¿Están condenados los telescopios en la Luna?

Para los radioastrónomos, la cara oculta de la Luna podría ser el último refugio virgen del Sistema Solar. El planeta Tierra, y todo el ruido electromagnético creado por el hombre que arroja al espacio, permanece permanentemente por debajo del horizonte, por lo que cualquier observatorio de radio ubicado allí sería libre de observar el cosmos sin interferencias.

Pero un próximo auge en la exploración lunar podría poner eso en riesgo. En los próximos diez años más o menos, la Luna será el objetivo de cientos de orbitadores y módulos de aterrizaje, cada uno de los cuales podría generar ruido de radio. Los investigadores expresaron sus preocupaciones el mes pasado en una conferencia llamada Astronomy from the Moon: The Next Decades, que tuvo lugar en la Royal Society de Londres.

“Este es probablemente el lugar más silencioso en radio del Sistema Solar, y debemos preservarlo”, dijo Marc Klein Wolt, astrónomo de la Universidad Radboud Nijmegen en los Países Bajos.

“¿El otro lado permanecerá oscuro? Ya deberían estar nerviosos porque estoy haciendo la pregunta”, dijo en la conferencia Joseph Lazio, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

Zona tranquila

La cara oculta de la Luna tiene un enorme potencial para muchos campos, pero es una promesa única para la cosmología. Los astrónomos han cartografiado el cielo utilizando gran parte del espectro de ondas electromagnéticas, desde microondas a luz visible y rayos γ. Pero las ondas de radio cósmicas en frecuencias por debajo de los 100 megahercios son extremadamente difícil de medir desde la Tierra, por el ruido del planeta. Y cualquier cosa por debajo de 30 megahercios está completamente fuera de los límites porque se absorbe en la ionosfera, la zona donde la atmósfera de la Tierra se encuentra con el espacio. Estas ondas de baja frecuencia, sin embargo, llevan un tesoro de información sobre los primeros mil millones de años más o menos de la historia del Universo.

La cara oculta de la Luna está protegida de las emisiones de radio de la Tierra, y casi sin atmósfera y con noches largas y frías, ofrece un lugar casi ideal desde el que explorar estas épocas.

Si todo va según lo planeado, un pequeño módulo de aterrizaje estadounidense llamado Lunar Surface Electromagnetic Experiment (LuSee) Night en 2026 será la primera misión dedicada a la cosmología en aprovechar esas condiciones, y se está diseñando con ese objetivo en mente. (Chang’e-4, la histórica misión china que aterrizó en el otro lado en 2019, llevaba una antena de radioastronomía simple. Pero la misión no estaba optimizada para observaciones cosmológicas, por lo que el experimento se vio afectado por la interferencia de radiofrecuencia del propio módulo de aterrizaje).

Con fondos tanto de la NASA como del Departamento de Energía de EE. UU., un contratista privado llevará a LuSee-Night al otro lado como parte del incipiente programa Commercial Lunar Payload Services de la NASA. Sus cuatro antenas de 3 metros de largo, dispuestas en forma de cruz, intentarán medir el ‘amanecer cósmico’, una característica que se cree detectable en el espectro de radio que revelaría la aparición de las primeras estrellas del Universo.

Limitación de ruido

Sin embargo, incluso desde la pacífica soledad del otro lado de la Luna, la medición del amanecer cósmico de LuSee será un desafío: la firma del Universo primitivo es 100.000 veces más débil que el ruido producido por la Galaxia en el mismo rango de frecuencias. Será crucial limitar el ruido de la propia nave espacial. “La única forma de hacerlo es apagar el módulo de aterrizaje por completo” y cargar suficientes baterías para que el receptor de radio dure las noches de dos semanas, dice Stuart Bale, astrofísico de la Universidad de California (UC), Berkeley, quien es el investigador principal de la misión para la NASA. La electrónica del receptor, incluidos los relojes que mantienen las computadoras en funcionamiento, debe diseñarse para «cercar» cualquier emisión a una parte limitada del espectro, dice Bale. “Requerimos que todos los osciladores operen a frecuencias conocidas y con estabilidad de frecuencia certificada”. Una fuente de ruido conocida y predecible es más fácil de eliminar para los experimentadores durante el procesamiento de datos.

Estas son precauciones relativamente simples que podrían tomar todas las misiones lunares, incluidas las comerciales, dice Bale. Si las naves espaciales están diseñadas para contener cualquier interferencia de radiofrecuencia, podría reducir en gran medida las posibilidades de dañar futuros experimentos científicos.

Melanie Johnston-Hollitt, ex directora del observatorio de radio Murchison Widefield Array en Australia Occidental, está de acuerdo. En Murchison, que será el sitio australiano del gigante Radiotelescopio de matriz de kilómetros cuadradosayudó a establecer lo que probablemente sea la zona silenciosa de radio más grande del mundo, con más de 500 kilómetros de ancho.

Se requieren permisos para llevar dispositivos electrónicos al sitio, y «todo el equipo que lleva a esa área pasa por un proceso de prueba electromagnético adicional», para verificar si hay emisiones de radio no deseadas, dice Johnston-Hollitt, actualmente radioastrónomo en la Universidad de Curtin en Perth, Australia. “Puedo decirle con confianza que puede hacer eso con un cubesat”, dice, refiriéndose a los pequeños satélites que los investigadores temen que puedan pulular alrededor de la Luna, creando una fuente de ruido.

Aun así, «suprimir la interferencia al nivel necesario para hacer radioastronomía de precisión es increíblemente difícil», dice el astrónomo Andrew Siemion, quien lidera el proyecto de búsqueda de inteligencia extraterrestre Breakthrough Listen en UC Berkeley. Ese trabajo implica buscar señales en una amplia gama de ondas de radio, incluidas las frecuencias de gigahercios a las que se comunican los satélites.

economía lunar

Los astrónomos se enfrentan a una lucha cuesta arriba. Los mismos avances tecnológicos que prometen hacer la Luna más accesible para sus experimentos también harán que el entorno esté más poblado. Se esperan más de 250 misiones a la Luna durante la próxima década de las agencias espaciales de los Estados Unidos, Europa, Rusia, Corea del Sur, China, Japón, India, Canadá y los Emiratos Árabes Unidos, así como una serie de empresas privadas. Eso sumará una ‘economía lunar’ de 100.000 millones de dólares, según Northern Sky Research, una firma consultora de Cambridge, Massachusetts. También hay planes para instalar un sistema de navegación por satélite lunarque podría ser una fuente de ruido.

Alanna Krolikowski, politóloga de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri en Rolla, cree que los investigadores deberían impulsar tratados internacionales para proteger la Luna. “Ahora hay un reconocimiento generalizado de que necesitamos gobernanza para este próximo renacimiento lunar”, dijo en la conferencia del mes pasado.

Los Acuerdos de Artemis, un acuerdo internacional liderado por la NASA, intenta brindar alguna orientación para ayudar a las agencias involucradas a evitar interrumpir las misiones de los demás. Pero está diseñado principalmente para atender las necesidades de sus países signatarios; una mejor manera de regular la Luna podría ser tener reglas redactadas por el Comité de las Naciones Unidas sobre el Uso Pacífico del Espacio Exterior, dijo Krolikowski. “La ventana en la que hacer eso es pequeña y cada vez más pequeña”.

Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 3 de marzo de 2023.