La luna será un destino popular para programas espaciales en todo el mundo en los próximos años.
Para 2025, la NASA Artemisa III La misión llevará a los primeros astronautas (“la primera mujer y la primera persona de color”) a la superficie lunar por primera vez desde el final de la Era Apolo, hace más de cincuenta años.
A ellos se unirán múltiples agencias espaciales, según el Acuerdos de Artemisa, que enviará a la superficie lunar a astronautas europeos, canadienses, japoneses y de otras nacionalidades. A estos les seguirán en poco tiempo los taikonautas (China), los cosmonautas (Rusia) y los viomanautas (India), quienes llevarán a cabo investigaciones y exploraciones igualmente lucrativas.
Tener instalaciones en órbita de la Luna, como el Campamento Base Artemisa, la Estación Internacional de Investigación Lunar y otras, permitirá todo tipo de investigación científica que no es posible en la Tierra o en la órbita terrestre.
Esto incluye la radioastronomía, que estaría libre de interferencias terrestres en la cara oculta de la Luna y sería lo suficientemente sensible como para detectar luz de períodos cosmológicos previamente inexplorados. Este es el propósito de un proyecto pionero conocido como Experimento electromagnético de la superficie lunar: noche (LuSEE-Night) que partirá hacia la Luna el próximo año y pasará los próximos 18 meses escuchando el cosmos!
Esto llevó a que el Universo se volviera transparente a la luz y, por tanto, visible para nuestros instrumentos actuales. Pero dado que las primeras estrellas y galaxias se formaron durante la Edad Media, los astrónomos han querido observar este período para poder rastrear la evolución de las estructuras cósmicas desde el principio.
Desafortunadamente, las únicas fuentes de luz durante este tiempo fueron los restos de radiación que quedaron del Big Bang, visibles hoy como el Fondo cósmico de microondas (CMB), y los fotones liberados cuando los primeros átomos de hidrógeno neutros se formaron y se establecieron en estados estables (también conocidos como recombinación y desacoplamiento).
Esta luz sólo es visible hoy como el línea espectral creado por un cambio en el estado energético del hidrógeno neutro, también conocido como línea de 21 cm o “línea de hidrógeno”.
Esta línea no se puede medir desde la Tierra porque la atmósfera absorbe, refracta y refleja estas señales de radio antes de que los instrumentos terrestres puedan detectarlas. Además, cualquier señal de radio que viaje tan lejos en el espacio (y en el tiempo) sería ahogada por la interferencia de radio causada por nuestras fuentes terrestres: dispositivos electrónicos, torres de transmisión, satélites de comunicaciones, etc.
Sin embargo, la Luna tiene una clara ventaja ya que actúa como un escudo, bloqueando las ondas de radio provenientes de la Tierra. Pero en la cara oculta de la Luna las condiciones son “radio silenciosas” y libres de interferencias de fuentes terrestres, lo que permitiría a antenas de radio sensibles detectar radiación de esta época antigua.
Por último, pero no menos importante, las antenas de radio podrían recopilar datos durante las noches lunares (que duran dos semanas), cuando las ondas de radio del Sol tampoco causarían interferencias.
Dado que se esperan varias misiones a la Luna en los próximos años, se han hecho múltiples propuestas para la construcción de radioobservatorios lunares.
Como dijo Kaja Rotermund, investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Berkeley que trabaja en la antena, en un reciente Laboratorio de Berkeley presione soltar:
“Si estás en la cara oculta de la Luna, tienes un entorno prístino y silencioso desde el cual puedes intentar detectar esta señal de la Edad Media. LuSEE-Night es una misión que muestra si podemos hacer este tipo de observaciones desde un lugar en el que nunca hemos estado, y también para un rango de frecuencia que nunca hemos podido observar”.
El proyecto LuSEE-Night es una colaboración entre la NASA y el Departamento de Energía (DoE), con socios del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), el Laboratorio Nacional Brookhaven, UC Berkeley y la Universidad de Minnesota.
El equipo del Laboratorio de Berkeley está construyendo actualmente la antena del experimento que escuchará en el espacio las ondas de radio que emanan de la Edad Media. Está previsto que el experimento se lance a la Luna en 2025, donde probará la tecnología en el entorno lunar.
Si bien los radioobservatorios lunares tendrán muchas ventajas sobre las instalaciones terrestres, también enfrentarán desafíos importantes debido a las condiciones extremas. Entre ellas se encuentran las temperaturas extremas entre el día y la noche alrededor de la región polar sur de la Luna, que duran dos semanas seguidas.
Durante un día lunar, las temperaturas pueden alcanzar hasta 120 °C (250 °F) antes de caer a -173 °C (-280 °F) por la noche. Dado que la cara oculta de la Luna nunca mira hacia la Tierra, la comunicación directa es imposible, lo que significa que todos los datos deben enviarse a través de un satélite de retransmisión. Dijo Aritoki Suzuki, quien dirige el proyecto de antena del Laboratorio Berkeley:
“La ingeniería para hacer aterrizar un instrumento científico solo en la cara oculta de la Luna es un gran logro. Si podemos demostrar que esto es posible -que podemos llegar allí, desplegarlo y sobrevivir a la noche- eso puede abrir el campo para la comunidad y futuros experimentos.”
Para recolectar ondas de radio del Universo antiguo, LuSEE-Night se basará en dos pares de antenas que miden seis metros (~20 pies) de punta a punta. Las antenas están diseñadas para enrollarse y caber dentro de un carenado de carga útil que mide solo un metro (3,3 pies) en todos los lados.
Una vez que esté en la superficie lunar, LuSEE-Night utilizará un “stacer” con resorte para desenrollarlo en su posición. Para preparar el sistema para el transporte, el equipo del Laboratorio de Berkeley comenzó con simulaciones y modelos, luego desarrolló un modelo a escala 1/100 del experimento y lo probó en la azotea de uno de los edificios del Laboratorio.
El equipo del Laboratorio de Berkeley también está construyendo una plataforma giratoria que rotará periódicamente las antenas para corregir el ruido de radio de otros planetas, galaxias e incluso variaciones causadas por el regolito lunar debajo del experimento.
El equipo completó una revisión técnica este verano y ahora está trabajando con el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la UC Berkeley para construir el modelo de vuelo que se dirigirá a la Luna. Esperan tener el subsistema de antena terminado para enero de 2024 e integrado con sus demás componentes.
El experimento completo se lanzará en 2025 por luciérnaga aeroespacial como parte de la NASA Servicios comerciales de carga útil lunar (CLPS).
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.