará a bordo del “microrover” MoonRanger, desarrollado por la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh.
“Las tres próximas expediciones de los rovers con NSS nos indicarán qué tipo de lugares en la Luna tienen más probabilidades de albergar hielo”, dijo Elphic. “Posteriormente, podrán planificarse misiones a la superficie lunar dirigidas a sitios similares donde pueda encontrarse hielo”.
El Sistema de Espectrómetro de Neutrones (NSS) fue desarrollado conjuntamente por el Centro de Investigación Ames de la NASA y el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed Martin en Palo Alto, California.
Para obtener más información sobre la ciencia del agua en la Luna, visita el sitio web (en inglés):
https://science.nasa.gov/moon/moon-water-and-ices
Por Arezu Sarvestani
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