Misión espacial de China traerá a la Tierra las primeras muestras lunares tomadas desde 1976

China ha emprendido su misión espacial más compleja y ambiciosa hasta la fecha con el lanzamiento de su sonda Chang’e-5, que intentará hacer algo que no se ha logrado desde los años setenta: traer a la Tierra fragmentos prístinos de la Luna.

El 23 de noviembre, a las 3.30 PM (horario del este de Estados Unidos), un cohete Long March 5 despegó del Centro de Lanzamiento de Satélites de Wenchang, en la costa de la isla china de Hainan, transportando la sonda de 8,2 toneladas. Tras separarse del cohete, la Chang’e-5 utilizó sus propulsores para emprender un viaje de casi cuatro días hasta la Luna. A continuación, liberará un aterrizador que alunizará cerca de un montículo volcánico llamado Mons Rümker, en la región noroeste de la cara visible lunar. Allí, perforará y recogerá muestras de la superficie, que almacenará en una cápsula protectora.

Después, un módulo de ascenso del aterrizador lanzará la cápsula de vuelta a la órbita lunar y, si todo va bien, transportará unos dos kilogramos de material lunar. Finalmente, la sonda en órbita recogerá la cápsula y la traerá a la Tierra, enviándola en una reentrada para que aterrice en Mongolia tras una misión de casi 23 días.

Las muestras lunares "sin duda añadirán nueva información sobre la historia de la Luna", afirma Long Xiao, científico planetario de la Universidad de Geociencias de China. Algo que resulta de especial interés es la actividad volcánica lunar, que los científicos pensaban que había durado poco más de mil millones de años tras la formación de la Luna, hace 4.500 millones de años. Ahora, los científicos que estudian los cráteres lunares creen que el magma siguió saliendo y fluyendo en algunas regiones hasta un momento mucho más reciente, lo que borró las marcas de algunos cráteres antiguos y dejó a su paso roca volcánica más joven.

Las rocas que traiga la Chang’e-5 "harán que reconsideremos por qué y cómo ha durado tanto la historia volcánica de la Luna", afirma Long.

La misión Chang’e-5, aprobada en 2004, es un capítulo muy esperado del plan de exploración lunar de China. El cohete Long March 5, diseñado para esta misión, ha necesitado muchos avances en la tecnología de los cohetes y se ha construido con los motores más potentes de China y un nuevo diseño estructural. El vehículo pesado falló durante su segundo lanzamiento en julio de 2017 debido a un problema con una de las turbobombas del motor, lo que retrasó tres años la misión Chang’e-5.

Ahora que la ambiciosa misión está en marcha, China ha dado un paso atrevido en la nueva era global de exploración lunar.

"Parece que los países del mundo que han viajado al espacio consideran la Luna un lugar para la exploración a largo plazo y para la explotación y el asentamiento potenciales", asegura John Logsdon, historiador espacial y profesor emérito del Instituto de Política Espacial de la Universidad George Washington.

Muestras lunares más recientes

La última muestra de la Luna la trajo a la Tierra la sonda de la Unión Soviética Luna 24 en 1976. Aquella misión envió 170 gramos de material lunar directamente desde la superficie del satélite a la Tierra. Sin embargo, la Chang’e-5 se parece a las misiones Apolo más complejas —que recogieron 328 kilogramos de material en total—, con una maniobra de encuentro y acoplamiento en la órbita lunar.

Sin embargo, las muestras de las Apolo tenían más de 3000 millones de años. Long señala que la Chang’e-5 quiere tomar muestras de menos de 2000 millones de años para poder estudiar las últimas etapas del vulcanismo que moldearon las partes más jóvenes de la superficie lunar que vemos hoy en día.

Mons Rümker, la formación cerca de la que aterrizará la Chang’e-5, sobresale unos 1.100 metros sobre el Oceanus Procellarum (que en latín significa "Océano de las Tormentas"). El Oceanus Procellarum es una llanura de roca volcánica que se formó por la actividad magmática pasada, que forma parte de las llanuras basálticas oscuras —conocidas como maria o "mares"— más grandes, visibles en la superficie de la Luna a simple vista. Se cree que parte de la roca de esta región es mucho más joven que otras muestras lunares.

Sin embargo, la historia volcánica de la Luna no es el único misterio que intentará resolver la Chang’e-5. La zona de aterrizaje permite "probar todo tipo de hipótesis fundamentales", afirma James Head III, científico planetario de la Universidad de Brown.

Analizar la mineralogía de las rocas y los suelos cerca de Mons Rümker podría revelar por qué la región alberga una concentración inusual de determinados elementos —potasio, tierras raras y fósforo— y una intensa anomalía radiactiva provocada por los elementos torio y uranio. "Hay preguntas fundamentales muy interesantes por responder que cambiarán nuestra forma de pensar en la Luna", afirma Head.

La misión también podría ayudar a calibrar las escalas temporales de todo el sistema solar. Contar el tamaño y el número de cráteres de una zona aporta pistas sobre la antigüedad del sitio, ya que los cráteres de impacto se acumulan a un ritmo estimado con el paso del tiempo. Datar las muestras lunares puede proporcionar edades más precisas no solo de la superficie lunar, sino también de otros objetos con cráteres del sistema solar, que suelen datarse comparando sus superficies con regiones lunares de antigüedad similar.

Los nuevos análisis de datación "podrían desafiar teorías y supuestos y plantear nuevas incógnitas" sobre la formación de nuestra vecina planetaria, señala Clive Neal, experto en geología lunar en la Universidad de Notre Dame.

Asegurar las muestras y estudiar la superficie

La Chang’e-5 tomará muestras de material de dos formas. Un taladro perforará hasta una profundidad de dos metros, mientras que una pala recogerá rocas y suelo lunar de la superficie. Una vez en la Tierra, el preciado cargamento se trasladará en un recipiente sellado hasta el Laboratorio Chino de Muestras Lunares, ubicado en el Observatorio Astronómico Nacional de Pekín. Los científicos del centro estudiarán la composición mineralógica y química de las muestras, midiendo la abundancia de determinados radioisótopos —elementos que se degradan con el tiempo— para datarlas de forma precisa.

Long dice que la misión es un acontecimiento importante para la comunidad de ciencia lunar y planetaria de China. "Podremos estudiar nuestras propias muestras lunares, muestras nuevas... [y esto] inspirará a jóvenes estudiantes y científicos a dedicarse a la ciencia y la exploración planetaria".

Por ahora, se desconoce si se compartirán estas muestras con científicos fuera de China. Karl Bergquist, director de cooperación internacional de la Agencia Espacial Europea, afirma que la ESA y la Agencia Espacial Nacional de China han estado hablando sobre enviar muestras a otros laboratorios, pero por ahora no han llegado a un acuerdo.

Sin embargo, Bergquist señala que la ESA estará implicada en la misión al proporcionar "apoyo de nuestra red de espacio exterior al comienzo de la misión y, más adelante, con apoyo complementario para las fases críticas de la misión".

El aterrizador también llevará instrumentos científicos similares a los de la misión Chang’e-4, la primera de la historia que aterrizó en la cara oculta de la Luna y que sigue en marcha. Un georradar permitirá distinguir las capas desiguales de roca hasta una profundidad de cientos de metros, revelando la historia geológica local. Y se utilizará un espectrómetro de formación de imágenes, como el que usó la Chang’e-4 para detectar rocas que podrían haber procedido del manto lunar profundo, para analizar la composición del lugar de aterrizaje y buscar minerales que contengan agua.

Más allá de la Chang’e-5

El método de China para tomar muestras lunares, similar al de las misiones Apolo, sugiere que el país quiere desarrollar las tecnologías necesarias para misiones más ambiciosas. "Esta es solo una misión en una larga secuencia planificada de exploración lunar robótica por parte de China", afirma Logsdon.

Tras los éxitos de los orbitadores lunares Chang’e-1 y Chang’e-2 y los aterrizadores y róveres de las Chang’e-3 y Chang’e-4, China ha diseñado planes para seguir explorando el polo sur. Si la Chang’e-5 completa su misión con éxito, una sonda idéntica llamada Chang’e-6 intentará una misión para traer muestras del polo sur lunar, un área de gran interés científico por la gran cantidad de hielo de agua y la presencia de uno de los mayores cráteres de impacto del sistema solar, la cuenca Aitken.

También se ha programado el aterrizaje de unas sondas más avanzadas, Chang’e-7 y Chang’e-8, cerca del polo sur para analizar la región y probar nuevas tecnologías, como la detección y extracción de materiales que puedan ser útiles para futuros exploradores humanos, como agua e hidrógeno, y probar la impresión 3D en la superficie lunar. El objetivo a largo plazo es establecer una Estación Internacional de Investigación Lunar en torno a 2030 para apoyar misiones robóticas y, en última instancia, tripuladas.

"Hay una convergencia de iniciativas humanas y robóticas para que China lance misiones humanas a la Luna", afirma Logsdon.

Para obtener más experiencia en el vuelo espacial humano, China empezará a construir su tercera estación espacial, que es la más compleja con diferencia, en la órbita terrestre baja en 2021. La estación espacial china, diseñada para durar una década, proporcionará una experiencia valiosa mientras el país se prepara para enviar a humanos a partes más lejanas del espacio.

Las misiones Chang’e también están sentado las bases para futuras misiones robóticas a otros planetas. El país ya tiene un orbitador y un róver de camino a Marte, llamado Tianwen-1, que estudiará la composición química, el campo magnético y la estructura de la superficie del planeta rojo. Y la Chang’e-5 es un paso crucial hacia una futura y audaz misión de retorno de muestras de Marte, una meta expuesta en la hoja de ruta de exploración espacial de China para finales de esta década, así como una misión para tomar una muestra de un asteroide próximo a la Tierra.

"La mayor capacidad de exploración proporcionará más oportunidades para explorar el sistema solar", afirma Long.