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Así es cómo los astronautas construirán carreteras en la Luna

Cuando los astronautas regresen a la superficie lunar, probablemente conducirán más que caminar, pero para mantener a raya el polvo lunar necesitarán carreteras. Un proyecto de la ESA, publicado hoy en Nature Scientific Reports, probó la creación de superficies aptas para circular fundiendo polvo lunar simulado con un potente láser.

Con la civilización vienen las carreteras, y eso será especialmente cierto en la Luna, sólo para mantener alejado el polvo. El polvo lunar es ultrafino, abrasivo y pegajoso. En la era Apolo, el polvo obstruyó los equipos y erosionó los trajes espaciales .

En particular, cuando el vehículo lunar Apolo 17 perdió su guardabarros trasero, el vehículo quedó tan cubierto de polvo levantado que amenazó con sobrecalentarse, hasta que los astronautas improvisaron una solución utilizando mapas lunares reciclados. De hecho, el rover Lunokod 2 de la Unión Soviética murió por sobrecalentamiento cuando su radiador quedó cubierto de polvo.


La nave espacial Surveyor 3 recibió la visita de los astronautas del Apolo 12 Charles Conrad Jr. y Alan L. Bean, quienes tomaron esta foto el 20 de noviembre de 1969. Crédito: NASA

El módulo de aterrizaje Surveyor 3 quedó cubierto de polvo cuando el módulo lunar Apolo 12 aterrizó a unos 180 m de distancia. Los modelos actuales de la NASA sugieren que cuando los módulos de alunizaje aterrizan, las columnas de sus propulsores podrían desalojar toneladas de polvo, adhiriéndose potencialmente a las superficies del módulo de aterrizaje y cubriendo toda la vecindad del aterrizaje.

La respuesta más práctica es mantener el polvo a raya pavimentando áreas de actividad en la Luna, incluidas carreteras y plataformas de aterrizaje. La idea de derretir arena para hacer carreteras se propuso por primera vez para la Tierra en 1933.


Crédito: Consorcio PAVER

El proyecto PAVER (Pavimentando el camino para la sinterización de regolito en grandes áreas) de la ESA investigó la viabilidad de este mismo enfoque para la construcción de carreteras lunares, dirigido por el Instituto BAM de Investigación y Ensayo de Materiales de Alemania con la Universidad de Aalen en Alemania, el Grupo de Sistemas LIQUIFER en Austria y la Universidad Clausthal de Alemania. de Tecnología , con el apoyo del Instituto de Física de Materiales en el Espacio del Centro Aeroespacial Alemán, DLR .

El consorcio PAVER utilizó un láser de dióxido de carbono de 12 kilovatios para fundir polvo lunar simulado en una superficie sólida vítrea, como forma de construir superficies pavimentadas en la cara de la Luna.


Imagen realizada durante las pruebas. Láser derritiendo polvo lunar. Crédito: Consorcio PAVIMENTADORA

“Durante proyectos anteriores de utilización de recursos in situ , incluida la construcción de ladrillos utilizando calor solar concentrado en espejos , hemos estado observando el derretimiento de la superficie limitado a puntos de fusión relativamente pequeños, desde unos pocos milímetros hasta un par de centímetros de diámetro. Para construir carreteras o pistas de aterrizaje se necesita un punto focal mucho más amplio para poder escanear un área muy amplia en una escala de tiempo práctica”.


Derritiendo un patrón triangular en regolito. Crédito: PAVER Consortium

En las instalaciones instaladas en la Universidad Tecnológica de Clausthal, el consorcio logró un tamaño de mancha de 5 a 10 cm.

A través de prueba y error, idearon una estrategia utilizando un rayo láser de 4,5 cm de diámetro para producir formas geométricas triangulares con centro hueco de aproximadamente 20 cm de ancho. Estos podrían entrelazarse para crear superficies sólidas en grandes áreas de suelo lunar que podrían servir como caminos o pistas de aterrizaje.

Advenit añade: “En realidad, resultó más fácil trabajar con regolito con un tamaño de punto mayor, porque a escala milimétrica el calentamiento produce bolas fundidas que la tensión superficial dificulta su agregación. El haz más grande produce una capa estable de regolito fundido que es más fácil de controlar.

“El material resultante es parecido al vidrio y quebradizo, pero estará sujeto principalmente a fuerzas de compresión hacia abajo. Incluso si se rompe, podemos seguir usándolo y reparándolo según sea necesario”.


Una sola capa fundida tiene aproximadamente 1,8 cm de profundidad. Crédito: PAVER Consortium

El equipo descubrió que recalentar una pista enfriada puede provocar que se agriete, por lo que pasaron a geometrías que implicaban cruces mínimos. Una única capa fundida tiene aproximadamente 1,8 cm de profundidad; Las estructuras construidas y las carreteras pueden estar compuestas de varias capas, dependiendo de las fuerzas de carga requeridas.

Jens Günster, director de la división de procesos de fabricación multimaterial de BAM, explica: “Sólo se pueden alcanzar unas profundidades de fusión tan elevadas para producir estructuras masivas mediante grandes puntos láser”.

El equipo estima que en 115 días se podría construir una pista de aterrizaje de 100 metros cuadrados con un espesor de 2 cm de material denso.

Este proyecto se originó a partir de una convocatoria de ideas realizada por el elemento Descubrimiento de las Actividades Básicas de la ESA a través de la Plataforma de Innovación en Espacio Abierto (OSIP).

Este buscaba ideas de investigación relacionadas con la fabricación y la construcción fuera de la Tierra.


Concepto artístico de pista de alunizaje con astronauta europeo a la derecha y modulo de alunizaje en el centro. Crédito: ESA

La llamada fue atendida nada menos que 69 veces. De ellas, se han implementado un total de 23 ideas, según una evaluación realizada por un panel de expertos de la ESA, que calificaron las ideas según su novedad.

“Esta convocatoria inicial ha sido una inversión eficaz desde nuestro punto de vista”, señala Advenit, “ha abierto múltiples vías prometedoras para la investigación de seguimiento”.

Este proyecto es parte del programa de exploración Terrae Novae de la Agencia Espacial Europea que, tiene como objetivo enviar a seres humanos a explorar el Sistema Solar empezando por la Luna y Marte.

Foto de la portada: El astronauta Gene Cernan conduciendo el vehículo lunar, con el módulo lunar Apolo 17 al fondo. Crédito: NASA AS17-141-21512HR

Referencia: texto traducido de la publicación original en esa.int

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