En el flanco norte de color óxido de uno de los volcanes más grandes de la Tierra, un instrumento del tamaño de una mochila monitorea nuestra atmósfera y, al mismo tiempo, ayuda a preparar el escenario para una posible exploración humana de otros mundos.

Diseñado y construido en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, el instrumento rastrea los niveles de metano y dióxido de carbono, dos gases cruciales para estudiar la química de la atmósfera terrestre. Portátil y casi autónomo, la unidad podría representar el comienzo de una red global de bajo costo para proporcionar monitoreo atmosférico incluso en lugares de difícil acceso.

Recientemente, un equipo de Goddard desplegó el instrumento para pruebas de campo en lo alto de Mauna Loa, en una región remota considerada un sitio analógico para Marte. Allí, el instrumento está siendo mantenido por la tripulación que vive en el hábitat conocido como HI-SEAS, abreviatura de Hawai'i Space Exploration Analog and Simulation, un proyecto financiado por la NASA y dirigido por la Universidad de Hawai'i en Manoa para ayudar a prepararse para la posibilidad de misiones de larga duración en las superficies de otros planetas o lunas.

"La asociación con HI-SEAS nos brinda una oportunidad única de probar el rendimiento de nuestro instrumento y, al mismo tiempo, para ayudar a capacitar al equipo para mantener y operar equipos en condiciones desafiantes similares a las que enfrentarían los exploradores, "dijo la científica de Goddard Emily Wilson, quien desarrolló el instrumento.

Llamado el radiómetro heterodino láser miniaturizado, o mini-LHR, el instrumento mide la cantidad total de metano y dióxido de carbono en la columna atmosférica, que es esencialmente una línea recta desde el suelo hasta la parte superior de la atmósfera. El sistema es pasivo recogiendo solo la luz del sol, y nada sale de la unidad, ni siquiera la luz perdida. El instrumento tiene sensibilidades tan bajas como 1 parte por millón para el dióxido de carbono y 10 partes por mil millones para el metano.

Dentro de la unidad, la luz del sol se mezcla con un rayo láser en una técnica similar a la forma en que funciona un receptor de radio FM. En lugar de una antena, el instrumento está equipado con un telescopio. Para aumentar su sensibilidad a señales débiles, el mini-LHR lleva un diminuto láser infrarrojo, como los que se utilizan en las telecomunicaciones.

Los gases atmosféricos se identifican por la absorción de luz en longitudes de onda infrarrojas particulares; el patrón de cada gas es tan único como una huella dactilar. Ahora, el instrumento monitorea el dióxido de carbono y el metano, pero podría configurarse para rastrear el monóxido de carbono y el vapor de agua, así como.

Jacob Bleacher de Goddard, un geólogo planetario que colabora con Wilson, imagina un momento en el que instrumentos como este podrían desplegarse en la superficie de otro mundo.

"Prevemos la necesidad de paquetes de instrumentos diseñados para el monitoreo ambiental en y alrededor de los sitios de aterrizaje humanos en Marte u otras superficies planetarias, ", dijo Bleacher." Para preservar nuestra capacidad de realizar investigaciones en esos lugares, necesitaremos establecer cómo era el medio ambiente antes de la llegada de los humanos y monitorearlo durante todo el tiempo que los humanos estén presentes ".

Wilson se asoció con Bleacher para desarrollar un protocolo para entrenar a la tripulación de HI-SEAS en el uso del mini-LHR. Bleacher también llevará a cabo estudios de seguimiento para evaluar la efectividad del entrenamiento HI-SEAS.

La parte desafiante de la capacitación fue que el equipo de Wilson no pudo reunirse ni hablar con el equipo de HI-SEAS en persona. Eso es porque la misión de hábitat de 8 meses requiere que la tripulación viva en el tipo de confinado, estilo de vida reglamentado que los futuros astronautas de Marte podrían experimentar. Realizan investigación científica y trabajo de campo geológico mientras gestionan cuidadosamente su consumo de alimentos, agua y energía. El equipo de seis personas come, duerme y trabaja en una cúpula que tiene aproximadamente 1, 200 pies cuadrados de superficie, el equivalente aproximado de un apartamento de dos habitaciones.

El equipo realiza todas las comunicaciones por correo electrónico, con mensajes con un retraso de 20 minutos para simular el tiempo de viaje entre la Tierra y Marte, oa través de un enlace de video similar al utilizado para la Estación Espacial Internacional. Siempre que la tripulación salga del hábitat, usan trajes de cuerpo entero, incluidos cascos y guantes.

La decisión de no capacitar al equipo de HI-SEAS para operar el mini-LHR antes de que comenzara su misión fue intencional.

"Las estancias humanas de larga duración en Marte probablemente involucrarán situaciones en las que la tripulación querría usar el hardware disponible para ellos de nuevas formas o para nuevos propósitos, "dijo Bryan Caldwell, el director del proyecto HI-SEAS. "La formación adicional debería realizarse de forma remota en una situación como esa".

Al menos una vez a la semana ahora, los miembros del equipo se visten y recorren un cuarto de milla a través de una extensión de lava solidificada sembrada de rocas para verificar el instrumento de Wilson y descargar los datos en una tarjeta de memoria. Para que sea posible hacerlo con guantes voluminosos, A. J. DiGregorio, un miembro del equipo de Wilson, equipado la unidad con una pantalla táctil y un lápiz, similar a los blocs de firmas que se utilizan en las líneas de pago en las tiendas.

Después de la EVA, o actividad extravehicular, está hecho, los miembros del equipo regresan al hábitat y cargan los datos para compartirlos con el equipo de Wilson. Hasta aquí, Wilson está satisfecha con los datos que ha visto, y pronto comenzará a comparar las lecturas con otros conjuntos de datos, como las mediciones de dióxido de carbono que se han realizado en Mauna Loa desde 1958.

Mientras tanto, El equipo de Wilson continúa enfocándose en miniaturizar los componentes del mini-LHR. Su objetivo es implementar una red de instrumentos, primero en la Tierra y luego, bien, incluso el cielo no es el límite.