LUMIO: una pequeña sonda europea para detectar choques de meteoroides en la cara oculta de la Luna

Por Daniel Marín, el 28 febrero, 2023. Categoría(s): Astronáutica • ESA • Luna • Sistema Solar ✎ 51

¿Qué tienen en común el telescopio espacial James Webb y la Luna? Que ambos son excelentes detectores de meteoroides en el espacio cercano a la Tierra, el JWST con su espejo —de forma involuntaria, desgraciadamente— y la Luna con su superficie. En principio esto puede sonar raro, porque en la Tierra podemos ver los meteoros o estrellas fugaces al quemarse en la atmósfera —además de detectarlos por radio—, pero la Luna carece de una capa de aire a su alrededor. La respuesta es que, precisamente por este motivo, somos capaces de detectar los meteoros porque al chocar directamente con la superficie a una altísima velocidad generan una pequeña bola de fuego que puede ser vista por telescopios terrestres. La teoría es sencilla, pero la realidad es que detectar estos choques con la Luna es una tarea nada sencilla. De hecho, el primer impacto confirmado provocado por un meteoroide tuvo lugar en 1999 durante la lluvia de las Leónidas. Y hubo que esperar a 2005 para tener una detección por más de un observador. Detectar estos impactos desde la Tierra tiene otro problema y es que no es posible hacerlo en las zonas iluminadas del disco lunar o cuando nuestro satélite se encuentra cerca del Sol en el cielo. Y, por supuesto, tampoco podemos vigilar la cara oculta de la Luna.

LUMIO vigilando la cara oculta de la Luna (ESA).

Debido a estas limitaciones, en 2017 nació la propuesta LUMIO (Lunar Meteoroid Impact Observer), una sonda capaz de observar continuamente la cara oculta de la Luna desde el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Luna. LUMIO es un pequeño satélite de unos 29 kg basado con un diseño cubesat 12U dotado de una potente cámara, LUMIO-Cam, capaz de ver el resplandor de los choques de meteoroides contra la superficie lunar. Tras superar la Fase 0 de su diseño en 2017, la iniciativa finalizó la Fase A de desarrollo en 2021. LUMIO es un proyecto apoyado principalmente por Italia, Noruega y Países Bajos. LUMIO es un excelente complemento a los observadores terrestres dedicados a la detección de impactos de meteoroides porque cuando para nosotros es luna llena, para LUMIO será luna nueva, y viceversa, además de la ventaja derivada de poder vigilar el hemisferio de nuestro satélite que no somos capaces de ver desde nuestro planeta. Otra ventaja es que la parte no iluminada de la Luna vista por LUMIO estará totalmente a oscuras, sin el brillo de la luz cenicienta procedente de la Tierra que ilumina las zonas oscuras de la cara visible. Eso sí, las observaciones solo serán posibles cuando la cara oculta esté iluminada a la mitad o menos, porque si no los sensores de la cámara se saturarían.

LUMIO complementaría las observaciones de choques de meteoroides desde la Tierra (Topputo et al.).

El objetivo de LUMIO es medir la densidad de partículas en el espacio cislunar. Como el propio telescopio James Webb ha experimentado en su espejo, los meteoroides son un peligro para la flota de satélites que tenemos fuera de la órbita baja, pero el caso es que no sabemos cuántas partículas grandes de polvo interplanetario hay en nuestro vecindario. Las estimaciones varían entre 1000 y 4000 impactos al año contra la Luna de meteoroides con una masa superior a 1 kg. Para meteoroides de más de 30 gramos, los estudios sugieren 23000 choques al año contra la Luna. Por otro lado, algunos investigadores han sugerido que la cara oculta podría experimentar menos choques que la visible —solo un 0,1% menos— por efecto de la gravedad terrestre y que las zonas ecuatoriales recibirían hasta un 20% más de impactos que las polares, debido al plano orbital de la mayoría de partículas de polvo interplanetario. Asimismo, se cree que el hemisferio izquierdo de la Luna, situado de «frente» en la dirección de avance en su órbita, experimentaría entre un 40 y un 80% más de choques que el otro hemisferio. Pero nadie ha corroborado estas cifras, y ahí es donde LUMIO debe jugar un papel esencial. Por supuesto, estos números no solo nos ayudarán a proteger mejor nuestros satélites o bases lunares, sino que también servirán para poner a prueba los modelos de nuestro sistema solar.

Una vista de LUMIO (Topputo et al.).
LUMIO-Cam (Topputo et al.).

LUMIO-Cam, con una apertura de 5,1 centímetros, obtendrá imágenes de la Luna a 15 fps en visible e infrarrojo cercano. De esta forma se podrán discriminar destellos en los detectores provocados por rayos cósmicos u otras partículas. LUMIO deberá funcionar durante un año y medio en el punto L2, un tiempo en el que se espera que descubra miles de impactos de meteoroides (se calcula que sería capaz de ver hasta 6000 choques de meteoroides durante una lluvia intensa como las Gemínidas). El cubesat 6U japonés EQUULEUS (EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft), lanzado en noviembre de 2022 en la misión Artemisa I de la NASA, también tiene entre sus objetivos la detección de este tipo de impactos, pero no es una misión dedicada a esta tarea como lo será LUMIO. Gracias a su pequeña masa, LUMIO puede ser lanzada como carga secundaria en alguna misión lunar o planetaria. Sin duda, una iniciativa muy interesante que, de ser aprobada, puede aumentar la seguridad de los futuros telescopios espaciales y misiones tripuladas a la Luna.

Trayectoria de LUMIO (ESA).

Referencias:

  • https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC2018/EPSC2018-320.pdf
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103522003104
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576522001424


51 Comentarios

  1. Interesante la propuesta pero no creo que sea una prioridad para la ESA por qué no creo que veamos muchas misiones tripuladas en la cara oculta de la luna al menos de una agencia espacial occidental talves los chinos o coreanos se animen

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    1. Con una masa de 29 kg no parece una inversión de altos vuelos. El único problema que le veo es que debe lanzarse como carga secundaria de un orbitador/aterrizador lunar, así que la ESA tendrá que buscar una sonda «grande» que la lleve a la Luna. Lo ideal sería la sonda eurojaponesa HERACLES pero, si esa no es posible, habrá que buscar una sonda americana, india o china. Saludos.

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      1. Puede lanzarse de polizona junto con alguna sonda del CLPS o quizá con un Electron de Rocketlab. CAPSTONE era una mini sonda de 27 kg y esta sería de 29 kg. O con algún futuro mini lanzador europeo.

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        1. con la Orión creo que no.
          el SLS que lanza la Orión puede poner en trayectoria lunar cubesats de este tipo. Pero visto los problemas que han tenido las minisondas de Artemisa 1, por los retrasos del lanzamiento, casi mejor probar con otras vías.

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  3. La fase A se concluyó en 2021. Entonces la conferencia ministerial de la ESA de noviembre de 2022 debería haber aprobado el presupuesto para fases subsiguientes (si hay un verdadero interés). ¿Se sabe si es así?

    Gracias

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    1. Poco después de empezar a funcionar sufrió un impactó. O no recuerdo si han sido varios… Lo que se le rompió del espejo es pequeñito y casi no le afecta. Y sorprendió que fuera tan pronto.
      Si busca en el blog o prensa quizás encuentre rápido más infos.
      Salut 🙂

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      5. Este también es interesante
        https://blogs.nasa.gov/webb/2022/06/08/webb-engineered-to-endure-micrometeoroid-impacts/
        «la capacidad de Webb para detectar y ajustar las posiciones de los espejos permite una corrección parcial del resultado de los impactos. Al ajustar la posición del segmento afectado, los ingenieros pueden cancelar una parte de la distorsión. Esto minimiza el efecto de cualquier impacto, aunque no toda la degradación puede ser cancelada de esta manera. Los ingenieros ya han realizado un primer ajuste de este tipo para el segmento C3 recientemente afectado, y los ajustes planificados adicionales del espejo continuarán afinando esta corrección. Estos pasos se repetirán cuando sea necesario en respuesta a eventos futuros como parte del monitoreo y mantenimiento del telescopio a lo largo de la misión.»

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      6. No lo he encontrado. ¿no había una entrada de Daniel donde una sonda que pasaba por Marte o similar midió también un montón de impactos en su camino? ¿y que también era algo accesorio? No recuerdo la sonda.

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  5. Ojalá que aprueben esta sondita. Sería una buena inversión a largo plazo, por ejemplo para saber hasta qué punto es rentable proteger los satélites con una cubierta protectora. De momento, me parece asombroso los años que aguantan los satélites sin un impacto letal.

    Creo recordar que el módulo inflable de la ISS tiene una capa autoreparable.
    Supongo que a estas alturas se habrán desarrollado muchos tipos de protección y alguno será económicamente viable.

    Me imagino un telescopio enorme en medio de una bola inflable gigante de espuma autoreparable.

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    1. supongo que te refieres a satélites en órbita lunar. Porque imagino que a estas alturas ya tendrán las agencias y empresas datos de sobra como para tener una estadística fiable del riesgo actual en órbita terrestre.

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      1. No veo porqué va a haber mucha diferencia en el flujo de meteoroides en la órbita terrestre respecto a la órbita lunar. Ambas barren el mismo espacio.
        Y debe de ser difícil de saber con los satélites actuales si dejan de funcionar inesperadamente por un impacto o por otras causas, así que costará hacer con ellos una estadística de impactos.

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    2. Suponiendo que tal telescopio se orienta solamente por ruedas de reacción (el JWST usa además microcohetes)… me imagino las toberas para corrección y mantenimiento de la órbita ubicadas al extremo de largas pértigas, o sea fuera de la bola gigante de espuma.

      Me imagino también que la masa/inercia de la bola gigante de espuma es despreciable, no afecta para nada nadita los tiempos de las maniobras de orientación ni acorta la vida útil (masa propelente) de los propulsores.

      Ya que estamos, me imagino también un parasol/radiador «a la JWST» pero supervitaminado y desde luego fuera de la bola gigante de espuma… para evitar que ésta se caliente cegando a los instrumentos que, como bien sabemos, deben permanecer más fríos que pipí de pingüino muerto y aislados de toda radiación térmica excepto la de los objetos astronómicos observados.

      Pero por sobre todo, me imagino que el espejo primario tampoco es bloqueado en modo alguno por la bola gigante de espuma… porque de lo contrario… ¡ejem!… estooo…

      En resumen, dado que las partes más vitales del telescopio sí o sí han de quedar expuestas al espacio y por ende a los meteoroides… me imagino que la bola gigante de espuma es la cosa más inútil y contraproducente que me puedo imaginar para un telescopio espacial 🙂

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      1. Nada, nada… lo que ya habíamos hablado antes: lo suyo, un telescopio ¡¡dentro de una StarShip!! Así sólo le podrían afectar los impactos directamente frontales, que dependiendo de cómo se coloque la nave, serían harto improbables.

        XD XD XD

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          1. Es que el problema es, precisamente, que NADA protege al telescopio, y la StarShip, al hacer de «tubo», le quitaría al espejo un enorme número de impactos durante su vida útil… algunos de ellos perfectamente capaces de destruir por completo un segmento del espejo, pero que el fuselaje de la nave (con el de la zona de la bodega más grueso y con más aislantes y tal) podría suavizar mucho, o anular por completo.

            Pero bueno, que de ésto ya hablamos en un post anterior, y ahora sólo lo mencionaba a modo caxondeo, jajajaja

      2. Recuerda, Pelau, que el caso del Webb es excepcional porque al adentrarse tanto en el infrarrojo necesita estar frío como el pingüino muerto, pero si no se observa tanto en el infrarrojo se relaja ese aspecto.

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      3. 🙂
        Vale, Pelau. Si se diseñara haciéndolo lo peor posible es una buena manera de saber qué problemas hay que corregir. Y de ahí diseñarlo sin mala leche, corrigiendo esos problemas. Por ejemplo:
        La bola estaría contenida por una película reflectante, que se desplegaría por hincharse la espuma, y que haría innecesario el parasol/radiador.
        La bola tendría una amplia rendija, más ancha que el reflector, similar a la de la cúpula de los grandes observatorios terrestres.
        La rendija se podría cubrir con portones deslizantes terrestres inflados del mismo material que la bola, para cuando el telescopio cruce una zona con mucho peligro, como la estela de cometas periódicos conocidos.

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        2. Es que me parece una idea descabellada, no puedo evitarlo. Al imaginarme esa bola de espuma veo todo lo contrario a ventajas respecto a un diseño tubular rígido como el del Hubble, el HabEx, o el telemuskopio starshipintegrado 🙂

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  6. ¡Suena importante para saber dónde ir de tapas y cervezas dn la Luna! 😉
    Si se confirma, caerían menos meteoritos es en los polos, en su vertiente oculta derecha. Y donde habría más impactos, sería en su parte izquierda del ecuador visible.
    ¿Y la izquierda lunar, sería nuestra derecha mirándola desde el hemisferio norte?
    Si no lo entendí mal, o me lié, ay, ay…

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  7. La tecnología cubesat va a ser toda una revolución en la exploración del espacio. Pequeños satélites y sondas cuyas misiones pueden planificarse, construirse y lanzarse en cosa de 3-5 años a un costo muy bajo. Economía de tiempo y de dinero. La combinación perfecta.

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    1. Creo que la esa evaluó una base echa a partir de regolito lunar para protegerla de los micrometeoritos y radiación no se si sea viable pero mola mucho

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  10. Siempre he pensado que las bases lunares o marcianas deben hacerse subterráneas, para prevenir impactos de meteoroides, el cine nos ha acostumbrado a ver estas bases con forma de cúpulas o incluso de invernaderos.
    A partir de las observaciones de esta sonda se debe poder calcular a qué produndidad deben ponerse para ser seguras.
    Por eso Elon Musk creó the Boring company, para entrenarse en las labores de zapa, digo yo.

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  11. Hola Fernando,
    Pues no sabe uno si es más fácil taladrar el suelo para protegerse o hacerse un techo de hormigón de regolito bastante resistente, todo tendrá sus pros y sus contras.
    Pero me huelo que por la cabeza de Musk pasa hacerlas subterráneas.

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        1. Habitar cuevas naturales si son bastante amplias sería el triunfo, más barato y rápido que cualquier otro método. Hay que esperar a los robots espeleólogos a ver si encuentran algo.

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