¿QUé ES LA MINERíA LUNAR?

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Desde que comenzamos a enviar misiones tripuladas a la Luna, la gente ha estado soñando con el día en que algún día podríamos colonizarlo. Imagínense, un asentamiento en la superficie lunar, donde todos se sienten constantemente solo un 15% más pesados que aquí en la Tierra. Y en su tiempo libre, los colonos pueden realizar todo tipo de investigaciones interesantes a través de la superficie en rovers lunares. ¡Debo admitir que suena divertido!

Más recientemente, se ha propuesto la idea de prospección y minería en la Luna. Esto se debe en parte a la exploración espacial renovada, pero también al surgimiento de compañías aeroespaciales privadas y la industria NewSpace. Con los horarios de misiones a la Luna para los próximos años y décadas, ¿parece lógico pensar en cómo podríamos establecer también la minería y otras industrias allí?

Métodos propuestos:

Se han hecho varias propuestas para establecer operaciones mineras en la Luna; inicialmente por agencias espaciales como la NASA, pero más recientemente por intereses privados. Muchas de las primeras propuestas tuvieron lugar durante la década de 1950, en respuesta a la Carrera espacial, que vio una colonia lunar como un resultado lógico de la exploración lunar.

Por ejemplo, en 1954 Arthur C. Clarke propuso una base lunar donde los módulos inflables estaban cubiertos de polvo lunar para el aislamiento y las comunicaciones fueron provistas por un mástil de radio inflable. Y en 1959, John S. Rinehart, el director del Laboratorio de Investigación Minera de la Escuela de Minas de Colorado, propuso una base tubular que "flotaría" sobre la superficie.

Desde entonces, la NASA, el Ejército y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y otras agencias espaciales han emitido propuestas para la creación de un asentamiento lunar. En todos los casos, estos planes contenían asignaciones para la utilización de recursos para hacer que la base sea lo más autosuficiente posible. Sin embargo, estos planes fueron anteriores al programa Apollo y fueron abandonados en gran medida después de su conclusión. Solo en las últimas décadas se han hecho propuestas detalladas una vez más.

Por ejemplo, durante la Administración Bush (2001-2009), la NASA consideró la posibilidad de crear un "puesto avanzado lunar". De acuerdo con su Visión para la exploración espacial (2004), el plan requería la construcción de una base en la Luna entre 2019 y 2024. Uno de los aspectos clave de este plan fue el uso de técnicas ISRU para producir oxígeno a partir del regolito circundante.

Estos planes fueron cancelados por la administración Obama y reemplazados por un plan para una misión Mars Direct (conocida como "Viaje a Marte" de la NASA). Sin embargo, durante un taller en 2014, representantes de la NASA se reunieron con el genetista de Harvard George Church, Peter Diamandis de la Fundación X Prize y otros expertos para discutir opciones de bajo costo para regresar a la Luna.

Los documentos del taller, que se publicaron en un número especial de Nuevo espacio, describa cómo se podría construir un asentamiento en la Luna para 2022 por solo $ 10 mil millones de dólares. Según sus documentos, una base de bajo costo sería posible gracias al desarrollo del negocio de lanzamiento espacial, el surgimiento de la industria NewSpace, la impresión 3D, los robots autónomos y otras tecnologías recientemente desarrolladas.

En diciembre de 2015, tuvo lugar en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial un simposio internacional titulado "Luna 2020-2030: una nueva era de exploración humana y robótica coordinada". En ese momento, el nuevo Director General de la ESA (Jan Woerner) articuló el deseo de la agencia de crear una base lunar internacional utilizando trabajadores robóticos, técnicas de impresión 3D y utilización de recursos in situ.

En 2010, la NASA estableció la Robotic Mining Competition, una competencia anual basada en incentivos donde los estudiantes universitarios diseñan y construyen robots para navegar en un entorno marciano simulado. Uno de los aspectos más importantes de la competencia es crear robots que puedan confiar en ISRU para convertir los recursos locales en materiales utilizables. Es probable que las aplicaciones producidas también sean útiles durante futuras misiones lunares.

Otras agencias espaciales también tienen planes para bases lunares en las próximas décadas. La agencia espacial rusa (Roscosmos) ha emitido planes para construir una base lunar para la década de 2020, y la Agencia Espacial Nacional de China (CNSA) propuso construir dicha base en un plazo similar, gracias al éxito de su programa Chang’e.

Y la industria NewSpace también ha estado produciendo algunas propuestas interesantes en los últimos tiempos. En 2010, un grupo de empresarios de Silicon Valley se unieron para crear Moon Express, una compañía privada que planea ofrecer servicios robóticos de transporte y datos de la luna comercial, así como el objetivo a largo plazo de extraer la Luna. En diciembre de 2015, se convirtieron en la primera compañía que compite por el Premio Lunar X para construir y probar un módulo de aterrizaje robótico: el MX-1.

En 2010, Arkyd Astronautics (renombrado Planetary Resources en 2012) se lanzó con el propósito de desarrollar y desplegar tecnologías para la minería de asteroides. En 2013, Deep Space Industries se formó con el mismo propósito en mente. Aunque estas compañías se centran principalmente en los asteroides, el atractivo es muy similar a la minería lunar, que está expandiendo la base de recursos de la humanidad más allá de la Tierra.

Recursos:

Según el estudio de las rocas lunares, que fueron traídas por las misiones Apolo, los científicos han aprendido que la superficie lunar es rica en minerales. Su composición general depende de si las rocas provienen de maría lunar (grandes llanuras oscuras y basálticas formadas a partir de erupciones lunares) o de las tierras altas lunares.

Las rocas obtenidas de maria lunar mostraron grandes trazas de metales, con 14.9% de alúmina (Al²O³), 11.8% de óxido de calcio (cal), 14.1% de óxido de hierro, 9.2% de magnesia (MgO), 3.9% de dióxido de titanio (TiO²) y 0.6% de sodio óxido (Na²O). Los obtenidos de las tierras altas lunares son similares en composición, con 24.0% de alúmina, 15.9% de cal, 5.9% de óxido de hierro, 7.5% de magnesia y 0.6% de dióxido de titanio y óxido de sodio.

Estos mismos estudios han demostrado que las rocas lunares contienen grandes cantidades de oxígeno, predominantemente en forma de minerales oxidados. Se han llevado a cabo experimentos que han demostrado cómo se puede extraer este oxígeno para proporcionar a los astronautas aire respirable, y se puede utilizar para producir agua e incluso combustible para cohetes.

La Luna también tiene concentraciones de metales de tierras raras (REM), que son atractivos por dos razones. Por un lado, los REM se están volviendo cada vez más importantes para la economía global, ya que se usan ampliamente en dispositivos electrónicos. Por otro lado, el 90% de las reservas actuales de REM están controladas por China; Por lo tanto, tener un acceso estable a una fuente externa es visto por algunos como un asunto de seguridad nacional.

De manera similar, la Luna tiene cantidades significativas de agua contenidas dentro de su regolito lunar y en las áreas permanentemente sombreadas en sus regiones polares norte y sur. Esta agua también sería valiosa como fuente de combustible para cohetes, sin mencionar el agua potable para los astronautas.

Además, las rocas lunares han revelado que el interior de la Luna también puede contener importantes fuentes de agua. Y a partir de muestras de suelo lunar, se calcula que el agua adsorbida podría existir en concentraciones traza de 10 a 1000 partes por millón. Inicialmente, se pensó que las concentraciones de agua dentro de las rocas lunares eran el resultado de la contaminación.

Pero desde ese momento, varias misiones no solo han encontrado muestras de agua en la superficie lunar, sino que han revelado evidencia de dónde vino. El primero fue el de la India. Chandrayaan-1 misión, que envió un impactador a la superficie lunar el 18 de noviembre de 2008. Durante su descenso de 25 minutos, el Explorador de Composición Altitudinal (CHACE) de Chandra de la sonda de impacto encontró evidencia de agua en la delgada atmósfera de la Luna.

En marzo de 2010, el instrumento Mini-RF a bordo Chandrayaan-1 descubrió más de 40 cráteres permanentemente oscuros cerca del polo norte de la Luna, que se supone que contienen hasta 600 millones de toneladas métricas (661.387 millones de toneladas estadounidenses) de hielo de agua.

En noviembre de 2009, la sonda espacial LCROSS de la NASA realizó hallazgos similares alrededor de la región polar del sur, ya que un impactador que envió a la superficie levantó material que parecía contener agua cristalina. En 2012, las encuestas realizadas por el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) revelaron que el hielo constituye hasta el 22% del material en el piso del cráter Shakleton (ubicado en la región polar del sur).

Se ha teorizado que toda esta agua fue entregada por una combinación de mecanismos. Por un lado, el bombardeo regular por parte de cometas que transportan agua, asteroides y meteoritos en escalas de tiempo geológicas podría haber depositado gran parte de él. También se ha argumentado que está siendo producida localmente por los iones de hidrógeno del viento solar combinados con minerales que contienen oxígeno.

Pero quizás el producto más valioso en la superficie de la Luna podría ser el helio-3. El helio-3 es un átomo emitido por el Sol en grandes cantidades, y es un subproducto de las reacciones de fusión que tienen lugar en su interior. Aunque hoy existe poca demanda de helio-3, los físicos creen que servirán como el combustible ideal para los reactores de fusión.

El viento solar del Sol lleva el helio-3 lejos del Sol y lo lleva al espacio, eventualmente fuera del Sistema Solar por completo. Pero las partículas de helio-3 pueden chocar contra objetos que se interponen en su camino, como la Luna. Los científicos no han podido encontrar ninguna fuente de helio-3 aquí en la Tierra, pero parece estar en la Luna en grandes cantidades.

Beneficios:

Desde un punto de vista comercial y científico, hay varias razones por las cuales la minería lunar sería beneficiosa para la humanidad. Para empezar, sería absolutamente esencial para cualquier plan de construir un asentamiento en la Luna, ya que la utilización de recursos in situ (ISRU) sería mucho más rentable que transportar materiales desde la Tierra.

Además, se prevé que los esfuerzos de exploración espacial propuestos para el siglo XXI requerirán grandes cantidades de material. Lo que se extrae en la Luna se lanzaría al espacio a una fracción del costo de lo que se extrae aquí en la Tierra, debido a la menor gravedad y velocidad de escape de la Luna.

Además, la Luna tiene una gran cantidad de materias primas de las que depende la humanidad. Al igual que la Tierra, se compone de rocas de silicato y metales que se diferencian entre capas geoquímicamente distintas. Estos consisten en un núcleo interno rico en hierro y un núcleo externo fluido rico en hierro, una capa límite parcialmente fundida y un manto y corteza sólidos.

Además, se ha reconocido durante algún tiempo que una base lunar, que incluiría operaciones de recursos, sería una bendición para las misiones más lejanas del Sistema Solar. Para las misiones que se dirigen a Marte en las próximas décadas, el Sistema Solar exterior, o incluso Venus y Mercurio, la capacidad de reabastecerse desde un puesto avanzado lunar reduciría drásticamente el costo de las misiones individuales.

Desafíos:

Naturalmente, la perspectiva de establecer intereses mineros en la Luna también presenta algunos desafíos serios. Por ejemplo, cualquier base en la Luna debería protegerse de las temperaturas de la superficie, que varían de muy baja a alta: 100 K (-173.15 ° C; -279.67 ° F) a 390 K (116.85 ° C; 242.33 ° F) - en el ecuador y un promedio de 150 K (-123.15 ° C; -189.67 ° F) en las regiones polares.

La exposición a la radiación también es un problema. Debido a la atmósfera extremadamente delgada y la falta de un campo magnético, la superficie lunar experimenta la mitad de la radiación que un objeto en el espacio interplanetario. Esto significa que los astronautas y / o trabajadores lunares tendrían un alto riesgo de exposición a los rayos cósmicos, los protones del viento solar y la radiación causada por las erupciones solares.

Luego está el polvo de la Luna, que es una sustancia vítrea extremadamente abrasiva que se ha formado por miles de millones de años de impactos de micrometeoritos en la superficie. Debido a la ausencia de intemperie y erosión, el polvo lunar no está redondeado y puede causar estragos en la maquinaria, y representa un peligro para la salud. Lo peor de todo, se adhiere a todo lo que toca, ¡y fue una gran molestia para las tripulaciones de Apollo!

Y aunque la gravedad más baja es atractiva en lo que respecta a los lanzamientos, no está claro cuáles serán sus efectos en la salud a largo plazo para los humanos. Como han demostrado las investigaciones repetidas, la exposición a la gravedad cero durante períodos de un mes provoca degeneración muscular y pérdida de densidad ósea, así como una disminución de la función del órgano y un sistema inmunitario deprimido.

Además, existen los posibles obstáculos legales que la minería lunar podría presentar. Esto se debe al "Tratado sobre los principios que rigen las actividades de los Estados en la exploración y el uso del espacio ultraterrestre, incluida la Luna y otros cuerpos celestes", también conocido como "El Tratado sobre el espacio ultraterrestre". De conformidad con este tratado, que es supervisado por la Oficina de Asuntos del Espacio Ultraterrestre de las Naciones Unidas, ninguna nación tiene permitido poseer tierras en la Luna.

Y aunque ha habido mucha especulación sobre un "vacío legal" que no prohíbe expresamente la propiedad privada, no hay consenso legal al respecto. Como tal, a medida que la prospección lunar y la minería se conviertan en una posibilidad, habrá que elaborar un marco legal que garantice que todo esté en alza.

Aunque podría estar muy lejos, no es irracional pensar que algún día podríamos estar minando la Luna. Y con sus ricos suministros de metales (que incluye REM) que se convierten en parte de nuestra economía, ¡podríamos mirar hacia un futuro caracterizado por la escasez!

Hemos escrito muchos artículos sobre minería y colonización de la Luna aquí en la revista Space. Aquí están ¿Quiénes fueron los primeros hombres en la luna ?, ¿Cuáles fueron los primeros aterrizajes lunares ?, ¿Cuántas personas han caminado en la luna ?, ¿Puedes comprar tierra en la luna ?, y Construir una base espacial, Parte 1: ¿Por qué minar? ¿La luna o un asteroide?

Para obtener más información, asegúrese de consultar esta infografía sobre Moon Mining del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

Astronomy Cast también tiene algunos episodios interesantes sobre el tema. Escucha aquí - Episodio 17: ¿De dónde vino la luna? y Episodio 113: La Luna - Parte I.

Fuentes: