Este estudio, disponible en arXiv servidor de preimpresión, tiene el potencial de ayudar a los científicos y futuros astronautas lunares a mantener una comunicación constante entre la Tierra y la Luna, ya que la cara oculta de la Luna siempre está de espaldas a la Tierra debido a que la rotación de la Luna está casi completamente sincronizada con su órbita alrededor de la Tierra.

Aquí, Universe Today analiza esta investigación con el Dr. Gunes Karabulut Kurt, profesor asociado en IEEE Polytechnique Montréal y coautor del estudio, sobre la motivación detrás del estudio, los resultados significativos, la investigación de seguimiento y las implicaciones para WPT. Entonces, ¿cuál fue la motivación detrás de este estudio?

"Esta investigación está motivada por el objetivo de superar los desafíos logísticos y técnicos asociados con el uso de cables tradicionales en la superficie de la luna", dice el Dr. Kurt a Universe Today. "Tender cables sobre la superficie rugosa y polvorienta de la Luna provocaría constantes problemas de mantenimiento y desgaste, ya que el polvo lunar es muy abrasivo. Por otro lado, transportar grandes cantidades de cables a la Luna requiere una cantidad significativa de combustible, lo que aumenta considerablemente el los costos de la misión."

Para el estudio, los investigadores utilizaron una gran cantidad de cálculos y modelos informáticos para determinar si uno, dos o tres satélites son suficientes dentro de una órbita de halo EMLP-2 para mantener una cobertura constante de la cara oculta de la Luna (LFS) y la línea de visión. con la Tierra. A modo de contexto, EMLP-2 está ubicado en el lado oculto de la luna con la órbita del halo perpendicular (o lateral) a la órbita de la luna. Los cálculos involucrados en el estudio incluyeron las distancias entre cada satélite, los ángulos de antena entre los satélites y el receptor de superficie, la cantidad de cobertura de superficie del LFS y la cantidad de potencia transmitida entre los satélites y las antenas de superficie del LFS. Entonces, ¿cuáles fueron los resultados más significativos de este estudio?

El Dr. Kurt le dice a Universe Today que sus modelos concluyeron que tres satélites en una órbita de halo EMLP-2 y operando a distancias iguales entre sí podrían "lograr un envío continuo de energía a una antena óptica receptora en cualquier lugar del lado opuesto de la Luna" manteniendo al mismo tiempo el 100 por ciento de LFS. Cobertura y línea de visión con la Tierra. "Aparte del esquema de triple satélite que proporciona cobertura completa LFS continua, incluso una configuración de dos satélites proporciona cobertura completa durante el 88,60% de un ciclo completo alrededor de la órbita del halo EMLP-2", añade el Dr. Kurt.

En cuanto a la investigación de seguimiento, el Dr. Kurt le dice a Universe Today:"Nuestros estudios futuros se centrarán en modelos de recolección y transmisión más complejos para acercarnos a la realidad. Por otro lado, un enfoque que tenga en cuenta la naturaleza irregular del polvo lunar y la variación en su densidad debido a factores ambientales como el ángulo subsolar y otros. En el futuro, si la investigación en este campo continúa, explorar esto experimentalmente con simuladores de polvo lunar y láseres."

Este estudio se produce mientras la NASA se prepara para enviar astronautas a la luna por primera vez desde 1972 con el programa Artemis, cuyo objetivo será llevar a la primera mujer y persona de color a la superficie lunar. Con el éxito de la misión Artemis 1 en noviembre de 2022, que consistió en una cápsula Orion sin tripulación orbitando la luna, la NASA actualmente apunta a septiembre de 2025 para su misión Artemis 2, que está programada para ser una misión de 10 días con tripulación de 4 personas utilizando la cápsula Orion para un sobrevuelo lunar, cuyo objetivo será realizar una verificación completa de los sistemas de la cápsula Orion. Por tanto, ¿qué implicaciones puede tener este estudio para las próximas misiones Artemisa o cualquier futura exploración humana de la luna?

"Los hallazgos tienen implicaciones para el diseño de sistemas de transmisión de energía en la Luna", dice el Dr. Kurt a Universe Today. "Una mejor comprensión de los disruptores de la transmisión inalámbrica, como el polvo lunar, puede conducir al desarrollo de sistemas más eficientes y confiables para impulsar las misiones e infraestructura lunares, incluidas aquellas relacionadas con el programa Artemis y futuros esfuerzos de exploración humana".

Si tiene éxito, a Artemis 2 le seguirá Artemis 3 en septiembre de 2026, que también estará formado por una tripulación de 4 personas con dos tripulantes que aterrizarán en la superficie lunar y una duración aproximada de la misión de 30 días. A esto le seguirán Artemis 4, Artemis 5 y Artemis 6, que actualmente están programados para septiembre de 2028, septiembre de 2029 y septiembre de 2030, respectivamente, y cada misión aumentará tanto en el número de astronautas que aterrizan en la superficie lunar como en las expectativas previstas. también entregas de módulos de hábitat lunar y vehículos lunares.

"Además, la misión Artemis tiene como objetivo el polo sur lunar para sus lugares de aterrizaje", dice el Dr. Kurt a Universe Today. "Esta región es de particular interés debido a la presencia de picos de luz eterna (PEL), que reciben luz solar casi continua, y regiones permanentemente sombreadas (PSR), que son sitios potenciales para recursos como el hielo de agua. Estas condiciones contrastantes son ideales para la aplicación de la transmisión de energía inalámbrica (tecnología de emisión de energía láser), que podría proporcionar un suministro de energía continuo en áreas sombreadas transmitiendo energía de forma inalámbrica desde regiones iluminadas."

La razón por la que existen estos PSR se debe a la baja oblicuidad de la luna, o inclinación axial, que según el estudio es de 6,68 grados. Por contexto, la oblicuidad de la Tierra es de 23,44 grados. Esto significa que hay áreas, y específicamente cráteres, en los polos norte y sur de la Luna que no reciben luz solar, de ahí el nombre de "regiones permanentemente sombreadas". Como señaló el Dr. Kurt, estos PSR podrían albergar depósitos de hielo de agua dentro de estos cráteres profundos y oscuros que los astronautas podrían utilizar como agua, combustible y otras necesidades.

Las misiones Artemis planean llevar no solo astronautas a la superficie lunar, sino también un hábitat y vehículos lunares con el objetivo de establecer una presencia humana permanente en la Luna. Esto brindará oportunidades para demostrar nuevas tecnologías espaciales que pueden usarse tanto para la exploración lunar como para futuras misiones humanas a Marte, que son parte de la arquitectura Luna-Marte de la NASA.

"Las misiones actuales planean reutilizar tecnología probada en la Tierra", le dice el Dr. Kurt a Universe Today. "Esta mentalidad puede socavar el enfoque de diseño de cielo azul, donde se anima a los investigadores a pensar libremente, explorar ideas creativas y ampliar los límites de lo que es posible sin estar confinados por limitaciones como requisitos específicos del proyecto o compatibilidad con versiones anteriores. En nuestro trabajo pretendemos incluir aspectos de multifuncionalidad, que no son una necesidad para aplicaciones terrestres pero que pueden resultar esenciales para futuras misiones espaciales."