Misión Lunar Flashlight: Escaneando el Polo Sur de la Luna en Busca de Hielo de Agua

Cuando residentes sedientos de una comunidad permanente en la Luna tomen un sorbo de agua fresca traída desde el polo sur lunar, disfrutarán los beneficios de una nave espacial de 30 libras conocida como Lunar Flashlight que fue ensamblada y probada en el Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech). Lunar Flashlight usará potentes láseres y un espectrómetro a bordo para buscar áreas sombreadas de cráteres en el polo sur en busca de evidencia de hielo superficial. Misiones previas de NASA han mostrado que la Luna puede tener agua congelada en estas áreas, y al orbitar cerca de la superficie, la nave podrá identificar ubicaciones que puedan ser dignas de exploración por futuras misiones.

Colaboración Multi-Institucional

Lunar Flashlight fue desarrollada por un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de NASA, Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC) de NASA, Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), Georgia Tech, y Centro de Vuelo Espacial Marshall (MSFC) de NASA.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Aeroespacial de Georgia Tech trabajaron con MSFC para desarrollar el sistema de propulsión de la nave — una nueva tecnología que usa un propelente mejorado ambientalmente amigable — y colaboraron con el Instituto de Investigación de Georgia Tech (GTRI) para ensamblar y probar el Lunar Flashlight en un conjunto de instalaciones únicas en Atlanta.

Capacidades Innovadoras de CubeSat

Más allá de estudiar el hielo lunar, Lunar Flashlight demostrará que pequeñas naves pueden tener grandes capacidades. Será el primer CubeSat en usar un sistema de propulsión mono-propelente verde para inserción orbital en la Luna — y para cambiar posiciones para apuntar sus instrumentos, radiar datos de vuelta a la Tierra, y recoger luz solar para alimentar sus operaciones. El CubeSat, que es del tamaño de un ordenador de escritorio, también será el primero en usar espectroscopía láser activa para explorar la superficie lunar.

Hasta ahora, los CubeSats — nombrados por su uso de módulos cúbicos de tamaño estándar — han asumido principalmente tareas en órbita terrestre y no han necesitado sistemas de propulsión potentes. Lunar Flashlight ayudará a demostrar la capacidad de naves pequeñas y relativamente económicas para manejar importantes misiones espaciales que previamente estaban reservadas para vehículos más grandes.

Cuatro Láseres Infrarrojos Cercanos para Detectar Hielo

Lunar Flashlight lleva cuatro potentes láseres infrarrojos cercanos que operan en diferentes longitudes de onda en el espectro infrarrojo cercano. Los láseres apuntarán a áreas sombreadas de cráteres y operarán en secuencia para iluminar ubicaciones donde el hielo puede haber sido depositado y protegido de derretirse. El agua en forma de hielo absorberá la luz láser, mientras que el suelo lunar seco — conocido como regolito — reflejará los haces de vuelta al espectrómetro de la nave.

"Estudiando la luz devuelta, el sistema nos dirá si hay hielo de agua presente en estas áreas permanentemente sombreadas", dijo Jud Ready, ingeniero principal de investigación en GTRI e investigador principal del proyecto Lunar Flashlight en Georgia Tech. El equipo científico de Lunar Flashlight interpretará las mediciones del CubeSat junto con conjuntos de datos recolectados por otras naves para entender mejor la abundancia y distribución de depósitos de hielo lunar.

Energía, Comunicaciones y Operaciones

Los láseres serán alimentados por una gran batería de iones de litio que será cargada por los cuatro paneles solares en la nave. Los láseres, espectrómetro y batería ocupan aproximadamente un tercio del volumen total del Lunar Flashlight.

Los datos de la búsqueda de hielo serán transmitidos a la Red de Espacio Profundo de NASA por un transmisor de radio similar a los usados en otras misiones de NASA. La radio también recibirá comandos enviados a la nave desde controladores en Tierra; debido al tiempo requerido para que las señales se transmitan a la Luna, los comandos se almacenarán y ejecutarán en momentos específicos. Los datos llegarán al centro de control de operaciones de misión de Georgia Tech, ubicado en la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, y se reenviarán a UCLA para análisis y archivado en el Sistema de Datos Planetarios de NASA. Controladores de nave en Georgia Tech monitorizarán las señales para asegurar que Lunar Flashlight opere como se pretende.

Objetivos Estratégicos de NASA

El objetivo de Lunar Flashlight es abordar uno de los Huecos Estratégicos de Conocimiento de NASA: entender la composición, cantidad, distribución y forma de agua e iones de agua — como hidroxilo (OH) — en puntos fríos lunares conocidos como "trampas frías". Previas orbitadores lunares de NASA y otras misiones han detectado depósitos potenciales de hielo de agua en altas latitudes de la Luna. Lunar Flashlight mapeará un puñado de esos depósitos a resoluciones espaciales de uno a dos kilómetros, proporcionando significativamente más detalle que misiones anteriores. Más allá de confirmar la existencia del agua congelada, Lunar Flashlight proporcionará información que podría ayudar a determinar dónde futuras misiones podrían aterrizar para muestrear el agua y evaluar su uso potencial por humanos.

Usar los propios recursos de agua de la Luna para soportar vida humana y producir combustible podría recortar el coste de mantener comunidades lunares permanentes reduciendo cuánto material necesita lanzarse desde la Tierra. Además de agua, NASA espera usar materiales lunares para hacer oxígeno y propelente para lanzar vuelos de regreso.