Polizones en el enorme cohete lunar de la NASA prometen gran ciencia en paquetes pequeños

Cuando el cohete más poderoso de la NASA intente su primer vuelo este mes, su carga útil de mayor perfil serán tres maniquíes instrumentados, que emprenderán un viaje de 42 días más allá de la Luna y de regreso. Son sustitutos de los astronautas que se supone que el cohete de 98 metros de altura, conocido como Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS), llevará a la Luna tan pronto como en 2025, como parte del programa Artemis de la NASA. Pero habrá otros viajeros en el viaje cuando el SLS despegue el 29 de agosto: 10 CubeSats, satélites no más grandes que un pequeño maletín, para sondear la Luna, los asteroides y el entorno de radiación del espacio profundo.

Los investigadores que construyeron esos satélites tienen más que los nervios de lanzamiento habituales: la mitad de ellos pueden no tener suficiente energía para comenzar sus misiones. Atrapados dentro del cohete durante más de un año debido a retrasos en el lanzamiento, sus baterías se han agotado a un nivel en el que algunos no pueden arrancar y desplegar sus paneles solares. “Cuanto más esperemos, mayor será el riesgo”, dice Ben Malphrus de la Universidad Estatal de Morehead, investigador principal de Lunar IceCube, uno de los CubeSats con problemas de energía.

Lo que está en juego no son solo datos, sino una prueba de CubeSats como sondas del espacio profundo. “Estamos en la fase de transición de ser una curiosidad y una herramienta de capacitación a ser una plataforma para la ciencia real”, dice Malphrus. Los CubeSats son fáciles de ensamblar a partir de piezas estandarizadas, desde sistemas económicos de propulsión de iones hasta transmisores de radio pequeños, suministrados por una base comercial en crecimiento. Eso permite a los investigadores concentrarse en desarrollar instrumentos capaces de recopilar datos novedosos, si pueden reducirlos a un paquete CubeSat.

El tamaño pequeño y la estandarización también hacen que los CubeSat sean baratos. Con millones de dólares cada uno en comparación con los cientos de millones de un satélite independiente más grande en su propio cohete, pueden asumir misiones más riesgosas, incluido el autostop en el SLS no probado. “Cuando se trata de CubeSats, el fracaso es una opción”, dijo Bhavya Lal, administrador asociado de tecnología, políticas y estrategia de la NASA, en una sesión informativa a principios de este mes.

Varios SLS CubeSats se centrarán en el hielo lunar, que ha intrigado a los investigadores desde que el Lunar Prospector de la NASA descubrió una señal que sugería agua a fines de la década de 1990. Usando un detector de neutrones, observó regiones gélidas y permanentemente sombreadas en cráteres polares. En muchos, la sonda detectó una curiosa supresión de neutrones, que se explica mejor por el hidrógeno adicional en el metro superior del suelo.

Los investigadores asumen que gran parte del hidrógeno representa hielo de agua entregado por antiguos impactos de cometas o asteroides y atrapado en los rincones lunares más fríos y oscuros. Pero el hidrógeno también podría ser implantado por el viento solar. Cuando los iones de hidrógeno del viento golpean minerales que contienen oxígeno en el suelo lunar, crean hidroxilo, que puede transformarse en agua a través de reacciones posteriores. Si la Luna contiene suficiente agua, podría usarse para la agricultura y el soporte vital, y dividirse en hidrógeno y oxígeno para propulsar cohetes. “Eso será más económico que traerlo desde la Tierra”, dice Hannah Sargeant, científica planetaria de la Universidad de Florida Central.

El Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH Map), un SLS CubeSat dirigido por Craig Hardgrove de la Universidad Estatal de Arizona, Tempe, intentará mejorar los mapas de Lunar Prospector con una atrevida órbita que se precipita solo entre 12 y 15 kilómetros sobre el Polo Sur. En el transcurso de 280 pases con su detector de neutrones, el equipo espera mapear el exceso de hidrógeno con una resolución de 20 a 30 kilómetros, aproximadamente el doble de bueno que el Lunar Prospector. “Podemos distinguir uno [deep crater] de otro”, dice Hardgrove. Los cráteres que carecen de hidrógeno, o los enriquecimientos fuera de los gélidos escondites, podrían indicar un impacto relativamente reciente que expulsó hielo y lo redistribuyó, dice.

Lunar IceCube llevará un espectrómetro que puede detectar las huellas dactilares infrarrojas de agua o hidroxilo. Debido a que el dispositivo depende de la luz reflejada, será más sensible a los signos de hidroxilo y agua en regiones iluminadas por el sol en latitudes más bajas. “Realmente están mirando el [effect of] el viento solar, día a día”, dice Benjamin Greenhagen, científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.

Algunos de los CubeSats se dirigen más allá de la Luna. Después de que el SLS abandone la órbita de la Tierra y libere las sondas, Near-Earth Asteroid Scout (NEA Scout) desenrollará una delgada vela solar del tamaño de una cancha de ráquetbol. Propulsado por fotones, navegará hasta 2020GE, un asteroide en miniatura de entre 5 y 15 metros de diámetro. Aproximadamente dentro de 2 años, debería navegar tan cerca como 800 metros del asteroide en un sobrevuelo de 3 horas. Muchos asteroides más grandes son montones de escombros sueltos, pero NEA Scout probará la expectativa de que la débil presión de la luz solar ha hecho girar 2020GE demasiado rápido para que pueda contener escombros, dice Julie Castillo-Rogez, investigadora principal científica de NEA Scout en Jet Propulsion de la NASA. Laboratorio.

BioSentinel, dirigido por Sergio Santa María, biólogo del Centro de Investigación Ames de la NASA, transportará cepas de levadura en cientos de pozos microscópicos, la primera prueba de la NASA de los efectos biológicos de la radiación más allá de la órbita terrestre baja desde la última misión Apolo en 1972. Sin protección por el campo magnético de la Tierra, los organismos son más vulnerables al daño en el ADN causado por los estallidos solares y los rayos cósmicos galácticos, una preocupación real para los astronautas que viajan a la Luna o Marte. Desde una posición en órbita solar más allá de la Luna, los sensores ópticos de BioSentinel medirán la salud de las cepas de levadura a medida que acumulan daño por radiación midiendo el crecimiento celular y el metabolismo.

BioSentinel, NEA Scout y otros tres CubeSats pudieron recargar sus baterías durante su larga espera a bordo del SLS. Pero otros cinco no tuvieron suerte, incluidos LunaH Map y Lunar IceCube. Algunos no se podían recargar sin sacarlos del cohete; en otros casos, los ingenieros de la NASA temían que el proceso pudiera provocar descargas que pudieran dañar el resto del cohete. “Tenemos que ser muy conscientes del riesgo para la misión principal cuando interactuamos con estos CubeSats”, dice Jacob Bleacher, científico jefe de exploración de la NASA.

Hardgrove dice que la reserva de batería de LunaH Map es probablemente del 50 % y la amenaza para la misión es alta, porque al 40 %, el CubeSat no podrá ejecutar una serie de operaciones y maniobras iniciales antes de que los paneles solares puedan desplegarse y comenzar a recargarse. las baterias. Él dice que presionó mucho por la oportunidad de recargar, pero los funcionarios de la NASA lo rechazaron. “No puedes aceptar llevar polizones y luego matarlos”, dice. Aún así, entiende que los CubeSats son cargas útiles secundarias y se resigna a tirar los dados. «No sería una misión CubeSat si no estuvieras ansioso».