Cuando el Lunar Trailblazer de la NASA comience a orbitar la Luna el próximo año, ayudará a resolver el misterio de dónde se encuentra el agua en la Luna. Los científicos han visto señales que sugieren que existe incluso en lugares donde las temperaturas aumentan en la superficie lunar, y hay buenas razones para creer que se puede encontrar como hielo superficial en cráteres permanentemente sombreados, lugares que no reciben luz solar directa durante miles de millones de años. Pero, hasta ahora, ha habido pocas respuestas definitivas, y una comprensión completa de la naturaleza del ciclo del agua de la Luna sigue siendo obstinadamente fuera de alcance.
Aquí es donde entra en juego el Lunar Trailblazer. Operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y dirigido por Caltech en Pasadena, California, el pequeño satélite mapeará el agua superficial de la Luna con un detalle sin precedentes para determinar la abundancia del agua, su ubicación, su forma y cómo cambia con el tiempo.
«Hacer mediciones de alta resolución del tipo y la cantidad de agua lunar nos ayudará a comprender el ciclo del agua lunar y proporcionará pistas para otras preguntas, como cómo y cuándo la Tierra obtuvo su agua», dijo la investigadora Bethany Ehlmann Lunar Trailblazer principal de Caltech. «Pero comprender el inventario de agua lunar también es importante si queremos establecer una presencia humana y robótica sostenida en la Luna y más allá».
Los futuros exploradores podrían procesar el hielo lunar para crear oxígeno respirable o incluso combustible. Y también podrían realizar investigaciones científicas. Utilizando información de Lunar Trailblazer, futuras investigaciones científicas humanas o robóticas podrían tomar muestras de hielo para estudiarlas posteriormente y determinar de dónde vino el agua. Por ejemplo, la presencia de amoníaco en muestras de hielo podría indicar que el agua proviene de cometas; El azufre, por otro lado, podría demostrar que fue expulsado a la superficie desde el interior de la Luna cuando ésta era joven y volcánicamente activa.
La nave espacial pesa sólo 200 kilogramos y tiene 3,5 metros de ancho. cuando sus paneles solares están completamente abiertos. «En el futuro, los científicos podrían analizar el hielo dentro de cráteres permanentemente en sombra para aprender más sobre los orígenes del agua en la Luna», dijo Rachel Klima, investigadora principal adjunta de Lunar Trailblazer en el Laboratorio de Física Aplicada de Laurel, Maryland. «Así como un núcleo de hielo de un glaciar en la Tierra puede revelar la historia antigua de la composición atmosférica de nuestro planeta, este hielo lunar prístino podría proporcionar pistas sobre de dónde vino el agua y cómo y cuándo llegó allí».
También es importante desde un punto de vista científico comprender si las moléculas de agua se mueven libremente en la superficie de la Luna o están atrapadas dentro de las rocas. Las moléculas de agua podrían pasar de “trampas frías” congeladas a otros lugares durante el día lunar. La escarcha calentada por el Sol se sublima (pasa de hielo sólido a gas sin pasar por una fase líquida), permitiendo que las moléculas se desplacen en estado gaseoso a otros lugares fríos, donde podrían formar nueva escarcha a medida que el Sol retrocede. Saber cómo se mueve el agua en la Luna también podría conducir a nuevos conocimientos sobre los ciclos del agua en otros cuerpos sin aire, como los asteroides.
Dos instrumentos científicos a bordo de la nave espacial ayudarán a revelar estos secretos: el espectrómetro infrarrojo de alta resolución Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM3) y el generador de imágenes infrarrojas multiespectral Lunar Thermal Mapper (LTM).
Desarrollado por JPL, el HVM3 detectará y mapeará las firmas espectraleso longitudes de onda de la luz solar reflejada, de minerales y diferentes formas de agua en la superficie lunar. El espectrómetro puede utilizar la tenue luz reflejada por las paredes de los cráteres para ver el suelo incluso de cráteres permanentemente en sombra.
El instrumento LTM, construido por la Universidad de Oxford y financiado por la Agencia Espacial Británica, mapeará los minerales y las propiedades térmicas del propio paisaje lunar. Juntos construirán una imagen de la abundancia, ubicación y forma del agua, mientras rastrean cómo cambia su distribución con el tiempo.
“El instrumento LTM mapea con precisión la temperatura de la superficie lunar mientras que el instrumento HVM3 busca la firma espectral de las moléculas de agua.» dijo Neil Bowles, científico de instrumentos de LTM en la Universidad de Oxford. «Ambos instrumentos nos permitirán comprender cómo la temperatura de la superficie afecta al agua, mejorando nuestro conocimiento de la presencia y distribución de estas moléculas en la Luna».
Lunar Trailblazer orbitará la Luna a unos 100 kilómetros sobre la superficie. La misión fue seleccionada por el programa Pequeñas Misiones Innovadoras para la Exploración Planetaria (SIPLEx) de la NASA en 2019 y viajará en el mismo lanzamiento que la entrega de Intuitive Machines-2 a la Luna a través de la iniciativa de Servicios Comerciales de Carga Lunar de la NASA. Lunar Trailblazer pasó una revisión crítica de preparación operativa a principios de este mes en Caltech después de completar las pruebas ambientales en agosto en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, donde fue ensamblado.
El orbitador y sus instrumentos científicos se someten a pruebas de software del sistema de vuelo que simulan aspectos clave del lanzamiento, las maniobras y la misión científica mientras se encuentran en órbita alrededor de la Luna. Al mismo tiempo, el equipo de operaciones liderado por IPAC en Caltech está realizando pruebas para simular el comando, la comunicación con la Red de Espacio Profundo de la NASA y la navegación.