Las columnas de cohetes de un módulo de aterrizaje que intenta aterrizar cerca del polo sur lunar podrían perturbar los depósitos de hielo de agua allí, complicando potencialmente futuras misiones que busquen estos recursos congelados, según un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Los investigadores crearon un modelo informático para comprender mejor cómo la columna del cohete del módulo de aterrizaje interactuaría con varios tipos de terreno y depósitos de hielo en el polo sur lunar, donde la luz del sol nunca llega al fondo de los cráteres y otras estructuras similares. Se sabe que estas regiones permanentemente sombreadas, o PSR, son bastante frías, y se teoriza que muchas contienen depósitos poco profundos de hielo de agua que los futuros astronautas podrían utilizar como fuente de agua potable, propulsor de cohetes y oxígeno.
"Lo que encontramos fue muy sorprendente:al intentar aterrizar de forma segura en los PSR, algunos cohetes podrían expulsar inadvertidamente material eyectado y alterar tanto la superficie que impide que instrumentos como el instrumento Diviner del Lunar Reconnaissance Orbiter vean con suficiente claridad como para determinar el cantidad real de hielo de agua presente en los PSR", dice Paul Hayne, profesor del Departamento de Ciencias Marinas, Terrestres y Atmosféricas del Estado de Carolina del Norte y autor principal de un artículo que describe la investigación.
Las muestras lunares traídas por las misiones Apolo contenían hasta un 1% de agua, pero se recolectaron en regiones de latitudes bajas que habrían estado expuestas al calor y, por lo tanto, se habrían secado significativamente durante los miles de millones de años transcurridos desde que se formaron. En regiones permanentemente sombreadas, los científicos creen que el hielo de agua podría conservarse mucho más cerca de la superficie lunar.
El agua y otros volátiles están actualmente bajo un estrecho escrutinio por parte de la NASA, que ha identificado los PSR lunares como un objetivo de alta prioridad para misiones robóticas y potencialmente tripuladas. Por ejemplo, la próxima misión polar robótica Artemis III enviará un rover al cráter Shackleton, una de las regiones más frías y permanentemente sombreadas del polo sur, para recopilar información sobre la distribución del hielo de agua.
"Comprender la naturaleza y distribución del hielo de agua en los polos lunares es extremadamente importante porque podría informar la selección y las operaciones de los lugares de aterrizaje de las naves espaciales, la utilización futura de recursos in situ, los posibles descubrimientos científicos y el uso y exploración final de estas regiones frías y oscuras", Hayne dice.
Hayne y ex Ph.D. El estudiante y coautor Paul Byrne, ahora profesor de la Universidad de Washington en St. Louis, ejecutó su modelo informático en diferentes escenarios en cinco posibles sitios de aterrizaje de Artemisa. Los diferentes escenarios iban desde superficies rocosas duras y sin hielo hasta aquellas que contenían hasta un 60% de hielo en la capa superior del regolito. También modelaron dos motores de cohetes hipotéticos utilizando diferentes niveles de combustible y empuje.
La columna de escape del cohete vaporizaría el hielo de agua cerca del módulo de aterrizaje, creando grandes nubes de vapor. Estas nubes podrían extenderse cientos de metros hacia abajo y cientos de metros sobre la superficie, ocultando efectivamente cualquier dato que los instrumentos de mapeo de superficie podrían haber visto de otro modo. Sin embargo, los modelos del equipo también mostraron que un motor más eficiente podría reducir el tamaño de las nubes de vapor, permitiendo observaciones de la superficie más claras.
"A medida que regresamos a la Luna, es importante tener una idea precisa de la ubicación y abundancia de los depósitos de hielo lunar para poder planificar en consecuencia futuras misiones", dice Byrne. "Y necesitamos poder operar con un impacto mínimo en estos PSR, algunos de los entornos más prístinos de nuestro sistema solar, para garantizar que no perturbemos su valor científico como laboratorios para comprender el clima pasado y la ubicación del agua en el planeta. Luna."
"Evaluación de la detección de hielo de agua en regiones lunares permanentemente sombreadas mediante la desgasificación del módulo de aterrizaje durante las operaciones de descenso y ascenso", Paul O. Hayne, Paul K. Byrne, Journal of Geophysical Research, DOI:10.1029/2021JE007018.
