¿Pueden las misiones lunares Artemis de la NASA contar con el uso de hielo de agua lunar?

¿Qué tan realista es esperar encontrar suficiente hielo en la luna para sustentar la habitación humana?

Estamos a punto de aprender mucho más sobre la situación helada proyectada de las regiones permanentemente sombreadas de la luna, o PSR. Múltiples naciones están observando el polo sur de la luna con equipos de investigación que planean cómo y dónde explorar los fondos de las características tímidas del sol.

En algunos círculos, sin embargo, hay sugerencias de colocar una moratoria en la inspección de cerca de los PSR en la luna. Si bien pueden estar repletos de hielo extraíble, podría ser necesario proteger estas características para la ciencia que probablemente ofrecerán.

Un PSR puede servir como "grabadora de cinta paleocósmica" y debe conservarse en los polos lunares. Aún por delante, sin embargo, se necesita más trabajo de modelado para medir la influencia de las naves espaciales cálidas, los rovers e incluso los trajes espaciales en estos entornos. Si lo hace, podría asegurarse de que no se produzcan errores no intencionados en un registro tan fundamental antes de tener la oportunidad de leerlo.

Sin embargo, una serie de nuevos estudios han identificado áreas de particular interés dentro de los sitios de aterrizaje candidatos de Artemis 3 que podrían estar ocultando hielo de agua que podría ser utilizado por futuras tripulaciones humanas en la superficie de la luna. Pero, ¿cuán realista es esperar encontrar suficiente hielo en la luna para mantener los hábitats humanos? ¿Y qué problemas surgen con la minería y el uso de recursos en la luna?

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La misión Artemis 3 de la NASA, el "reinicio de la luna" de Estados Unidos por parte de exploradores humanos, tiene la intención de aterrizar una tripulación humana cerca del polo sur lunar. El polo sur lunar está ubicado en el borde del cráter Shackleton, una característica de 21 kilómetros (13 millas) de diámetro que fue excavada hace miles de millones de años por el impacto de un asteroide. Shackleton es el hogar de un interior permanentemente sombreado.

Si bien el lugar de aterrizaje exacto de Artemis 3 aún está por conocerse, los puntos de aterrizaje favorables se encuentran cerca de los PSR. También hay lugares atractivos del paisaje lunar que pueden ofrecer acceso de larga duración a la luz solar y hacer posibles las comunicaciones directas con la Tierra.

El polo sur lunar está delimitado por cumbres con alta iluminación que pueden brindar acceso a la energía solar en una región que también contiene PSR, áreas que son "trampas frías" que se cree albergan elementos volátiles que pueden convertirse en materiales útiles, protección contra la radiación o incluso combustible para cohetes.

Considerado un lugar único en el polo sur, es una "cresta de conexión" entre los cráteres Shackleton y Henson. Puede ser un objetivo ideal para futuras tareas de muestreo en las que se pueda evaluar una gran cantidad de características en una distancia corta.

Un examen detallado de Connecting Ridge proporcionaría un contexto geológico para la recopilación de cualquier recurso potencial necesario para mantener un hábitat humano, en caso de que este sitio sea el objetivo en el futuro de un puesto avanzado permanente en la superficie lunar.

Esa es la opinión de Sarah Boazman, con sede en el ESTEC de la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos, autora principal de un artículo de investigación reciente que se sumerge en objetivos geológicos cerca del polo sur lunar.

"Las investigaciones de la región del polo sur lunar deben continuar para evaluar la accesibilidad de las características de interés, incluidos cantos rodados aislados, rocas expuestas, cráteres rocosos y PSR, en preparación para las próximas misiones en el área", explican Boazman y sus colegas. "Tales investigaciones proporcionarán un contexto crucial para cualquier esfuerzo futuro para explorar el polo sur de la luna".

Una sección de Connecting Ridge es un poco más ancha que un kilómetro, dijo David Kring, científico principal del Instituto Lunar y Planetario de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en Houston, Texas. Existen áreas en la cresta, dijo, que son lo suficientemente grandes y planas para cumplir con los requisitos del Sistema de aterrizaje humano Artemis de la NASA, la maquinaria lunar que llevará expediciones a la superficie lunar.

"La cresta suele tener unos cientos de metros de ancho y está salpicada de pequeños cráteres de impacto. Algunas de esas paredes de cráteres son empinadas y deberán evitarse. Las sombras también pueden hacer que las paredes del cráter parezcan más empinadas y los suelos de los cráteres más profundos de lo que realmente son". Kring le dijo a Space.com.

Si bien podría pensar que los cráteres son una molestia, Kring agregó que son sondas importantes de la superficie lunar. "El proceso de excavación que produjo los cráteres trajo material desde las profundidades a la superficie donde los astronautas pueden acceder al material", dijo.

Pascal Lee es científico planetario en el Instituto SETI y el Instituto Mars, con sede en el Centro de Investigación Ames de la NASA, Moffett Field, California.

Es importante darse cuenta de que los PSR vienen en todas las formas y tamaños en la luna, dice Lee, desde grandes áreas que de hecho pueden llamarse "regiones", hasta parches mucho más pequeños alrededor de la base de las rocas, hasta rincones y grietas entre los granos de regolito. . "Creo que deberíamos usar la expresión más genérica 'áreas permanentemente sombreadas' o 'PSA' en su lugar".

También es importante darse cuenta de que no hay una coincidencia uno a uno entre los PSR y el hielo de agua en los polos lunares, agrega Lee.

"Algunos PSR no parecen tener mucho hidrógeno en ellos", dice Lee, "mientras que ocasionalmente hay regiones iluminadas por el sol que, sorprendentemente, todavía muestran firmas de hidrógeno dentro del metro superior del regolito". polvo, rocas rotas y otros materiales.

En noviembre del año pasado, un grupo de trabajo interinstitucional de la Casa Blanca dentro del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología produjo una estrategia de tecnología cislunar. En sus páginas, la estrategia explica que se requieren nuevas tecnologías para explorar las regiones polares de la luna "que pueden contener cantidades significativas de compuestos volátiles que son especialmente importantes para la utilización de recursos".

Ese informe de estrategia también propuso un Año Lunar Internacional (ILY).

"La ciencia es una empresa internacional, y los científicos han demostrado durante mucho tiempo la capacidad de trabajar más allá de las fronteras por el bien común", explica el informe. "Una iniciativa liderada por los Estados Unidos para establecer un Año Lunar Internacional (ILY) puede basarse en los ejemplos históricos de los Años Polares Internacionales (IPY), el Año Geofísico Internacional (IGY) y el Año Espacial Internacional (ISY).

El ILY también puede demostrar cómo se pueden llevar a cabo varias actividades de manera responsable en beneficio y en interés de todas las naciones, incluidos los países en desarrollo, dice el informe, "mientras se mejora la transparencia y se genera confianza y cooperación entre las entidades que viajan a la Luna".

Sobre la base de la herencia de los viajes humanos a la luna entre 1969 y 1972 a través del programa Apolo, el objetivo principal de la NASA es desarrollar una exploración lunar sostenible.

Pero una evaluación del Grupo de Análisis de Exploración Lunar (LEAG) encuentra que los detalles de cualquier campamento base de Artemis son demasiado incompletos.

LEAG se estableció en 2004 para ayudar a la NASA a proporcionar análisis de cuestiones científicas, técnicas, comerciales y operativas en apoyo de los objetivos de exploración lunar y de sus implicaciones para la planificación de la arquitectura lunar y la priorización de actividades en la luna.

"Artemis no será verdaderamente sostenible a menos que incluya una infraestructura de superficie robusta y una estrategia de desarrollo en un solo lugar en la luna para catalizar y permitir actividades comerciales y de exploración. El progreso hasta la fecha en la misión Artemis 3 es alentador, pero los detalles del 'sostenido ' de la campaña de Artemis son nebulosos para la comunidad en general", dice un documento LEAG 2022.

En consecuencia, LEAG instó a la NASA a articular planes para permitir la construcción del campamento base de Artemis "y el establecimiento de una producción de recursos a gran escala para 2030, apoyando así una presencia humana permanente en la superficie lunar y el crecimiento de una vigorosa economía cislunar".

La minería lunar probablemente sea una de las primeras pruebas importantes de los derechos de propiedad espacial, dice Erika Nesvold, autora del nuevo libro "Off-Earth: Ethical Questions and Quandaries for Living in Outer Space" (MIT Press, 2023).

"Si bien el espacio exterior en sí mismo puede ser infinito, los valiosos recursos espaciales a nuestro alcance no lo son, y queda por ver si nuestro sistema de tratados internacionales y leyes nacionales nos guiará hacia la cooperación, la competencia o el conflicto por recursos limitados como el hielo en la luna", dijo Nesvold a Space.com.

El "primero en llegar, primero en ser atendido" es sin duda un modelo atractivo para las empresas con los recursos para llegar primero y los gobiernos nacionales que esperan incentivar y estimular sus propias industrias privadas de minería espacial, agrega Nesvold.

"Pero éticamente, entra en conflicto con el ideal establecido en el Tratado del Espacio Exterior de 1967 de que las actividades en el espacio deben 'realizarse en beneficio y en interés de todos los países, independientemente de su grado de desarrollo económico o científico'". señala Nesvold.

Entonces, ¿cuál es la mejor manera de frenar el conflicto potencial?

"De la misma manera que tenemos que abordar problemas grandes y espinosos como este aquí en la Tierra", responde Nesvold, "con un esfuerzo y previsión deliberados, consultando a todas las partes interesadas, incluidos los países que aún no son capaces de realizar minería lunar". Es necesario considerar seriamente los efectos de las decisiones en las generaciones futuras y en el entorno lunar en sí mismo, "y mucho trabajo duro por parte de los abogados y diplomáticos espaciales".

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Mientras tanto, Pascal Lee de la NASA levanta una bandera de advertencia con respecto a los PSR.

"Creo que todavía es prematuro hablar sobre el agua como recurso en los polos lunares", dice Lee. "Algo se convierte en un 'recurso' solo si es económicamente más barato y menos riesgoso extraerlo en el sitio que importarlo de otro lugar".

Lee señala que con SpaceX Starship, existirá la capacidad de aterrizar más de 100 toneladas métricas de agua limpia, purificada y lista para usar en cualquier lugar de la luna en un solo vuelo.

"Efectivamente, tendrías una torre de agua en la luna, completa con un grifo en la parte inferior, exactamente donde la quieres. Eso costará entre 10 y 10 millones de dólares", dice Lee.

Entonces, la verdadera pregunta: ¿Cuándo 100 toneladas métricas de agua limpia, procesada, extraída en los polos lunares y colocada donde la queremos, costarán menos de unas pocas decenas de millones de dólares?

"Soy optimista sobre nuestro futuro lunar", concluye Lee, "pero, sinceramente, creo que todavía va a pasar mucho, mucho tiempo, si es que llega a pasar. La mayor fuente de agua disponible para la Luna es la Tierra".

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Leonard David es un periodista espacial galardonado que ha estado informando sobre actividades espaciales durante más de 50 años. Actualmente escribe como columnista de Space Insider de Space.com entre sus otros proyectos, Leonard es autor de numerosos libros sobre exploración espacial, misiones a Marte y más, siendo el último "Moon Rush: The New Space Race" publicado en 2019 por National Geographic. También escribió "Mars: Our Future on the Red Planet", publicado en 2016 por National Geographic. Leonard se ha desempeñado como corresponsal de SpaceNews, Scientific American y Aerospace America para AIAA. Recibió muchos premios, incluido el primer Premio Ordway a la excelencia sostenida en la historia de los vuelos espaciales en 2015 en el Simposio en memoria de AAS Wernher von Braun. Puedes conocer el último proyecto de Leonard en su web y en Twitter.

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