GRAIL investigará la Luna

Gravitacionalmente hablando, la Luna es un lugar extraño. Los satélites que se encuentran en órbita lunar sienten extraños tirones en los costados y terminan cayendo en picada hacia el polvo lunar. Los astronautas que se paran en medio de los mares de lava lunares pesan más que cuando están parados en la orilla. Una nueva misión de la NASA, llamada GRAIL, confeccionará mapas del peculiar campo gravitacional de la Luna y así allanará el camino para las exploraciones futuras.

Conozca a la profesora de física del MIT (Massachusetts Institute of Technology o Instituto Tecnológico de Massachusetts, en idioma español), Maria Zuber. Ella es dinámica, inteligente, apasionada, y está buscando el Grial* (Grail, en idioma inglés).

No, no ese Grial.

Zuber es la investigadora principal del Gravity Recovery and Interior Laboratory (Laboratorio Interior y de Recuperación de Gravedad) o "GRAIL", para abreviar. Se trata de una nueva misión de la NASA programada para 2011. Dicha misión investigará el peculiar campo gravitacional de la Luna. Los datos que proporcione GRAIL ayudarán a los científicos a entender las fuerzas que se encuentran en juego debajo de la superficie lunar y a comprender cómo evolucionaron la Luna, la Tierra y otros planetas terrestes.

"Vamos a estudiar el interior de la Luna desde la corteza hasta el núcleo", dice Zuber. "Es muy emocionante".

Concepción artística de GRAIL en acción.

Así funciona: el GRAIL operará naves espaciales gemelas, una detrás de la otra, alrededor de la Luna, por varios meses. Durante todo este tiempo, un sistema de medición de microondas medirá con mucha precisión la distancia entre los dos satélites. Observando cómo esa distancia se expande y se contrae mientras los dos satélites sobrevuelan la superficie lunar, los investigadores pueden confeccionar un mapa del campo gravitacional subyacente.

Hace mucho tiempo que los científicos saben que el campo gravitacional de la Luna es extrañamente irregular y que tira de los satélites de maneras complejas. Sin correcciones de ruta, ¡los orbitadores finalizan sus misiones cayendo en picada hacia el polvo lunar! De hecho, los cinco Orbitadores Lunares (Lunar Orbiters, en idioma inglés) de la NASA (1966-1972), las cuatro sondas soviéticas Luna (1959-1965), los dos sub-satélites del Apollo (1970-1971) y la nave espacial Hiten, de Japón (1993), corrieron la misma suerte.

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El origen de la peculiaridad gravitacional es una cantidad de enormes "mascons" (nombre corto para "mass concentrations" o concentraciones de masa) enterradas bajo las superficies de los "mares" lunares. Formadas por impactos colosales de asteroides hace miles de millones de años, las mascons convierten a la Luna en el cuerpo más gravitacionalmente desigual del sistema solar. La anomalía es tan grande (medio punto porcentual) que incluso los astronautas podrían medirla en la superficie lunar. Una plomada sostenida en el borde de una mascon podría colgar cerca de un tercio de grado fuera de la vertical, apuntando hacia la masa central. Además, un astronauta con su traje espacial completo y con equipos de soporte de vida, cuyo peso fuera exactamente 22,7 kilogramos (50 libras) en el borde de la mascon, pesaría 22,9 kilogramos (50 libras más 4 onzas) parado en el centro de la mascon.

Para minimizar los efectos de las mascons, se deben elegir cuidadosamente las órbitas de los satélites. Los mapas gravitacionales que proporcione el GRAIL ayudarán a los planificadores a tomar estas críticas desiciones. Además, los mapas que construirán los científicos del GRAIL son escenciales para que la NASA pueda concretar su propósito de alunizar en la próxima década. La gravedad del lado lejano de la Luna y de las regiones polares, que son los sitios a los cuales arribarán las futuras misiones, es la que menos se comprende.

El equipo del GRAIL tiene el propósito de confeccionar mapas tan completos del campo gravitacional de la Luna que "después del GRAIL seremos capaces de navegar cualquier cosa que deseemos, a cualquier lugar en la Luna que deseemos", dice Zuber. "Esta misión nos proporcionará el campo gravitacional global más preciso del que se tenga registro hasta la fecha, de cualquier planeta, incluyendo a la Tierra".

Un mapa de la gravedad de la Luna confeccionado por la nave espacial Lunar Prospector, en 1998-99. Las mascons se muestran en color naranja y rojo. Las cinco más grandes corresponden a los cráteres de mayor tamaño o "mares" lunares repletos de lava, visibles con binoculares, en el lado cercano de la Luna: Mar de la Lluvia (Mare Imbrium), Mar de la Tranquilidad (Mare Serenitatus), Mar de la Crisis (Mare Crisium), Mar de la Humedad (Mare Humorum) y Mar del Néctar (Mare Nectaris). Referencia de la imagen: Alex S. Konopliv y colaboradores, Icarus 150, 1 —18 (2001).

El GRAIL también ayudará a los estudiantes a aprender sobre la gravedad, la Luna y el espacio. Cada satélite llevará hasta cinco cámaras disponibles para el público, que también pueden ser utilizadas en establecimientos educativos. Estudiantes universitarios supervisados por adultos capacitados manejarán las cámaras con controles remotos desde la Universidad de California, San Diego, que actualmente también maneja cámaras similares en la Estación Espacial Internacional.

Asimismo, estudiantes de escuelas secundarias de todo el país se unirán a la emoción de la exploración lunar. "Tendremos una página web interactiva donde los estudiantes de escuelas secundarias podrán recomendar objetivos para fotografiar y podrán ver las fotografías de los objetivos sugeridos", dice. "Esto tiene un increíble potencial para captar la atención de los estudiantes".

Claramente, ésta no es una búsqueda común del Grial ("Grail", en idioma inglés). Manténgase en sintonía con Ciencia@NASA para obtener actualizaciones a medida que la aventura se desarrolle.

*Nota: Se denomina "Grial" al recipiente místico que se supone haber servido para la institución del sacramento eucarístico.

Fuente: Ciencia@NASA
Traductor al español: Ramiro Franco