Más de 50 años después, Estados Unidos retoma su intención de explorar la Luna. El objetivo es más grande que mostrar la supremacía de un país o ganar una guerra “fría”: es afianzar un paso más hacia la exploración del universo profundo o translunar
Por Claudia Camacho-Zuñiga*
A diario experimentamos la Física. Nuestro organismo ha evolucionado para adaptarse al entorno y, cuando esto ha sido insuficiente, hemos diseñado tecnologías para habitar los diversos ecosistemas terrestres. Percibimos la intensidad de las fuerzas de atracción de la gravedad y las interacciones electromagnéticas como parte de la cotidianeidad… en este planeta.
¿Qué pasa más allá de nuestra atmósfera? ¿Cómo es la Física fuera del planeta Tierra? Afortunadamente, nuestro conocimiento nos permite predecir con cierta precisión los fenómenos como para llegar a explorar esos confines.
En 1969 el primer hombre pisó el suelo lunar. Un hecho histórico relevante, resultado de una larga travesía y un desarrollo científico y tecnológico “gigante”—como lo dijo Neil Armstrong. Se requirió desde vencer la gravedad y “arrancarle” una masa de 2,900,000 kg hasta diseñar nuevos materiales y dispositivos.
El primer gran reto fue impulsar el Apolo 11 con suficiente potencia para escapar a la gravedad terrestre. Consideremos al ave voladora más grande del mundo: el cóndor andino con apenas 15 kg, requiere una envergadura de hasta 3.3 m. Es más, la mayor parte del tiempo que pasa en el aire se encuentra planeando; volar requiere mucha energía. La pesada carga que incluía a la tripulación, equipo y combustible del Apolo 11 tuvo que ser lanzada mientras se perdían varias secciones del cohete. Esta separación de la nave en módulos permitió a la cápsula lunar descender y despegar con un peso mucho más ligero, aproximadamente 15,000 kg.
En más de una ocasión hemos disfrutado de una bocanada de aire fresco y conocemos los costos de mantener climatizada una habitación. Consideremos ahora crear un ambiente que pudiera mantener a la tripulación con vida. Apolo 11 requirió sistemas de control avanzado para proveer oxígeno, remover el dióxido de carbono, así como para regular la presión y la temperatura. Estando en la Tierra, estos requerimientos se deben al cuidadoso equilibrio entre sistemas bióticos y abióticos; sin embargo, mantener artificialmente estas condiciones es muy complicado, incluso en un volumen mucho más pequeño que un planeta, como una nave espacial.
En lo referente a los materiales, los últimos años hemos sido testigos de los altos precios del litio, debido a su escasez y alto costo de procesamiento. ¡Imaginemos ahora los costos de inventar y producir nuevos materiales! El Apolo 11 utilizó materiales muy ligeros pero muy resistentes a la radiación y a los grandes esfuerzos mecánicos (como el Mylar), materiales estables a muy altas temperaturas (como el Kapton o el Inconel), además de sistemas electrónicos que resistieran las vibraciones y las condiciones del espacio exterior.
Definitivamente, el programa Apolo fue el resultado de múltiples avances en áreas de física, matemáticas, computación e ingeniería, y a su vez impulsó otros más. A pesar de ello, los costos eran demasiados para ser sostenibles por un solo gobierno y el programa fue reemplazado por otros, como el Space Shuttle y la colaboración en la Estación Espacial Internacional.
Más de 50 años después, Estados Unidos retoma su intención de explorar la Luna. El objetivo es más grande que mostrar la supremacía de un país o ganar una guerra “fría”: es afianzar un paso más hacia la exploración del universo profundo o translunar.
El programa Artemisa busca establecer una base lunar sostenible para acortar en el mediano o largo plazo el camino hacia Marte. Antes de futuras misiones de alunizaje, Artemisa II probará el funcionamiento de su sistema de lanzamiento espacial y de su nave espacial, denominada Orión. Esta misión tripulada sobrevolará la Luna y regresará a Tierra sin alunizar, en contraste con Apolo 11, 12, 14, 15, 16 y 17.
Al estar miles de kilómetros por encima de la superficie lunar en su lado oculto, Artemisa II establecerá un récord de lejanía respecto a la Tierra. Su tecnología también implicará la separación del cohete en diversas secciones durante el ascenso, la generación de las condiciones ambientales terrestres en un sistema cerrado y el uso de nuevos materiales o compuestos. El conocimiento humano generalmente se construye sobre el anterior. De esta manera, Artemisa incorpora a lo aprendido en la misión Apolo avances significativos en las tecnologías aeroespaciales y de la información y telecomunicaciones.
Revisemos los avances en poder computacional. La computadora de guía del Apolo 11 era menos potente que una calculadora científica básica. Por su parte, la computadora de vuelo de la nave Orión posee una capacidad de procesamiento y presentación de información muy superior a la del sistema Apolo. La empresa privada de tecnología de defensa y aeroespacial que construyó la nave utilizó procesadores similares a los del Boeing 787.
Las diferencias en potencia computacional también se reflejan en la cantidad de datos que pueden analizarse para monitorear y asegurar el funcionamiento de todos los sistemas de la misión. Externamente, esto se puede percibir en el panel de control: el Apolo 11 tenía un tablero principalmente analógico lleno de centenas de botones e interruptores. El tablero de Orión tiene tres pantallas digitales y, aunque aún cuenta con algunos botones e interruptores, su función es principalmente de respaldo.
Orión automatiza muchas maniobras y, durante la mayor parte del trayecto, vuela con apoyo del piloto a varias veces la velocidad del sonido. Además, Artemisa II incluye pruebas explícitas de pilotaje manual en maniobras de proximidad (durante la separación del cohete o en ejercicios de acoplamiento para futuras misiones), para validar el control humano directo.
Sin referencias geográficas, orientarnos en mar abierto es todo un reto para un inexperto en navegación marítima. ¿Cómo entonces se pueden orientar los astronautas en el espacio exterior? La respuesta es similar a como lo hace un marino en altamar: utilizando un sextante. Este instrumento aplica geometría, óptica y astronomía para hallar la ubicación precisa del navegante; sin embargo, en el caso de viajes espaciales debe complementarse con numerosos cálculos y tecnologías de comunicación altamente eficientes.
La misión Apolo 11 navegaba mediante instrumentos inerciales, observaciones con sextante y telescopios, y el seguimiento desde la base de control en Houston. Por su parte, Artemisa II utiliza rastreadores de estrellas, aviónica moderna y soporte de red para el espacio profundo, resultando en un sistema de navegación más automatizado. Esto es posible gracias al equipo de cómputo a bordo y a un sistema de comunicaciones más eficiente.
La comunicación de los aviones con las torres de control de los aeropuertos es fundamental para coordinar con seguridad los aterrizajes y despegues. Esto es aún más importante para viajes al espacio exterior, donde la información se transmite mediante ondas electromagnéticas. Artemisa II incorpora luz láser, además de la radiofrecuencia utilizada en el Apolo 11, con capacidades de comunicación ópticas bidireccionales de alta velocidad.
En lo referente al sol, todos hemos experimentado en mayor o menor grado los efectos de la luz solar, mediados por los bloqueadores solares y siempre protegidos por la atmósfera y su capa de ozono. Fuera de la magnetósfera terrestre, toda la nave espacial está en riesgo de daños severos por radiación, incluso amenazando la vida de los astronautas en caso de eventos solares extraordinarios. En prevención, Orión tiene mayor protección contra la radiación, tanto cósmica como solar, y un sistema de dosimetría y monitoreo continuo que avisaría a los astronautas cuándo resguardarse en caso necesario.
Una sección fundamental de la nave Orión es el Módulo Europeo de Servicio, una unidad de soporte y propulsión acoplada a la parte trasera del módulo de tripulación. Esta sección despliega paneles solares después del ascenso, almacena propelentes y consumibles (como agua, oxígeno y nitrógeno) para soportar la vida humana y utiliza diversos motores para controlar la propulsión y dirección de la nave.
Notablemente, la misión Artemisa II es un hito de colaboración internacional: por primera vez la Agencia Espacial Europea colabora en la construcción de una nave espacial tripulada estadounidense para explorar el espacio profundo; en la investigación científica llevada a cabo durante la misión espacial colaborarán equipos de Alemania, Corea del Sur, Arabia Saudita y Argentina, y entre los astronautas estará un miembro de la Agencia Espacial Canadiense.
En estas palabras he mencionado algunos de muchos de los retos y logros tecnológicos asociados a esta nueva etapa de la historia de la exploración espacial. Muchos avances se han quedado fuera, como la sustitución de los combustibles fósiles o el aprovechamiento de la gravedad lunar y terrestre para el regreso de la nave a la Tierra. Invito al lector a extrapolar nuestra lógica de la física cotidiana y a extender los límites de su conocimiento.
En algún momento histórico, nuestros ancestros debieron desplazarse hacia regiones desconocidas, grandes científicos decidieron dar rienda suelta a su curiosidad e inventores exitosos intentaron alternativas no convencionales. Hoy, con Artemisa II, se abre la posibilidad no solo de “apuntar a la Luna”, sino de utilizarla para apuntar más allá. Se abrirá “un universo de posibilidades” y en algunas de ellas existe un mejor futuro para todas y todos.
*Profesora en la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Santa Fe; investigadora en el Institute for the Future of Education; y firme creyente de que el conocimiento en ciencias básicas es clave para la ciudadanía responsable y para cocrear un mejor futuro.