La luz de Vavilov

En su vuelo alrededor de la Luna, los astronautas de Artemis II pudieron observar y fotografiar paisajes sorprendentes del lado lejano. No desconocidos, claro está, ya que conocemos la Luna con extraordinario detalle gracias que la sobrevuelan satélites que la escudriñan en todo detalle. Pero sí sorprendentes por la falta de familiaridad, ya que no los vemos a través del telescopio.  

Esta foto, por ejemplo, muestra una notable cuenca de impacto, formada por varios anillos concéntricos. Mide más de 500 km de diámetro, y es más grande que varios mares lunares de la cara visible, pero sin embargo el impacto que la formó no alcanzó a fundir la corteza e inundar la cuenca con basalto oscuro, que es la característica que define a los mares. Así que es "apenas" un cráter, llamado Hertzsprung en homenaje al descubridor de la relación entre el brillo y el color de las estrellas, que a principios del siglo XX se convirtió en la clave para el nacimiento de la astrofísica. 

Superpuestas a Hertzsprung hay un par de cosas notables. Por un lado, vemos largas cadenas de cratercitos de tamaños muy parejos. Son parte del gran sistema de rayos de material eyectado por el impacto que formó el Mare Orientale, que se encuentra a unos 1000 km hacia el sudeste. La segunda es un gran crater que vemos justo en el terminador, la línea que separa el día de la noche.

Este es el crater Vavilov, mucho menor y más joven que Hertzsprung, pero que también tiene su propio sistema de rayos (que no se aprecian con el Sol tan bajo como en esta ocasión). La estructura de Vavilov está muy bien conservada, sin cráteres más recientes superpuestos. El perímetro es bien circular, y desde su cima descienden terrazas y acantilados hasta un fondo plano, donde hay un macizo central con varios picos. 

Ya alejándose, hicieron esta foto también notable, donde podemos apreciar la oscuridad del suelo lunar (que refleja apenas el 8% de la luaz solar) comparada con el brillo de la Tierra (que refleja el 31%). Hertzprung y Vavilov se ven en el centro, cruzados por los rayos que vienen de Orientale.

¿A quien celebra este crater tan lindo? Sergei Vavilov fue un físico ruso, que en la década de 1920 se especializó en fenómenos luminosos en líquidos, haciendo experimentos que exploraban la naturaleza cuántica de la luz, en los primeros años de la física cuántica. En 1933 le propuso un experimento a un estudiante llamado Pavel Cherenkov: medir el efecto de la radiación gamma en una solución de sales de uranio. Pasándose horas en total oscuridad, Cherenkov se encontró con una luminiscencia azul, que aparecía incluso sin las sales de uranio. Al principio trató de eliminarla, porque le enmascaraban lo que quería medir. Frustrado, se lo mostró a Vavilov, quien en seguida se dio cuenta de que no era un ruido de fondo: era el sueño de cualquier estudiante de doctorado, era el descubrimiento de un nuevo fenómeno de la naturaleza. Vavilov publicó la primera explicación, que luego fue mejorada. La radiación gamma arranca electrones de sus átomos, con tanta energía que se mueven más rápido que la luz. (En el agua, la luz se mueve a 225 mil km/s, no a 300 mil, que es el límite absoluto de velocidad.) Esta perturbación violenta del campo electromagnético produce una onda de choque, que se expande como una luz azul. Hoy en día, el mejor lugar para observarlo es en un reactor nuclear en marcha, como el RA6 en el Instituto Balseiro. Al  fondo de un tanque de 10 metros de agua se puede ver el núcleo del reactor, donde ocurren las reacciones nucleares, del cual parece salir una luz fantasmal que no tiene parangón en la naturaleza. Sólo los que la hemos visto con nuestros propios ojos lo sabemos. 

En 1958, Cherenkov recibió el Premio Nobel de Física. Vavilov había muerto en 1951, antes de cumplir 60 años, y se lo perdió. En Occidente llamamos a este efecto luz de Cherenkov, pero en Rusia, hasta hoy en día, le dicen luz de Vavilov-Cherenkov.

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Las fotos de la Luna son de NASA/Artemis. La del reactor nuclear es mía, obvio. 

Hertzsprung tiene más anillos que los que vemos a simple vista. Mediciones de la intensidad de la gravedad, tomadas por el satélite GRAIL, muestran este notable mapa:

Luna llena, Tierra nueva

Aunque fue una exploración de la Luna, Artemis II quedará en la historia por sus fotos de la Tierra, tal como ocurrió con varias de las Apollo. En particular, por la que hicieron el primer día, pocas horas después del lanzamiento, mientras orbitaban la Tierra por el lado nocturno, a unos 10000 km de distancia. Usando una lente gran angular y una exposición adecuadamente larga (un cuarto de segundo), el comandante Reid Wiseman tomó esta imagen de la Tierra nueva, que aquí compongo con la famosa Blue Marble, la Tierra llena de Apollo 17:

Las fotos que solemos ver de nuestro planeta desde la órbita generalmente son del lado diurno, y tomadas desde una órbita baja (a unos cientos de kilómetros de altura, como la de la Estación Espacial Internacional). Esta imagen del hemisferio nocturno entero es inusual, y hay varias cosas interesantes para destacar. Para empezar, vemos la delgadez de la capa de atmósfera que nos mantiene vivos. Brilla de manera especial en el horizonte donde acaba de ponerse el Sol, arriba a la izquierda. Alrededor de las regiones polares, podemos ver verdes auroras (justamente el lanzamiento coincidió con una tormenta geomagnética moderada):

Por supuesto, al ser de noche, podemos ver las luces de las ciudades. Destaqué algunas de nuestra región. No pude identificar Bariloche, que debería verse; pero es una ciudad pequeña, y el ruido de la foto a un ISO 51200 no me permitió encontrarla. Lo que sí es fácil de ver es la flota de pesqueros extranjeros en la milla 201 del Mar Argentino:

Ahora bien, las ciudades brillan con luz artificial. ¿Por qué vemos los continentes, especialmente el brillante Sahara, si es de noche? Porque la Luna estaba en fase llena, súper brillante, y Artemis estaba volando justo encima de la noche terrestre. La luz que vemos en la Tierra nueva es equivalente a la luz cenicienta que vemos en los días alrededor de la Luna nueva, cuando la noche lunar se ilumina con el brillo de la Tierra. En pocos años, la luz de la Tierra llena será importante para los primeros habitantes lunares, durante la larga noche lunar de 14 días. Esta versión anotada tiene además la identificación de las estrellas (y el planeta Venus), que normalmente no se ven en fotos del lado diurno de la Tierra debido a la brevedad de la exposición fotográfica, y la luz zodiacal, de la que ya hemos hablado en el blog.

La primera foto de alta resolución de la Luna que los astronautas mandaron coincide, con un par de horas de diferencia, con una foto que hice desde el balcón de casa. La diferente perspectiva ya nos permitía anticipar que Artemis II nos mostraría maravillas que desde la Tierra no vemos, como el Mare Orientale, que desde la Tierra vemos apenitas asomando en el limbo lunar cuando las condiciones son apropiadas. 

Los que seguimos la transmisión en vivo desde Artemis II pudimos ver estas regiones, normalmente ocultas, a través de las camaritas GoPro montadas en los paneles solares, con una calidad razonable pero que nos dejaba con ganas de más. Quise, de todos modos, mostrar esta foto en la que se ve algo en lo que rara vez pensamos cuando la vemos tan brillante en el cielo: ¡la luna es oscura! La nave espacial es blanca, refleja casi toda la luz solar, pero la Luna refleja apenas el 8%. La Luna es negra como el asfalto (vean en las fotos de los astronautas de Apollo las manchas de polvo en sus trajes espaciales). No tiene un lado oscuro: es toda oscura.

Por supuesto, ya en la trayectoria de regreso los astronautas empezaron a descargar algunas de las fotos de alta resolución, y vimos el Mare Orientale en todo su esplendor:

Orientale fue uno de los objetivos de observación de los astronautas en su vuelo translunar, porque es una formación geológica excepcional. Al menos tres cadenas montañosas concéntrcas rodean esta gran cuenca de impacto, que se formó hace miles de millones de años, pero que no es tan antiguo como los mares (las regiones oscuras) que vemos en la cara habitual de la Luna. Largas cadenas de cráteres secundarios forman uno de los sistemas radiales más notables de la Luna. No es desconocido, por supuesto: además de las exploraciones americanas y rusas del siglo pasado, desde hace décadas hay satélites de varias naciones en órbita lunar, que han fotografiado, caracterizado y mapeado toda la superficie. Pero no hay como el ojo y el cerebro humanos para detectar sutiles detalles de la morfología. Los colores, por ejemplo, que son tan difíciles de calibrar en fotografías. Los astronautas eligieron un pequeño crater sin nombre, hacia el noroeste de Orientale, para proponer que se lo designe Integrity, el nombre de su nave espacial.

Comparto apenas una más de las notables fotos tomadas durante el sobrevuelo. En la transmisión, escuché a uno de los astronautas describir lo increíble que se veía el terminador (la transición entre el día y la noche), inmensamente corrugado, y que parecía un archipiélago de formaciones brillantes en un mar de oscuridad. Esta foto tiene al gran cráter Vavilov en el centro, que fue uno de los objetivos de observación, y al mucho mayor Hertzsprung a su derecha, que también, como Orientale, está rodeado de anillos concéntricos:  

Al rodear la Luna, Artemis tuvo oportunidad de presenciar dos eventos que nuevamente tuvieron como protagonista a la Tierra: una puesta, y luego una salida. Entre ambas, los astronautas estuvieron unos 45 minutos incomunicados. Seguro que cuando nadie los miraba se comieron todo el frasco de Nutella.

Tal vez más surreal que estas dos imágenes es la siguiente, del eclipse solar que experimentaron durante casi una hora. Tras la Luna brilla la corona solar, los planetas Saturno, Marte y Mercurio y muchas estrellas, y una porción de la noche lunar iluminada por la luz cenicienta de la Tierra (distinguimos el óvalo algo más oscuro del familiar Mar de las Crisis, que vemos desde la Tierra).

De la avalancha de imágenes de este primer día tras el sobrevuelo, en el que estoy escribiendo estas líneas, no puedo dejar de poner una de los astronautas, Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch y Jeremy Hansen, cansados y felices, ya regresando a casa.

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Las imágenes son todas de NASA/Artemis (y Apollo). Agregué mi nombre en las que anoté. A diferencia de lo que hago habitualmente, están todas en su resolución original, para que puedan descargarlas y escudriñarlas. Especialmente si las miran en una pantalla grande, no en el celu, por favor.

Una vuelta a la Luna

“It’s really the Earth as seen from the Moon that’s the most interesting aspect of this flight.”*
Bill Anders, Apollo 8

 

Recuerdo claramente la histórica misión Apollo 11, pero el resto se me mezclan en la memoria: Apollo 8 en la Navidad anterior, los buggies de las últimas tres Apollos, los amerizajes... Por supuesto, he revisado ya de grande cada una de ellas. Apollo 8, sin duda, se destaca como extraordinaria, segunda tan sólo al primer alunizaje. Los astronautas de Apollo 8, Frank Borman, James Lovell y Bill Anders, fueron los primeros en contemplar la Tierra entera en toda su redondez. Algo que los griegos habían descubierto 2500 años antes: la Tierra es redonda. Vieron la Tierra como lo que es, un planeta, y también "un oasis en la vastedad del espacio", diría Lovell. Esta semana, Artemis II está viajando a la Luna en una misión espejo de aquella.

Artemis II, llevando al comandante Reid Wiseman, el piloto Victor Glover, y los especialistas  Christina Koch (plomera espacial) y Jeremy Hansen, despegó impecablemente el 1 de abril de 2026. Durante el primer día orbitó la Tierra, realizando cambios de órbita para posicionarse en la actitud necesaria para viajar a la Luna. También se hicieron pruebas de ingeniería y de maniobras de vuelo manuales, del tipo de las que harán las próximas Artemis para acoplarse a las naves privadas que descenderán en la Luna. 

Además, en una órbita muy alta, se lanzaron cuatro pequeños satélites de cuatro países signatarios de Artemis: Alemania, Arabia Saudita, Corea y Argentina. Cada uno de ellos es una misión individual, sin intervención de la NASA, que los llevó gratis como parte del esfuerzo de cooperación que, esperamos, caracterice toda la exploración del espacio profundo en el futuro. El satélite argentino se llama Atenea; fue desplegado exitosamente, de manera automática, junto a sus tres compañeros, y funcionó exitosamente durante las 25 horas previstas. La CONAE inmediatamente se hizo cargo de las comunicaciones y el control del satélite, que sirvió para demostrar las capacidades técnicas de las universidades argentinas para llevar adelante estos proyectos. La Argentina tiene un programa espacial bastante desarrollado, y Atenea ha sido un paso importante hacia su madurez.

Artemis partió con luna llena. Cuando orbitaron la Tierra por el lado nocturno, Reid Wiseman pudo fotografiar nuestro planeta en plena noche, iluminado por la Luna, en un fenómeno simétrico al de la luz cenicienta de la luna nueva.

Vemos el Sahara y la península ibérica, Sudamérica tras las nubes a la izquierda, la delgada atmósfera que nos mantiene vivos, y auroras (verdes) en ambas regiones polares. Estoy bastante seguro de que se ven las luces de Buenos Aires. El reflejo cerca del centro es probablemente en la ventana de Orión. Se ven también estrellas, algo inusual en fotos de la Tierra desde el espacio, porque en general muestran el lado diurno. Esta foto, de noche, permitió capturar tanto el planeta como las estrellas de fondo. El halo de luz que se ve entre la Tierra y la estrella brillante de arriba (es Venus) es luz zodiacal: luz del Sol (eclipsado por la Tierra) dispersada por el polvo de la eclíptica.

Artemis II no descenderá, sino que el próximo martes sobrevolará la Luna, dando una vuelta por detrás de ella, observando el lado lejano, que se encontrará iluminado a medias durante la fase de cuarto menguante. El regreso a la Tierra será una caída libre, sin encendido de los motores (a diferencia de Apollo 8), terminando en un amerizaje en el océano Pacífico. En esta captura del streaming en vivo, alrededor de las 14:30 UT del día 3 de abril, se ve la nave rotando con respecto a la cámara, y a la Luna que aparece en el cuadro desde arriba. Muy pequeña todavía, esperemos un par de días.

¿Y después? ¿Cómo sigue la reconquista de la Luna? La semana pasada la NASA organizó un evento público, llamado Ignition, con participación de todos los países y empresas que participan de Artemis, y anunció un redireccionamiento de los planes. El director de la agencia repitió lo que ya había dicho en la conferencia de prensa posterior a la suspensión de Artemis II en febrero: que necesitan acelerar el ritmo de lanzamientos para que todo el esfuerzo tenga sentido. Artemis I voló hace más de 3 años. No se puede esperar otros 3 años para Artemis III. Volvamos a recordar a Apollo: Apollo 8 voló en diciembre de 1968, Apollo 9 en marzo siguiente, Apollo 10 en mayo, y Apollo 11 en julio. Tres misiones en 7 meses, y tres de ellas viajaron a la Luna. El nuevo plan para Artemis acerca Artemis III a 2027 (sólo pruebas de las naves lunares y los nuevos trajes extravehiculares en órbita terrestre), y Artemis IV y V en 2028. El primer alunizaje sería el de Artemis IV, a principios de 2028, en combinación con la nave que prueben con Artemis III (que puede ser la Starship de SpaceX o la Blue Moon de Blue Origin).

Pero, además de esto, en Ignition se ofreció un plan de tres etapas para establecer una base permanente en la Luna, abandonando por ahora la estación espacial lunar Gateway. El director del nuevo proyecto es el español Carlos García. ¡Es posible que el responsable de la primera colonia humana en el espacio profundo sea un español!

La primera fase, desde Artemis II hasta el 2028, buscará lograr un acceso confiable a la superficie lunar, con ¡21 alunizajes! No todos tripulados, naturalmente. Se comenzará a instalar una constelación de satélites lunares para comunicación y navegación, antenas de comunicación en la superficie (la Luna es un cuerpo pequeño, con un horizonte cercano, y sin atmósfera, así que las comunicaciones radiales son complicadas), generadores eléctricos nucleares y rovers utilitarios. García explicó que buena parte del hardware está ya desarrollado o avanzado, incluso los primeros módulos habitacionales (que serán los de la Gateway, reacondicionados). También, y más importante, dice que tienen la plata. 

La primera base operacional sería para el 2029, justo antes del alunizaje anunciado por China. El regreso a la Luna estará nuevamente alimentado por la situación geopolítica, pero posiblemente se mantenga en el tiempo una vez que termine la nueva "carrera". Hay razones técnicas y económicas para establecerse en la Luna y explotar sus recursos naturales, que serán importantes para expandir la exploración del sistema solar: oxígeno, agua, para beber pero también para fabricar oxígeno y combustible, metales y tierras raras, etc.  Y tal vez también para la economía terrestre: el helio-3, que se puede usar como combustible en reactores de fusión nuclear. Si bien no existe todavía ningún reactor de este tipo, y que los aparatos experimentales que están en desarrollo usarán deuterio y tritio (formas del hidrógeno), el helio-3 de la Luna podría ser un recurso importante hacia fin de siglo.  

Apollo nos trajo la Luna a la Tierra, pero además descubrió la Tierra, y en buena medida contribuyó al surgimiento de la conciencia sobre la fragilidad de nuestro medio ambiente y la necesidad de protegerlo. ¿Qué nos traerá Artemis? 

 

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* "En órbita lunar se me ocurrió que, aquí estamos, todo el camino hasta la Luna, y la estamos estudiando, y en realidad es la Tierra vista desde la Luna el aspecto más interesante de este vuelo." Bill Anders, Apollo 8.

Los primeros ratones en la Luna

Los primeros ratones en viajar a la Luna fueron A3326, A3400, A3305, A3356 y A3352, pero los astronautas del Apollo 17, que los llevaron hace 53 años, los bautizaron Fe, Fi, Fo, Fum y Phooey. Los primeros cuatro nombres son del comienzo del cuento de hadas inglés Jack y las habichuelas mágicas:

    Fee-fi-fo-fum,
    I smell the blood of an Englishman.

Si les suena conocido, es porque Luca Prodan incluyó estos versos en su magnífico himno Crua Chan inspirado en la Batalla de Culloden (After Chabón, 1987):

    Singing Fee-Fi-Foo-Fum!
    I smell the blood of a Englishman. 

Esta semana se cumplen 53 años de su viaje, y de la última vez que alguien viajó a la Luna. El 11 de diciembre de 1972, Gene Cernan y Jack Schmitt descendieron en el módulo lunar Challenger, aterrizando en el valle de Taurus-Littrow, mientras Ronald Evans los esperó en órbita en el módulo de comando.

Jack Schmitt, que tomó la foto de Cernan de aquí arriba, es uno de los cuatro moon-walkers que todavía viven (los otros son Buzz Aldrin, Dave Scott y Charlie Duke), y fue el primer científico en viajar a la Luna. Como se ve en la foto, llevaron un autito, con el que recorrieron más de 7 km. Así pudieron explorar muchas formaciones geológicas, como este enorme bloque, en una foto famosa:

Estuvieron más de 3 días en la superficie lunar, completando más de 22 horas en tres actividades fuera de la nave. Además, deben haber sido los primeros en cantar en la superficie de la Luna:

Apollo 17 fue una misión extraordinaria desde el punto de vista científico. Además de los ratones (que no bajaron a la superficie), llevaron también otros experimentos biológicos. Fueron también los primeros en explorar las tierras volcánicas de la Luna (Apollo 16 ya había descendido en las tierras altas, pero que resultaron no ser volcánicas). Fue la primera vez que llevaron un geólogo, así los más de 100 kg de rocas de diversos tipos fueron cuidadosamente seleccionados. Llevaron además explosivos de uso geológico, que permitieron explorar el interior de la Luna a través de la detección de las ondas sísmicas en los sismógrafos que habían dejado las Apollo anteriores. Se los ve felices y cansados, en esta selfie de antes de las selfies:

Cuando Cernan, Schmitt y Evans regresaron a la Tierra el 19 de diciembre, tras pasar 6 días en la Luna con sus ratoncitos, sabían que serían los últimos por un largo tiempo, ya que las siguientes misiones Apollo ya habían sido canceladas. Así que hace 53 años que no hay gente en la Luna. Pero el de esta semana será el último aniversario de este tipo, ya que si todo sale bien, el 5 de febrero de 2026, Artemis II llevará a cuatro astronautas en un vuelo de prueba alrededor de la Luna, como el del Apollo 8. Darán una única vuelta, regresando inmediatamente sin necesidad de encender los cohetes. El viaje durará 10 días, durante los cuales probarán los sistemas de la nave, preparando el camino para Artemis III en 2027, que descenderá a la superficie lunar usando una Starship de SpaceX (que todavía no ha llegado a la órbita terrestre, vale la pena decir).  

¡Faltan menos de 2 meses!  

 

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Fe, Fi, Fo, Fum y Phooey eran de la especie Perognathus longimembris (pocket mouse, en inglés), unos encantadores animalitos del sudoeste norteamericano que conozco de primera mano. 

Los pocket mice son tan chiquitos que los zoólogos no pueden marcarlos con una caravana en los estudios de campo (como el de la foto). ¿Quieren saber cómo hacen? No, no quieren saber.