Una nueva investigación indica que los posibles sitios de aterrizaje en el polo sur de la Luna para módulos de aterrizaje robóticos y misiones tripuladas Artemis son susceptibles a terremotos y deslizamientos de tierra.
Resultados científicos publicado a principios de este año En el Planetary Science Journal se señala un grupo de fallas ubicadas en el región polar sur de la lunahaciendo uso de datos sobre terremotos lunares registrados por sismómetros instalados por Caminantes lunares del Apolo Hace más de 50 años.
“El potencial de fuertes eventos sísmicos provenientes de fallas de empuje activas debe considerarse al preparar y ubicar puestos avanzados permanentes y representa un posible peligro para la futura exploración robótica y humana de la región del polo sur”, explica el artículo de investigación.
Códigos de construcción lunares
La instalación de hábitats, plataformas de aterrizaje, refugios para equipos y torres altas en La luna Podría tener un comienzo inestable, sugiere Nerma Caluk, diseñadora intermedia y especialista lunar de Skidmore, Owings & Merrill, una firma de arquitectura e ingeniería estructural en San Francisco, California.
Caluk afirmó que, a medida que las entidades públicas y privadas busquen establecer infraestructuras de construcción en la superficie lunar, la necesidad de contar con criterios de diseño lunares se hará más evidente con el tiempo. A diferencia de los códigos de construcción terrestres, los códigos de construcción lunares son inexistentes.
Para abordar este problema, un comité de Ingeniería Espacial y Construcción, parte de la División Aeroespacial de la Sociedad Estadounidense de Ingeniería Civil (ASCE), está desarrollando un documento de directrices.
“Una de las secciones cruciales de este documento de directrices son los criterios de diseño sísmico”, dijo Caluk, “en los que se abordará información como los requisitos específicos del sitio, la fuerza mínima de diseño, la fatiga y las consideraciones de servicio”.
Ese trabajo sobre criterios se está llevando a cabo actualmente como parte de una subvención del programa de Transferencia de Tecnología para Pequeñas Empresas de la NASA, durante el cual Skidmore, Owings, & Merrill, Slate Geotechnical Consultants y Colorado School of Mines están abordando las preocupaciones del peligro sísmico lunar en una variedad de sistemas estructurales.
Caluk dijo que será necesario “repensar” las prácticas y los códigos de ingeniería terrestre para abordar los factores que no están presentes en la Tierra, y uno de esos factores son los terremotos lunares.
Datos antiguos, nuevos desafíos
La singularidad de la actividad sísmica lunar plantea nuevos desafíos, afirmó Caluk. “Además, la aplicación de modelos estadísticos desarrollados para el registro de terremotos podría generar incertidumbres en el entorno lunar debido a la información limitada sobre los procesos geológicos y tectónicos que impulsan la actividad sísmica lunar”.
Caluk recuerda que, durante las misiones Apolo, se desplegaron cinco estaciones sísmicas en la superficie lunar. Cada uno de los instrumentos sísmicos estaba equipado con tres sismómetros de período largo, originalmente alineados para medir los tres componentes de los vectores de desplazamiento del suelo, y un sismómetro de período corto, con capacidad para medir únicamente el movimiento vertical del suelo.
Aunque se registraron más de 13.000 eventos sísmicos durante el período de registro de siete años, se reconocieron las limitaciones de los instrumentos Apollo en el sitio, dijo Caluk.
Grietas inducidas por fatiga
Sin embargo, según los eventos sísmicos registrados en la Luna, “la principal diferencia entre la sismicidad terrestre y la lunar es su duración. La energía sísmica lunar tarda entre media hora y varias horas en disiparse por completo durante un evento”, advirtió Caluk.
Entre los cuatro tipos de eventos sísmicos lunares identificados, se encontró que los terremotos lunares superficiales presentan la mayor amplitud y liberación de energía por evento.
Si bien se estima que tienen magnitudes menores que los terremotos de alto impacto, si son lo suficientemente grandes (con el epicentro cerca de un sitio del polo sur), podrían dañar la infraestructura lunar, dijo Caluk, “causando potencialmente grietas inducidas por fatiga, afectando su capacidad de servicio y funcionamiento”.
Caluk enfatizó que los efectos de los terremotos lunares sobre las futuras estructuras lunares en un entorno de baja gravedad, que poseerán propiedades estructurales únicas, podrían diferir significativamente de los casos terrestres conocidos. Los sistemas sísmicos adaptables y resilientes que mitigan el daño sísmico han logrado avances significativos en los últimos años y deben perfeccionarse para las estructuras lunares, dijo.
Reducir la brecha de conocimiento
Caluk afirmó que los datos existentes pueden utilizarse para realizar estimaciones iniciales, lo que reduciría la brecha de conocimiento en el análisis sísmico de las estructuras lunares. Esto es posible mediante el uso de una base de datos de formas de onda de terremotos lunares poco profundos para desarrollar un modelo de movimiento terrestre lunar (LGMM).
“Para diseñar adecuadamente tales cargas laterales, se requieren datos sobre la actividad sísmica del sitio del campamento base real, que en este caso es el polo sur lunar”, dijo.
Caluk: “Estos datos no existen actualmente porque los sismómetros de las misiones Apolo están ubicados en las regiones ecuatoriales”.
El trabajo en curso financiado por la NASA tiene como objetivo proporcionar estimaciones y suposiciones iniciales que son el resultado de un conocimiento limitado sobre los terremotos lunares, su efecto en los sistemas estructurales y la posible necesidad de sistemas de protección sísmica.
Se busca: Más datos
Pero aún queda mucho por hacer, afirmó Caluk. Se podrán obtener más datos de los futuros sismómetros lunares.
Un resultado adicional del trabajo en curso sobre los terremotos lunares es quizás el surgimiento de una necesidad de instrumentación adicional a bordo de las misiones público-privadas del Servicio de Carga Lunar Comercial (CLPS) de la NASA para recopilar los datos faltantes sobre las condiciones locales del sitio.
“A medida que la NASA regresa a la superficie lunar a través del programa Artemis, es necesario establecer una infraestructura de construcción permanente y estructuralmente segura”, concluyó Caluk. “Es necesario incorporar la experiencia de ingeniería civil y estructural terrestre para acelerar el desarrollo de la infraestructura lunar y los sistemas de construcción”.
Fundación estable
En cuanto a los terremotos lunares, “los diseñadores deben tenerlos en cuenta en cualquier diseño de estructuras que requieran una base estable”, dijo Sam Ximenes, arquitecto espacial, fundador y director ejecutivo de XArc Exploration Architecture Corporation y Astroport Space Technologies, con sede en San Antonio, Texas.
“Sí, esto se está volviendo muy real”, dijo Ximenes, quien está trabajando en el desarrollo de tecnologías de solidificación de regolito (patente en trámite) para la construcción de infraestructura lunar utilizando impresión 3D y robótica autónoma, con un enfoque inicial en las ubicaciones de las plataformas de aterrizaje lunar.
“La progresión natural es hacia la economía cislunar, donde ahora estamos empezando a ver alianzas industriales formándose para permitir una infraestructura de cadena de suministro que abarque la utilización de recursos in situ de la superficie lunar”, dijo Ximenes a Space.com.
Capacidad imponente
Honeybee Robotics está trabajando con la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) en un estudio de arquitectura lunar para desarrollar e integrar su concepto de torre alta.
El concepto se denomina SABLE LUNARabreviatura espacial del extenso título: Navegación utilitaria lunar con detección remota avanzada y transmisión autónoma para redistribución de energía.
Honeybee Robotics proyecta que esta imponente capacidad tendrá casi 330 pies (100 metros) de altura, pero podría ampliarse a más de 650 pies (200 metros) de altura sobre el paisaje lunar para aumentar su alcance de servicio.
Selección del sitio
Vishnu Sanigepalli es el investigador principal de Honeybee en LUNARSABER. DARPA LunA-10 esfuerzo.
“Estamos evaluando activamente el impacto de los terremotos lunares en infraestructuras altas, incluidas torres desplegables como LUNARSABER de Honeybee, y diseñándolas para garantizar que permanezcan estables y no se vuelquen”, le dice Sanigepalli a Space.com.
A diferencia de los terremotos, que duran sólo unos segundos, los terremotos lunares pueden persistir durante horas, señaló Sanigepalli, lo que aumenta los riesgos de efectos a largo plazo, como fatiga del material, durabilidad estructural y degradación del servicio.
“Para las torres, los hábitats y otras infraestructuras, los terremotos lunares plantean un desafío, especialmente porque el regolito de la Luna es mucho menos estable que el de la Tierra”, añadió Sanigepalli.
“Esto significa que debemos ser más rigurosos en la selección de nuestros sitios para garantizar que las infraestructuras se construyan en terrenos capaces de soportar la actividad sísmica para una estabilidad a largo plazo”, concluyó Sanigepalli.