Sonda china Chang’e 4: el primer radio observatorio en la cara oculta de la Luna

China planea lanzar a finales de 2018 la sonda Chang’e 4, que se convertirá en el primer artefacto humano que aterrice en la cara oculta de la Luna. La sonda llevará un rover y transmitirá los datos a la Tierra usando el satélite LRS (Lunar Relay Satellite), un nave que será lanzada previamente y que estará situada en una órbita de halo alrededor del punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna. Lo que no es tan conocido es que probablemente la Chang’e 4 llevará un radiotelescopio que aprovechará el absoluto silencio en el espectro de radio que caracteriza la cara oculta de la Luna.

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La sonda Chang’e 4 con el rover en la parte superior y las tres antenas del detector de muy baja frecuencia (VLF)(J.S. Ping et al.).

Desde hace décadas instalar un radiotelescopio en la cara oculta de nuestro satélite es un sueño de la comunidad científica y los escritores de ciencia ficción. Con toda la masa de la Luna actuando como un enorme escudo, un radiotelescopio lunar podría escudriñar el cosmos libre de las interferencias de las ondas de radio creadas por la humanidad. Lamentablemente, nadie ha puesto todavía un radiotelescopio en la cara oculta de la Luna. De hecho, nadie ha alcanzado la cara oculta de la Luna. Todo cambiará en 2018.

Al depender del satélite LRS para las comunicaciones, los encargados de la misión Chang’e 4 han decidido no sobrecargar la sonda con instrumentos que necesiten mucho ancho de banda y suprimirán los telescopios ultravioleta que llevaba la Chang’e 3. Su lugar lo podría ocupar —la decisión todavía no ha sido tomada de forma oficial— un radiotelescopio de muy baja frecuencia (VLF, Very Low Frequency) para observaciones astronómicas. El instrumento sería sensible a las frecuencias comprendidas entre 100 kiloherzios y 40 megaherzios (sí, en radioastronomía este rango se considera que corresponde a bajas frecuencias).

Esto puede parecer curioso, pero no demasiado relevante. Hasta que recordamos que en esta época que somos capaces de observar el cosmos a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio, todavía hay una región que se nos resiste. Y, efectivamente, esa ventana espectral son las ondas de radio de muy larga longitud de onda (o sea, muy baja frecuencia). La razón de que estemos ciegos en estas longitudes de onda se debe por un lado a la ionosfera —que bloquea las radiaciones en estas frecuencias provenientes de fuera de la Tierra— y la tremenda contaminación en radio generada por nuestra civilización. La consecuencia es que desde la Tierra resulta imposible estudiar el cielo a frecuencias por debajo de los 15 MHz.

Nunca antes hemos observado el universo en detalle en esta zona del espectro y si algo nos demuestra la historia de la ciencia es que cada vez que vemos el universo con nuevos ojos nos encontramos con sorpresas. El detector de la Chang’e 4 estará formado por tres antenas de cinco metros de longitud cada una y se tratará de un instrumento prototipo cuyo objetivo es abrir el camino a futuras misiones dedicadas exclusivamente a esta tarea. Las señales de la propia sonda Chang’e 4 y el rover interferirán en el instrumento, así que en principio no será usado para observar objetos lejanos de cielo profundo. No obstante, se podrá emplear para estudiar la actividad solar, sobre todo las eyecciones de masa coronal (CMEs), y la magnetosfera de Júpiter (en frecuencias por debajo de los 2 MHz).

La Chang'e 3 en la Luna (http://moon.bao.ac.cn).
La sonda china Chang’e 3 en la superficie de la Luna vista desde el rover Yutu (http://moon.bao.ac.cn).

Las observaciones de Chang’e 4 complementarán así a las de otros satélites que estudian la actividad solar y la magnetosfera terrestre como es el caso de la misión WIND de la NASA y sus resultados servirán para diseñar instrumentos más avanzados. En concreto, la Chang’e 4 debe estudiar las características de la ionosfera lunar. Un momento, ¿pero la Luna tiene ionosfera? Pues sí, aunque obviamente es muy tenue. Estudiada por primera vez por las misiones soviéticas Luna en los años 70, nadie sabe exactamente cómo afectará la ionosfera lunar a las observaciones astronómicas en estas frecuencias ni cuál es su relación con la actividad solar. La Chang’e 4 deberá responder a estas incógnitas.

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Perfil de la ionosfera lunar según las sondas soviéticas Luna 19 y Luna 22 (J.S. Ping et al.).

El lugar de aterrizaje de la misión será probablemente la cuenca Aitken, uno de los mayores cráteres del sistema solar. Esta cuenca de impacto es tan profunda —cerca de seis kilómetros por debajo del radio medio lunar— que su análisis servirá para arrojar claves sobre la formación de nuestro satélite y, especialmente, por qué la cara oculta es tan diferente de la visible. La corteza de la cara oculta es más gruesa, de ahí que los flujos de lava basáltica no hayan alcanzado la superficie para formar los característicos y oscuros maria lunares con tanta profusión como en la cara visible. Ahora bien, nadie sabe por qué el espesor de la corteza es mayor en el hemisferio de la cara oculta.

Relieve de la Luna. Se
Relieve de la Luna. A la derecha se aprecia la cuenca de impacto Aitken en la cara oculta (NASA).
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Posible lugar de aterrizaje de la Chang’e 4 en la cuenca Aitken (chinaspaceflight.com).

Si finalmente este radiotelescopio es elegido para volar a bordo de la misión Chang’e 4 estaríamos ante un hito en la historia de la radioastronomía y ya no resultaría tan fantástico imaginar un futuro radio observatorio en la cara oculta. Eso sí, en vez de un radiotelescopio con una enorme antena en forma de cuenco como el observatorio de Arecibo estadounidense o el futuro FAST chino, el instrumento con el que sueña la comunidad científica sería más bien una matriz de antenas en la cara oculta de la Luna que, a pesar de cubrir una extensión de muchos kilómetros cuadrados, tendría un aspecto poco impresionante. Pero un radiotelescopio de muy baja frecuencia de este tipo permitiría, además de estudiar el sistema solar, levantar un mapa tridimensional de la materia interestelar a varios años luz alrededor del Sol, observar la actividad de galaxias lejanas o determinar las características de los rayos cósmicos de muy baja energía que no pueden atravesar la heliosfera, entre otros fenómenos astrofísicos. Y si alguna vez algo así llega a construirse en la cara oculta de nuestro satélite es posible que sea en buena medida gracias a la misión Chang’e 4.

Referencias:

  • J.S. Ping et al., Promoting a low frequency radio observatory on the farside of the Moon, European Lunar Symposium 2016

 



24 Comentarios

    1. Pues hazlo.

      Ya era hora de que alguien se decidiese a alunizar en la cara oculta y a probar un prototipo de telescopio lunar (un radiotelescopio ES un telescopio).

      1. Toda la razón.

        Algo que debería hacerse y no es muy caro es situar en la superficie algún tipo de dispositivo para estudiar la precesión lunar (o más bien, de la bóveda celeste vista desde la superficie lunar). Con el instrumental que hay ahora, no deberían ser necesarios muchos años para extraer conclusiones. Va todo en el pack, un telescopio automático en el suelo.

        Y eso podría darnos muchísimas sorpresas.

        Lo de los chinos lo decía porque plantar un bosque de antenas es algo que está en las capacidades de un rover. Estoy seguro de que en Power Point como mínimo tienen algo así. Otra cosa que antes o después tendrán que lanzar es algún programa de cartografiado de la superficie lunar. Al menos de las zonas que les interesen.

        Es sorprendente lo abandonada que está la Luna, cuando por el coste estándar de una sonda interplanetaria puedes mandar flotillas enteras.

  1. Viendo el comentario sobre las diferencias en las caras de la Luna me acorde de algo que quería comentarte hace un tiempo, ¿has leído Siete Evas de Neal Stephenson?, si no lo has podido leer te lo recomiendo.

  2. Ojala en caso que la Chang’e 4 pueda llevar este mini radiotelescopio anime a la comunidad internacional a instalar equipos mas potentes y ambiciosos.
    Habria posibilidad que dicho radiotelescopio pudiera capturar una señal candidata de una civilización extraterrestre?

    1. Dudo mucho que ninguna civilización realmente avanzada use ondas de radio para sus comunicaciones espaciales.

      De hecho, las señales de radio decaen con la distancia y, aunque siguen estando ahí, se vuelven casi indetectables al cabo de unos pocos años luz. Incluso nuestra civilización está en tránsito hacia una de «escasas emisiones» de radio. Dentro de poco, la fibra óptica y la comunicación vía láser estarán extendidas por todo el planeta y fuera de él. Y las señales de la telefonía móvil no son precisamente potentes. Es por eso que soy de los que opinan que programas como SETI son una pérdida de tiempo y de dinero. A no ser que haya a menos de 50 años luz una civilización muy parecida a la nuestra de ahora mismo, no detectarán nada.

      1. Estoy de acuerdo con que las ondas de radio quedaran obsoletas en nuestra civilizacion muy pronto en tiempo cosmico.
        Sin embargo quiero añadir una reflexion sobre lo del SETI.
        Imagina que hay una civilizacion que quiere decir hola. Se que hay argumentos que dicen que hacer eso es un peligro, no voy a entrar en esa discusion. Entonces, esa civilizacion estaria interesada en mandar una señal de hola con todas y cada una de las tecnologias de transmision que hayan sido capaces de desarrollar, en el presente y el pasado.
        Por eso, pienso que es posible que una civilizacion, aunque sea muy avanzada, envie ondas. Por supuesto, queda el problema de que la señal se debilita con la distancia. Pero si es una civilizacion muy avanzada no deberia ser un problema.
        Saludos.

      2. No creo que las RF sean un mal modo de comunicarse. La luz láser, ya sea en el visible o no visible dentro de una atmósfera es muchísimo menos efectiva. En el vacío queda limitada por la dispersión ya que no se puede conseguir, por ahora, un haz súper coherente, hay muchísimas limitaciones.
        Si pensamos que las leyes de la física son iguales aquí, que en otro punto de la galaxia, una posible civilización extraterrestre seguro que ha utilizado las RF como medio de comunicación, incluso los mismos métodos de modulación.

  3. No es plausible que el espesor de la corteza sea mayor en la cara oculta porque el pull gravitatorio de la tierra en los materiales menos densos los «arrastrase» hacia la cara visible?

    1. No hay respuesta, ni clara ni sencilla. La explicación de bote pronto sería que de ser así entonces la Luna tendría que estar exactamente al revés de como está, pero la cosa tiene muchos flecos.

      Si no sabemos nada de nada (y fíjate lo que sabemos). En la Luna hay terremotos, y no se tiene ni idea de por qué (hipótesis para parar la OTAN, pero chicha, cero).

  4. La Luna es el lugar ideal para un «copia de seguridad» de la vida de la Tierra. Sobre todo la cara oculta.
    Por ponerme agorero, que me da morbo: Si algún día los físicos «descubren» una fuente de energía tan potente que en el momento del «descubrimiento» no queda nadie en la Tierra para contarlo, quizá una colonia en un agujero de la cara oculta de la Luna sea lo único que quede de nosotros.

    1. Efectivamente. Todo depende del nivel de catastrofe que quieras tolerar.
      Nivel1. Habitat subterraneo o en las profundidades marinas.
      Nivel2. Habitat en la luna.
      Nivel3. Habitat en Marte.
      Nivel4. Habitat en otro sistema solar.
      (Un habitat espacial no lo considero seguro por el momento…)
      Al parecer tenemos planes de ir directamente al nivel 3, porque mola mas. No me parece mal.

      1. A mi tampoco me parecería mal ir ya al nivel 3 si con eso no retrasásemos ir al nivel 2.
        Ahora tenemos capacidad de establecer una colonia en la Luna y creo que no deberíamos desaprovechar la ocasión cuanto antes.
        Pienso que cuando una civilización alcanza los conocimientos necesarios para hacer viajes interplanetarios, al mismo tiempo adquiere conocimientos muy peligrosos. El siglo pasado fue la energía nuclear. No sabemos si lo siguiente podrá aniquilarnos antes de saber controlarlo, y sin que quede nadie que lo sepa para evitar repetir el error. Quizá ese sea el motivo de que no veamos señales de otras civilizaciones. Por eso, cuanto antes podamos reproducir nuestra forma de vida, mejor.

  5. «Las observaciones de Chang’e 4 complementarán así a las de otros satélites que estudian la actividad solar y la magnetosfera terrestre como es el caso de la misión WIND de la NASA y sus resultados servirán para diseñar instrumentos más avanzados. »

    ¿China comparte conocimientos con otras agencias a un nivel suficiente para llegar a colaborar de forma útil o que los descubrimientos chinos ayuden a la NASA a diseñar instrumentos mejores?

    1. Sí claro, China y EEUU forman parte de muchos organismos internacionales, los datos de sus estudios son compartidos y expuestos, ambos se benefician de ello, otra cosa es que los chinos se guarden datos más tiempo para asegurarse de que nadie se «aprovecha» de ellos (como hace la ESA… pero un poco más secreto todo).
      Es en los temas técnicos que permitan a china desarrollar nuevas tecnologías o que permitan a otros concer el estado exacto de la tecnología china, donde surgen las tiranteces entre los dos.

  6. Yo en la carrera de Geología estudié hace años como una teoría plausible la de que La Luna era un trozo de la Tierra, literal, algo así como cuando quitas un trozo de tarta de la tarta principal, por eso La Luna es asimétrica, siendo la cara oculta geológicamente distinta de la visible. Luego, evidentemente, pasan millones de años y el ‘agujero’ en La Tierra queda raso, y La Luna redondita. Ya me aparté de todo eso, y ya no sé las teorías actuales por dónde van, pero es evidente que los chinos a este paso van a dominar la Luna si o si.

    1. Desde luego la teoria del gran impacto, es la teoria mas aceptada sobre el origen de la luna, te dejo un paragrafo del wikipedia:

      Evidencias indirectas de este escenario de impacto provienen de las rocas recogidas durante las misiones Apolo, que muestran que la abundancia de los isótopos de oxígeno (16O, 17O y 18O) es prácticamente igual a la que existe en la Tierra.1 La composición de la corteza lunar, rica en anortosita, así como la existencia de muestras ricas en KREEP, apoyan la idea de que en un pasado una gran parte de la Luna estuvo fundida, y un gigantesco impacto pudo aportar la energía suficiente para formar un océano de magma de estas características. Distintas evidencias muestran que si la Luna tiene un núcleo rico en hierro, éste ha de ser pequeño, menor de un 25% del radio lunar, a diferencia de la mayor parte de los cuerpos terrestres en donde el núcleo supone en torno al 50% del radio total. Las condiciones de un impacto dan lugar a una Luna formada mayoritariamente por los mantos de la Tierra y del cuerpo impactante —con el núcleo de este último agregándose a la Tierra— y satisfacen las restricciones del momento angular del sistema Tierra-Luna.

  7. Normalmente no soy demasiado admirador de la tecnología china, pero he de decir que su programa lunar me encanta, lo tienen estupendamente encaminado.

    1. Sí. Muchos de los que por aquí comentamos estamos encantados con la exploración espacial, y con frecuencia hasta nos parece que avanza exasperantemente lenta. Ni que decir tiene que cada proyecto novedoso es bienvenido. Esto no es un nuevo cohete como los que ya hay, o una nueva nave como las que ya hubo: es nuevo, jamás ha existido cosa parecida. Y por eso es maravilloso.

      Más importante que la procedencia de los impulsores del avance es el avance en sí. O míralo de esta manera: procedencia terrícola.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 15 junio, 2016
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • China • Luna