Se cree que el macizo Malapert de la Luna es un resto del borde de la cuenca del Polo Sur-Aitken, que se formó hace más de cuatro mil millones de años. Más recientemente, este magnífico pico (abajo a la izquierda) fue seleccionado como región candidata para el alunizaje de Artemis 3. Esta imagen, captada por la Cámara del Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA el 3 de marzo de 2023, tiene 25 kilómetros de ancho en el centro.(Crédito de la imagen: NASA/GSFC/Arizona State University)
Nuevas investigaciones indican que los posibles lugares de alunizaje en el polo sur de la Luna para alunizajes robóticos y misiones Artemis tripuladas son susceptibles de sufrir seísmos y corrimientos de tierra.
Los resultados científicos publicados a principios de este año en la revista Planetary Science Journal apuntan a un grupo de fallas situadas en la región polar sur de la Luna, haciendo uso de los datos sobre terremotos lunares registrados por los sismómetros instalados por los caminantes lunares del Apolo hace más de 50 años.
«El potencial de fuertes eventos sísmicos procedentes de fallas de empuje activas debe tenerse en cuenta a la hora de preparar y ubicar puestos de avanzada permanentes y supone un posible peligro para la futura exploración robótica y humana de la región polar sur», explica el trabajo de investigación.
Códigos de construcción lunar
La instalación de hábitats, plataformas de aterrizaje, refugios para equipos, torres altas en la Luna podría tener un comienzo inestable, sugiere Nerma Caluk, diseñadora intermedia y especialista lunar de Skidmore, Owings & Merrill, empresa de arquitectura e ingeniería estructural de San Francisco, California.
A medida que entidades públicas y privadas intenten establecer infraestructuras de construcción en la superficie lunar, la necesidad de criterios de diseño lunar se hará más patente con el tiempo, afirma Caluk. A diferencia de los códigos de construcción terrestres, los lunares son inexistentes, observó.
Para resolver este problema, un comité de Ingeniería y Construcción Espacial de la División Aeroespacial de la Sociedad Americana de Ingeniería Civil (ASCE) está elaborando un documento de directrices.
«Una de las secciones cruciales de este documento de directrices son los criterios de diseño sísmico», dijo Caluk, «en el que se abordará información como los requisitos específicos del lugar, la fuerza mínima de diseño, la fatiga y las consideraciones de servicio.»
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Ese trabajo de criterios se está llevando a cabo actualmente como parte de una subvención del programa de Transferencia de Tecnología de Pequeñas Empresas de la NASA, durante el cual Skidmore, Owings, & Merrill, Slate Geotechnical Consultants, y Colorado School of Mines están abordando las preocupaciones del peligro sísmico lunar en una variedad de sistemas estructurales.
Caluk afirmó que las prácticas y los códigos de la ingeniería terrestre «tendrán que ser reimaginados» para abordar los factores que no están presentes en la Tierra. Y uno de esos factores son los terremotos lunares.
Datos antiguos, nuevos retos
La singularidad de la actividad sísmica lunar impone nuevos retos, dijo Caluk. «Además, la aplicación de modelos estadísticos desarrollados para el registro de terremotos podría dar lugar a incertidumbres en el entorno lunar debido a la escasa información sobre los procesos geológicos y tectónicos que impulsan la actividad sísmica lunar.»
Caluk recuerda que, durante las misiones Apolo, se desplegaron cinco estaciones sísmicas en la superficie lunar. Cada uno de los instrumentos sísmicos estaba equipado con tres sismómetros de período largo, originalmente alineados para medir los tres componentes de los vectores de desplazamiento del suelo, y un sismómetro de período corto, con capacidad para medir únicamente el movimiento vertical del suelo.
A pesar de que se registraron más de 13.000 eventos sísmicos durante el periodo de registro de 7 años, se reconocieron las limitaciones de los instrumentos Apollo in situ, dijo Caluk.
El paquete de experimentos sísmicos pasivos de Apolo 11 desplegado en julio de 1969. (Crédito de la imagen: NASA/Neil Armstrong)
Grietas inducidas por la fatiga
Sin embargo, según los eventos sísmicos cartografiados en la Luna, «la principal diferencia entre la sismicidad terrestre y la lunar es su duración. La energía sísmica lunar tarda entre media hora y varias horas en disiparse completamente durante un evento», advirtió Caluk.
Entre los cuatro tipos de eventos sísmicos lunares identificados, se descubrió que los terremotos lunares poco profundos presentaban la mayor amplitud y liberación de energía por evento.
Aunque se estima que tienen magnitudes menores que los terremotos de alto impacto, si son lo suficientemente grandes -con el epicentro cerca de un sitio del polo sur- podrían dañar la infraestructura lunar, dijo Caluk, «causando potencialmente grietas inducidas por fatiga, afectando su capacidad de servicio y operación.»
Los efectos de los terremotos lunares sobre las futuras estructuras lunares en un entorno de baja gravedad, que poseerán propiedades estructurales únicas, podrían diferir significativamente de los casos terrestres conocidos, subrayó Caluk. Los sistemas sísmicos adaptativos basados en la resiliencia que mitigan los daños sísmicos han experimentado avances significativos en los últimos años y deben perfeccionarse para las estructuras lunares, señaló.
Se espera que la misión Artemis 3 aterrice cerca del polo sur de la Luna (visto aquí) en 2025. (Crédito de la imagen: NASA)
Reducir la brecha del conocimiento
Según Caluk, es posible utilizar los datos existentes para realizar estimaciones iniciales, reduciendo así las lagunas de conocimiento en el análisis sísmico de las estructuras lunares. Esto es posible utilizando una base de datos de formas de onda de terremotos lunares poco profundos para desarrollar un Modelo de Movimiento del Terreno Lunar (LGMM).
«Para diseñar adecuadamente estas cargas laterales, se necesitan datos sobre la actividad sísmica del emplazamiento real del campamento base, en este caso el polo sur lunar», explica Caluk. «Estos datos no existen actualmente, ya que los sismómetros de las misiones Apolo están colocados en las regiones ecuatoriales».
Los trabajos en curso, financiados por la NASA, pretenden realizar estimaciones y suposiciones iniciales fruto de los escasos conocimientos sobre los terremotos lunares, su efecto en los sistemas estructurales y la posible necesidad de sistemas de protección sísmica.
Wanted: Más datos
Pero aún queda trabajo por hacer, dijo Caluk. Se pueden obtener más datos de futuros sismómetros lunares.
Un resultado adicional de los trabajos en curso sobre los terremotos lunares es quizá instigar la necesidad de instrumentación adicional a bordo de las misiones público-privadas de Servicios Comerciales de Carga Lunar (CLPS) de la NASA para recoger los datos que faltan sobre las condiciones locales del lugar.
«A medida que la NASA regrese a la superficie lunar a través del programa Artemis, será necesario establecer infraestructuras de construcción estructuralmente seguras y permanentes», concluyó Caluk. «La experiencia en ingeniería estructural y civil terrestre debe incorporarse para acelerar el desarrollo de la infraestructura lunar y los sistemas de construcción».
Cimientos estables
En cuanto a los terremotos lunares, «los diseñadores deben tenerlos en cuenta en cualquier diseño de estructuras que requieran una cimentación estable», afirma Sam Ximenes, arquitecto espacial, fundador y director general de XArc Exploration Architecture Corporation y Astroport Space Technologies con sede en San Antonio (Texas).
«Sí, esto se está convirtiendo en algo muy real», afirmó Ximenes, y ya se está trabajando en el desarrollo de tecnologías de solidificación del regolito pendientes de patente para la construcción de infraestructuras lunares mediante impresión 3D y robótica autónoma, centrándose inicialmente en los emplazamientos de las plataformas de aterrizaje lunar.
«La progresión natural es hacia la economía cislunar, donde ahora empezamos a ver cómo se forman alianzas industriales para habilitar una infraestructura de cadena de suministro que abarque la utilización de recursos in situ en la superficie lunar», declaró Ximenes a universeexpedition.com.
La Luna terrestre es vista como una gran obra de construcción, ya que se emplazan carreteras, refugios y plataformas de lanzamiento y aterrizaje para mantener un punto de apoyo permanente en este destino celeste. (Crédito de la imagen: Astroport Space Technologies)
Capacidad de elevación
Honeybee Robotics colabora con la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) en un estudio de arquitectura lunar para desarrollar e integrar su concepto de torre alta.
El concepto se apoda LUNARSABER, abreviatura espacial del largo título: Lunar Utility Navigation with Advanced Remote Sensing and Autonomous Beaming for Energy Redistribution (Navegación Lunar Utilitaria con Teledetección Avanzada y Transmisión Autónoma para la Redistribución de Energía).
Honeybee Robotics ha proyectado una altura de casi 100 metros, que podría ampliarse a 200 metros sobre el paisaje lunar para aumentar su alcance.
El concepto de torre LUNARSABER. (Crédito de la imagen: Honeybee Robotics)
Selección del emplazamiento
Vishnu Sanigepalli es el investigador principal de Honeybee de LUNARSABER en el esfuerzo DARPA LunA-10.
«Estamos evaluando activamente el impacto de los terremotos lunares en las infraestructuras altas, incluidas las torres desplegables como LUNARSABER de Honeybee, y diseñándolas para garantizar que permanezcan estables y no vuelquen», explica Sanigepalli a universeexpedition.com.
A diferencia de los terremotos, que sólo duran unos segundos, los lunares pueden persistir durante horas, señala Sanigepalli, lo que plantea riesgos sobre los efectos a largo plazo, como la fatiga de los materiales, la durabilidad estructural y la degradación del servicio.
«Para las torres, los hábitats y otras infraestructuras, los terremotos lunares suponen un reto, sobre todo porque el regolito de la Luna es mucho menos estable que el de la Tierra», añadió Sanigepalli.
«Esto significa que debemos ser más rigurosos en la selección de los emplazamientos para garantizar que las infraestructuras se construyan en terrenos capaces de soportar la actividad sísmica para una estabilidad a largo plazo», concluyó Sanigepalli.
