El concepto de un artista de 1969 muestra un módulo lunar descendiendo a la superficie de la Luna. Debido a la muy fina atmósfera de la Luna, el escape se expande significativamente y puede permanecer en la atmósfera durante meses. Crédito:NASA / Johnson Space Center
Un nuevo estudio dirigido por científicos del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, muestra que los gases de escape de un módulo de aterrizaje lunar de tamaño mediano pueden extenderse rápidamente alrededor de la Luna y potencialmente contaminar hielos científicamente vitales en los polos lunares.
Simulaciones por computadora de vapor de agua emitido por un 2, 650 libras (1, El módulo de aterrizaje de 200 kilogramos, aproximadamente una cuarta parte de la masa seca del Módulo Lunar Apolo, aterrizó cerca del polo sur de la Luna y mostró que los gases de escape demoran solo unas pocas horas en dispersarse por toda la Luna. Del 30% al 40% del vapor persistió en la atmósfera lunar y en la superficie dos meses después. y aproximadamente el 20% finalmente se congelaría cerca de los polos unos meses después de eso.
Esos resultados, publicado en línea el 11 de agosto en Revista de investigación geofísica :Planetas, muestran que el interés de los investigadores en estudiar los hielos nativos en los cráteres hacia los polos de la Luna (hielos que pueden remontarse a varios miles de millones de años) deberá ser considerado cuidadosamente durante los mayores esfuerzos para devolver a los humanos a la Luna.
Lidiar con los gases de escape de las naves espaciales en la Luna no es un problema nuevo. Los investigadores apreciaron este problema durante las misiones Apolo de la NASA en los años 60 y 70, cuando desarrollaron los primeros modelos para predecir la propagación de los gases de escape por la atmósfera lunar y la contaminación de la superficie.
"El escape durante la misión Apolo no complicó las mediciones de la misma manera que podría hacerlo ahora, "dijo Parvathy Prem, investigador de APL y autor principal del estudio.
Simulación que muestra cómo el vapor de agua del escape de un módulo de aterrizaje se propaga por la atmósfera de la Luna (tonos de azul y rojo, con tonos más cálidos siendo más densos) y en toda su superficie (tonos de púrpura, con tonos más claros siendo más densos) en 24 horas. El escape de un lugar de aterrizaje cerca del polo sur de la Luna tarda solo unas pocas horas en extenderse al otro polo. Crédito:Johns Hopkins APL
Durante la era de Apolo, la mayor parte del interés estaba en recolectar muestras lunares. Si bien eso sigue siendo cierto hoy en día, El descubrimiento más reciente de hielos conservados en cráteres permanentemente en sombra cerca de los polos lunares ha cambiado el interés científico hacia la comprensión del origen y la dispersión del agua y otras moléculas volátiles en la superficie de la Luna y en su delgada atmósfera.
"Estos son algunos de los únicos lugares donde podemos encontrar rastros del origen del agua en el sistema solar interior, "Dijo Prem. Leer ese registro requiere medir la composición de esos hielos, así como sus diversos isótopos para deducir de dónde probablemente vinieron y cómo pudieron haber llegado allí. Los gases de escape congelados de la exploración robótica o humana que se acumulan en esos hielos podría confundir esas medidas, incluso si el módulo de aterrizaje aterriza a cientos de millas de distancia.
"Lo interesante del trabajo de Parvathy es que muestra muy bien que el efecto, aunque pequeño y temporal, es global, "dijo Dana Hurley, científico planetario de APL y coautor del estudio.
Las organizaciones espaciales pueden esperar que los gases volátiles cubran significativamente la superficie lunar a más de 60 millas (100 kilómetros) del lugar de aterrizaje.
El escape de residuos eventualmente se desvanece, pero Hurley señala que los planes actuales para la exploración lunar humana significan que sucederá con más frecuencia y con módulos de aterrizaje mucho más pesados.
Imagen que muestra la distribución de los hielos superficiales (representados como puntos azules) en el polo sur de la Luna (izquierda) y el polo norte (derecha), detectado por el instrumento Moon Mineralogy Mapper de la NASA. La escala de grises de esta imagen muestra la temperatura, con más oscuro siendo más frío, mostrando que los hielos se concentran en los lugares más oscuros y fríos, las sombras del cráter. Crédito:NASA
"Los resultados de este estudio impulsan la necesidad crítica de realizar la investigación que queremos hacer sobre la atmósfera lunar y los depósitos volátiles mientras son relativamente prístinos". "Dijo Hurley.
Prem advierte que el modelo no es infalible. Entre sus limitaciones más destacadas está que asume el grado en que el agua interactúa y se "adhiere" a la superficie lunar. lo cual aún es incierto pero de gran interés para comprender la facilidad con la que se transporta el agua alrededor de la Luna. El modelo también rastrea solo el vapor de agua, que comprende aproximadamente un tercio de la composición de los gases de escape de la mayoría de los módulos de aterrizaje. Otras moléculas de escape, como el hidrógeno, amoniaco y monóxido de carbono, puede comportarse de manera diferente y tal vez persistir aún más.
El trabajo de seguimiento debe incluir medir la cantidad de gases de escape que hay alrededor de la Luna durante y después de futuros aterrizajes, Prem dijo:lo que ayudaría a concretar una respuesta a cuánto "se adhieren" estos gases de escape a la superficie. "Pero también sugeriría que modelar y monitorear el destino de los gases de escape debería ser una parte rutinaria del desarrollo y planificación de la misión lunar".
Las conversaciones sobre la mitigación de los gases de escape acaban de comenzar, Prem explicó.
En Enero, La NASA finalizó 16 cargas útiles de demostración de ciencia y tecnología que había seleccionado para ser entregadas a la Luna a través del programa Artemis. incluyendo las Alteraciones de la Exosfera de la Superficie por Landers (SEAL), un instrumento que investigará la respuesta química de la superficie lunar durante un aterrizaje, así como cualquier contaminante que pueda haber sido inyectado.
"Ya sea que tengamos la intención o no, vamos a hacer este experimento de traer gases de escape con nosotros, "Dijo Prem. Ahora es cuestión de decidir cómo lidiamos con ellos.
