Hace cincuenta años este mes, la misión Apolo 8 de la NASA permitió que los ojos humanos vieran el lado lejano de la Luna directamente por primera vez. La tierra llena de cráteres que vio la tripulación mientras rodeaban la Luna estuvo completamente oculta hasta 1959, cuando la misión soviética Luna 3 transmitió imágenes en blanco y negro del paisaje gris, inactivas y prácticamente sin cambios durante miles de millones de años. Pero se espera que el próximo capítulo de exploración en este terreno no pisoteado levante un poco del polvo lunar de larga data.
Hoy, un cohete chino Long March 3B lanzó una nave espacial que intentará el primer aterrizaje suave en el lado lejano lunar: Chang'e-4. Se espera que la nave aterrice en algún momento entre el 1 y el 3 de enero después de un crucero de cinco días a la Luna, la inserción de la órbita lunar y algunas correcciones de rumbo en preparación para el amanecer sobre el presunto sitio de aterrizaje en el cráter Von Kármán a fines de diciembre.
Desde que inició su proyecto lunar a principios de la década de 2000, China avanzó rápidamente para convertirse en la única nación que aterrizó suavemente (en lugar de impactar intencionalmente) algo en la Luna desde la misión de retorno de muestras Luna 24 soviética en 1976. Después de establecerse con éxito El robot y módulo de aterrizaje Chang'e-3 robótico en Mare Imbrium en diciembre de 2013, China se convirtió en el tercer país en lograr un aterrizaje lunar. El éxito permitió al país reutilizar una nave espacial de respaldo fabricada al mismo tiempo para una misión aún más ambiciosa.
En 2015, China anunció que la nave espacial Chang'e-4 de repuesto, un módulo de aterrizaje y un pequeño vehículo explorador, se utilizaría para una misión pionera para aterrizar en el otro lado de la Luna, una hazaña que nunca se ha intentado debido a su complejidad.
Una imagen del módulo de aterrizaje Chang'e-3 en la superficie de la Luna tomada por el pequeño rover, Yutu, que el módulo de aterrizaje desplegó después del aterrizaje. (Academia de Ciencias de China / Administración Nacional del Espacio de China / Centro de Ciencia y Aplicaciones para la Exploración de la Luna y el Espacio Profundo) La nave espacial, con una masa combinada de casi cuatro toneladas métricas, llevará ocho instrumentos y cargas científicas. Estas herramientas se emplearán en experimentos de radio de baja frecuencia, aprovechando el lado lejano y silencioso de la radio, protegido por la Luna de la cacofonía de las señales de radio terrestres. Los experimentos científicos en Chang'e-4 también investigarán las interacciones de las partículas del viento solar con la superficie lunar, realizarán análisis geológicos desde el suelo y llevarán a cabo estudios mineralógicos del regolito y la roca.
Se unirá al viaje el primer experimento de la biosfera lunar, diseñado por estudiantes de universidades de China, que consiste en un bote que contiene huevos de gusanos de seda, semillas de papa y Arabidopsis, una planta con flores que se usa ampliamente en la investigación espacial. Con agua, aire y nutrientes para los organismos, los científicos estudiarán la respiración y la fotosíntesis de la primera vida en viajar a la superficie del otro lado.
***
Aterrizar y operar una nave espacial en el otro lado de la Luna es particularmente desafiante gracias al fenómeno del bloqueo de las mareas. La influencia gravitacional de la Tierra, con el tiempo, ha ralentizado el período de rotación de la Luna para igualar el tiempo que lleva completar una órbita alrededor de la Tierra. Como resultado, el mismo lado de la Luna siempre se enfrenta a aquellos de nosotros en el suelo. Para enviar comandos al otro lado, una misión como Chang'e-4 requiere algunas soluciones de comunicación innovadoras.
Para contactar con la nave espacial durante y después del aterrizaje, China lanzó un satélite de retransmisión llamado Queqiao en mayo con una gran antena parabólica. El satélite se coloca en una órbita de halo en un punto estable a unos 65, 000 a 85, 000 kilómetros más allá de la Luna, conocido como el segundo Punto de Lagrange Tierra-Luna. Desde esta posición, Queqiao disfruta de una línea de visión constante con las estaciones terrestres terrestres y el sitio de aterrizaje de Chang'e-4.
La primera imagen tomada del lado lejano de la Luna, que revela características de la superficie que diferían significativamente del lado cercano. La imagen fue tomada por la nave espacial soviética Luna 3 el 7 de octubre de 1959. (Dominio público) Pero el esfuerzo extra para llegar allí debería valer la pena. La misión no solo permitirá observaciones espaciales sin interferencia electromagnética de la Tierra, sino que el lado lejano de la luna también promete información sobre la historia y la evolución de la Luna y la Tierra. Durante décadas, los científicos han estado ansiosos por investigar la vasta área conocida como la Cuenca del Polo Sur-Aitken (SPA), que se extiende desde el Polo Sur hasta el cráter Aitken.
La cuenca SPA tiene alrededor de 2.500 kilómetros de diámetro y 12 kilómetros de profundidad, por lo que es uno de los cráteres de impacto más grandes y antiguos del sistema solar. El suelo en esta área podría contener material expuesto del manto lunar más profundo, empujado a la superficie durante el gran impacto hace miles de millones de años. Y teniendo en cuenta que muchos astrónomos creen que la Luna está formada por el mismo material que la Tierra, la cuenca SPA podría proporcionar información sobre el aspecto de la proto-Tierra, justo después de la colisión teorizada que formó la Luna. Algún tiempo después de esa colisión, la vida echó raíces, y el otro lado de la Luna puede agregar algunas piezas a ese rompecabezas.
El sitio de aterrizaje, aunque no se ha confirmado oficialmente, se entiende que es el piso sur del cráter Von Kármán. Bradley Jolliff, profesor de Ciencias de la Tierra y planetarias en la Universidad de Washington en St. Louis, señala que el sitio seleccionado dentro de Von Kármán es relativamente suave debido al antiguo flujo de lava, que ofrece un aterrizaje más seguro.
Meng Zhiguo, profesor de la Facultad de Ciencia y Tecnología de Geoexploración, Universidad de Jilin, y coautor de artículos sobre los sitios de aterrizaje de los candidatos Chang'e-4, está particularmente interesado en las posibles ideas que la misión podría ofrecer sobre la composición de la El lado lejano de la luna fue posible gracias a dos espectrómetros que volaban en la nave espacial, el Espectrómetro de Imágenes Visibles e Infrarrojas Cercanas (VNIS) y el Espectrómetro de Baja Frecuencia (LFS).
"Las composiciones del suelo del cráter con basaltos de yegua proporcionarán una prueba directa sobre el volcanismo de yegua del lado lejano lunar, que es útil para comprender mejor la diferencia del volcanismo de yegua entre el lado cercano y el lado lejano", dice Meng.
El pequeño rover, Yutu (que significa Conejo de Jade en chino), después de ser desplegado desde el módulo de aterrizaje Chang'e-3. (Academia de Ciencias de China / Administración Nacional del Espacio de China / Centro de Ciencia y Aplicaciones para la Exploración de la Luna y el Espacio Profundo) El lado cercano de la superficie lunar tiene muchas vastas llanuras basálticas conocidas como maria. Cada yegua fue creada por erupciones volcánicas en el pasado distante, y pueden verse como áreas planas oscuras a simple vista. El otro lado, sin embargo, tiene relativamente pocos maria. El paisaje único que enfrentará Chang'e-4 significó desafíos adicionales tanto en la selección de sitios como en la ejecución del aterrizaje.
La misión también podría ampliar nuestra comprensión de la formación de cuerpos rocosos y el desarrollo de capas como la corteza, el manto y el núcleo. "Las composiciones pueden [haberse] originado a partir de la profundidad diferente de la capa superficial de la Luna", dice Meng, "lo cual es importante para comprender el procedimiento de la historia del océano de magma lunar y la hipótesis de diferenciación global" (que es la hipótesis de que la proto-Tierra colisionó con un cuerpo del tamaño de Marte conocido como Theia, dejando que el sistema Tierra-Luna se formara a partir de los escombros).
***
Desafortunadamente, dice Jolliff, una de las principales razones para visitar esta área de la Luna no se abordará. "Un objetivo científico clave de larga data de una misión a la cuenca SPA es determinar su edad y [la] composición de los materiales impactados originales, que potencialmente contienen rocas excavadas muy profundamente desde dentro de la Luna, posiblemente su manto", dice. . "Desafortunadamente, la misión CE-4 no está equipada para abordar estos problemas, ni va a una ubicación particularmente buena dentro de SPA para abordar estos problemas".
El tipo de misión que realmente podría proporcionar una imagen de lo que está hecho el otro lado requeriría un retorno de muestra. Jolliff ha propuesto una misión de devolución de muestras de la cuenca SPA a través del programa Nuevas Fronteras de la NASA, pero a partir de ahora, dicha misión no ha sido aprobada para su financiación.
China está preparando un retorno de muestra lunar en el lado cercano con Chang'e-5, que se planeó lanzar antes de Chang'e-4 en noviembre de 2017. Sin embargo, un lanzamiento fallido en julio de ese año del 5 de marzo largo, un Se requiere un cohete de carga pesada para la carga útil más grande: ha retrasado la misión a fines de 2019 como muy pronto.
Si todo va bien con el vuelo de Chang'e-5 a la región de Mons Rümker en Oceanus Procellarum, su respaldo, Chang'e-6, podría intentar un retorno de muestra en el lado lejano de la Luna, o posiblemente en el polo sur de la Luna, en el principios de 2020. La expansión de los planes de exploración lunar robótica china está conduciendo hacia los objetivos que Jolliff y otros propugnan, pero para la misión de hoy, se trata de detener el aterrizaje.
“Enfatizaría la importancia del aterrizaje del lado lejano, algo que ninguno de los otros países que han hecho viajes al espacio ha hecho. Ejercer el mando y el control de la misión desde la Tierra, de forma remota a través de un satélite de comunicaciones, es definitivamente un trampolín para el programa espacial chino ", dice Jolliff, y señala que Chang'e-5 seguirá rápidamente después. "Estas misiones se llevan a cabo en rápida sucesión, y eso también demuestra la resolución de este programa para avanzar hacia el objetivo eventual de poner astronautas chinos en la superficie lunar".
Parte del lado lejano de la luna, fotografiado por la tripulación del Apolo 8 el 24 de diciembre de 1968. (NASA) A medida que China se prepara para tres misiones a la superficie de la Luna en la próxima media década, es probable que la nación se convierta en un importante líder mundial en exploración lunar. Meng dice que los datos de la misión Chang'e-4 se pondrán a disposición de los científicos fuera de China, y la nave espacial transporta instrumentos de Alemania y Suecia como parte de una asociación internacional que incluye a los Países Bajos y Arabia Saudita.
"La finalización exitosa de esta misión establecerá a China como líder en la exploración internacional de la Luna", dice James Head, profesor de Ciencias Geológicas en la Universidad de Brown. “[Ellos] ya han ofrecido el uso de su infraestructura satelital de retransmisión a la comunidad espacial internacional”.
Las misiones lunares de China están al frente de una ola de renovado interés en nuestro vecino celestial, con la NASA, la Agencia Espacial Europea, Rusia e India trabajando para varias misiones robóticas y tripuladas en los próximos años. Sin embargo, los planes de China están tomando forma definitiva, con un lanzamiento el día de hoy, y los planes ya en marcha para Chang'e-7, un demostrador de tecnología para probar la viabilidad de objetivos a largo plazo, como la utilización de recursos de hielo de agua in situ. o metales.
"Cada nueva misión a la Luna ofrece sorpresas", dice Head. "Chang'e 4 no solo será un logro técnico monumental, sino que sin duda traerá nuevos descubrimientos y sorpresas".
Andrew Jones es un periodista que informa sobre el programa espacial de China, escribe para SpaceNews, Gbtimes y contribuye con blogs invitados en la Sociedad Planetaria. Tiene su base en Finlandia.
