Un telescopio hecho de polvo lunar

La NASA ha dado el primer paso hacia la instalación de un observatorio astronómico en la Luna: la construcción de un espejo hecho con un compuesto basado en el polvo lunar.

Un telescopio gigante en la Luna ha sido el sueño de muchos astrónomos desde los albores de la era espacial. Un telescopio lunar del mismo tamaño que el Hubble (2,4 metros de diámetro) sería una herramienta de investigación astronómica de capital importancia. Así, un telescopio tan grande como el de mayor tamaño que hay en la Tierra —10,4 metros de diámetro— podría ver mucho más que cualquier telescopio terrestre porque la Luna no posee atmósfera. Pero, ¿por qué detenerse allí? En la baja gravedad lunar, podría ser posible construir un telescopio con un gigantesco espejo de 50 metros de diámetro, la mitad del largo de un campo de fútbol (lo suficientemente grande como para analizar la química de los planetas que orbitan otras estrellas en busca de signos de vida).

Montaje de un telescopio sobre la Luna. Concepto artístico.

Ese es el sueño de Peter C. Chen, un astrofísico del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. Y él quiere construirlo usando polvo lunar porque ese sería el modo más económico de hacerlo.

"Si llevamos todos los materiales desde la Tierra, estamos limitados por lo que se pueda transportar hasta la Luna a bordo de un cohete", explica Chen. "Pero sobre la Luna, uno se encuentra rodeado de polvo lunar" (un valioso recurso natural, según Chen, quien es experto en materiales compuestos).

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Los materiales compuestos son materiales sintéticos que se crean mezclando fibras o gránulos de diversos materiales con resina epóxica y dejando que la mezcla se seque. Los materiales compuestos poseen dos valiosas propiedades: peso ultraliviano y extraordinaria resistencia. En la Tierra, por ejemplo, los cuadros de bicicleta hechos de compuestos de fibras de carbón y resina epóxica son los favoritos de los ciclistas de carrera.

"¿Por qué no hacer un material compuesto fabricado con polvo lunar?", pregunta Chen, quien es también profesor adjunto de la Universidad Católica de América, en Washington D.C. En su laboratorio, él mezcló polvo lunar de imitación llamado Sucedáneo de Regolito Lunar Grueso JSC-1A (Coarse Lunar Regolith Simulant, en idioma inglés) con resina epóxica y una pequeña cantidad de nanotubos de carbón, una forma de carbono que se descubrió hace relativamente poco tiempo y que posee muchas propiedades inusuales y útiles a la vez. ¿El resultado? "El material obtenido es duro, denso y resistente como el concreto".

Emocionado con el resultado, Chen construyó un pequeño espejo para telescopio usando una técnica muy conocida, llamada moldeo por centrifugado (spin-casting, en idioma inglés). Primero, formó un disco de 30 cm (12 pulgadas) de diámetro con el compuesto de polvo lunar y resina epóxica. Luego, vertió encima una capa delgada de resina epóxica pura y entonces hizo girar el espejo a una velocidad constante mientras la resina se endurecía. Como resultado de los giros, la superficie de resina asumió entonces una forma parabólica —la forma exacta que se necesita para enfocar una imagen. Cuando la resina se endureció, Chen la colocó en una cámara de vacío para depositar una delgada capa de aluminio reflector sobre la superficie parabólica y, de este modo, obtener un espejo parabólico de 30 cm (12 pulgadas).

Un espejo parabólico de 30 cm (12 pulgadas) hecho con polvo lunar mediante moldeo por centrifugado. El espejo está compuesto por una capa de sucedáneo de suelo lunar grueso JSC-1A mezclado con una pequeña cantidad de nanotubos de carbón y unido con resina epóxica diluida. Crédito de la fotografía: Peter C. Chen, NASA/GSFC.

Los nanotubos de carbón hacen que el compuesto sea conductor. La conductividad permitiría que un espejo de un telescopio lunar alcance rápidamente el equilibrio térmico con el ciclo mensual del día y la noche lunar. La conductividad también permitiría a los astrónomos aplicar una corriente eléctrica, cuando se necesitara, a través de electrodos fijados a la parte trasera del espejo, para mantener la forma parabólica del espejo en contra de la fuerza de gravedad lunar conforme el inmenso telescopio se inclina para apuntar de un lado a otro del cielo.

Para construir un telescopio de polvo lunar del tamaño del Hubble, Chen calcula que los astronautas necesitarían transportar solamente 60 kilogramos (130 libras) de resina epóxica hasta la Luna, junto con 1,3 kg (3 libras) de nanotubos de carbón y menos de 1 gramo de aluminio. La mayor parte del material compuesto —aproximadamente 600 kg (1.300 libras) de polvo lunar— estaría disponible, gratis, sobre el suelo lunar.

Un espejo parabólico hecho con polvo lunar. Las hermanas Sandra (izquierda) y Sunry (derecha) Yen sostienen un ‘espejo de polvo lunar" de 30 cm (12 pulgadas) hecho mediante moldeo por centrifugado. El espejo refleja la luz de la cámara y la imagen forma un penacho sobre la cabeza de Sunry. Crédito de la fotografía: P. C. Chen, NASA/GSFC.

"Creo que hemos descubierto un método simple para hacer grandes telescopios astronómicos en la Luna a precios ‘no astronómicos'", declara Chen. "Construir un observatorio astronómico espacial de gran escala usando materiales disponibles en el ámbito local es algo que solamente es posible en la Luna. Esa capacidad puede ser una justificación científica de importancia para regresar a la Luna".

"Es una gran idea en principio, pero nada es simple en la Luna", advierte el físico James F. Spann, quien dirije la Oficina de Investigaciones del Espacio y su Exploración (Space and Exploration Research Office, en idioma inglés), en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales. "Enviar a la Luna un enorme torno de moldeo por centrifugado sería un reto. Si logramos que la máquina gire en el polvoriento ambiente de la Luna, ¿cuánto tardaría el polvo en asentarse?", pregunta.

Depositar vapor de aluminio por deposición catódica sobre un gran espejo en presencia de polvo que flota en el ambiente puede ser otro gran reto, porque "el proceso de revestir espejos en la Tierra se hace en un ambiente limpio. Hay detalles prácticos de fabricación que se deben resolver".

A pesar de sus preocupaciones, Spann piensa que el trabajo de Chen es prometedor y está entusiasmado por comenzar a hacer estructuras simples de material compuesto en la Luna, como bloques básicos de material fabricados con resina epóxica y polvo lunar. "Los bloques podrían ser útiles para construir iglús o habitáculos para los astronautas lunares", señala. Después, los astronautas podrían trabajar para hacer postes, tubos y otras estructuras compuestas, y también para aprender cómo se cura la resina epóxica en el vacío de la Luna y cuán robustos son los compuestos bajo la luz ultravioleta del Sol. Al final, los telescopios podrían resultar prácticos. "Tenemos mucho trabajo por hacer para averiguar qué es posible", dice.

Una cosa es clara: El cielo es el límite, especialmente cuando se tiene tanto polvo lunar para trabajar.

Fuente: Ciencia@NASA
Traductor al español: Carlos Román