Representación de una nave estelar de SpaceX en la Luna en el marco del programa Artemis de la NASA.(Crédito de la imagen: SpaceX)
Si el futuro se desarrolla como pronostican algunos expertos, la Luna va a ser un bullicioso puerto espacial.
Los vehículos entrarán y saldrán disparados de la superficie lunar, como parte de una cadena de suministro que abastecerá a los campamentos humanos, equipará las instalaciones científicas y desplegará el equipo para las operaciones mineras extraterrestres. Desde el principio, se prevé un alboroto de polvo y escombros. En una reciente reunión de expertos se analizó lo que sabemos y lo que no sabemos sobre cómo llevar a cabo operaciones similares a las de un aeropuerto en la Luna.
El Consorcio para la Innovación de la Superficie Lunar celebró un taller sobre instalaciones de lanzamiento y alunizaje el 23 de julio de 2024. El consorcio está administrado por el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins de Laurel (Maryland). Especialistas gubernamentales, universitarios y del sector privado intercambiaron ideas sobre el diseño, el análisis y la construcción de instalaciones de lanzamiento y aterrizaje, además de identificar lagunas tecnológicas para establecer una presencia sostenible en la Luna.
Esfuerzo de grupo
Se avecinan decisiones importantes sobre cómo crear las infraestructuras necesarias para que el socio celeste de la Tierra se convierta en una gran vía de comunicación y pueda mantener allí a largo plazo cualquier asentamiento humano.
«Establecer una presencia humana en la superficie lunar es un esfuerzo de grupo», afirma Ian Jehn, ingeniero estructural especializado en infraestructuras seguras y sólidas para la Luna. También es doctorando en la Escuela de Minas de Colorado.
«Es probable que antes de que se produzca una presencia humana destacada en la Luna, sea necesario lanzar y transportar una masa importante a la superficie lunar», declaró Jehn a universeexpedition.com. «Necesitamos que profesionales de todas las áreas de la industria colaboren para producir infraestructuras lunares exitosas y de buen rendimiento».
La instalación de hábitats a gran escala en la Luna requerirá una importante cooperación entre la industria y las agencias espaciales. (Crédito de la imagen: NASA)
Plumas de cohete
Jehn prevé vehículos de lanzamiento y aterrizaje más grandes en la Luna. Esas idas y venidas significan penachos de cohetes más grandes que interactúan con el paisaje lunar.
Recibe el boletín de universeexpedition.com
«La mitigación de los efectos de las fuerzas de la pluma del cohete es actualmente un área de estudio muy popular, ya que el gas de la pluma tiene el potencial de causar cráteres en la superficie y generar eyectas de regolito a alta velocidad que pueden dañar la estructura del vehículo o cualquier cosa en las inmediaciones de la zona de aterrizaje», dijo.
Para frenar esos efectos de las explosiones, en la lista de temas de debate está la construcción y el uso de plataformas de lanzamiento y aterrizaje, o LLP. Todo diseñador de superficies de alunizaje que se precie debe saber en qué clase de nave se encuadra un módulo de alunizaje.
Reutilizables, fácilmente reparables.
«Es probable que los LLP tengan que ser reutilizables o fácilmente reparables», dijo Jehn, «para garantizar el transporte seguro y eficiente de personas, activos de misión y material hacia y desde la superficie lunar.»
Los sistemas LLP pueden aprovechar algunas prácticas de diseño y construcción muy consolidadas en el sector de la ingeniería civil terrestre, explica Jehn. Los ingenieros civiles y estructurales han estado diseñando sistemas similares que se están utilizando ahora mismo para las zonas de aterrizaje de SpaceX Falcon y Blue Origin New Shepard.
Según Jehn, cualquier sistema estructural se basa en dos componentes para su diseño: las condiciones de carga previstas y las propiedades de los materiales.
Jehn explicó que se está realizando un gran esfuerzo para desarrollar materiales estructurales para el terreno lunar. Es un trabajo en curso.
Pero eso también tiene truco.
Concepto artístico de un módulo de aterrizaje tripulado de Blue Origin en la superficie de la Luna. (Crédito de la imagen: NASA)
Estructuras resistentes
«El problema es el carácter privado de los criterios de carga de la pluma de los cohetes», señala Jehn. Sin embargo, en la actualidad estos criterios están siendo retenidos por los Servicios Comerciales de Cargas Lunares (CLPS) de la NASA y los fabricantes de sistemas de aterrizaje humano, dijo, y sólo se puede acceder a ellos a través de acuerdos de no divulgación legalmente vinculantes.
Con ese fin, Jehn participa en los trabajos de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. Ese grupo ha iniciado la elaboración de unas directrices de «Ingeniería, diseño, análisis y construcción de infraestructuras lunares».
Sobre la mesa están temas como el tipo de construcción y los materiales necesarios, los efectos medioambientales y el tratamiento del regolito y las rocas lunares para garantizar la fabricación de estructuras resistentes.
Los penachos de los cohetes de las operaciones de despegue vertical y aterrizaje vertical ejercen una presión física y un flujo térmico sobre la superficie de aterrizaje y lanzamiento, señala Jehn. Las diferentes toberas, orientaciones y tamaños de los cohetes darán lugar a diferentes concentraciones de presión y calor.
«En mi opinión, establecer las condiciones de carga es ahora la prioridad. No se puede diseñar un sistema estructural, como un LLP lunar, sin criterios de carga», afirma Jehn. Una analogía es intentar diseñar un paso elevado de autopista sin saber qué tipo de vehículo circula por ese puente, dijo.
