Investigan cómo mejorar la detección de sismos en la Luna: por qué es clave para misiones espaciales

La propuesta de utilizar cables de fibra óptica directamente sobre la superficie lunar surge como una alternativa para facilitar la detección de sismos lunares en futuras misiones humanas y robóticas.

Dos estudios recientes encabezados por Carly Donahue, científica del Laboratorio Nacional de Los Alamos, evidencian que este método podría superar las dificultades y costos asociados al uso de sismómetros convencionales en la Luna, lo que podría transformar la obtención de datos sísmicos y aumentar la seguridad de las expediciones, según informó el propio laboratorio.

Tal como indicaron los expertos, los sismos lunares difieren de los terremotos terrestres en su origen y comportamiento. Mientras que en la Tierra predominan las causas tectónicas, en la Luna estos fenómenos resultan de la atracción gravitatoria de la Tierra, impactos de meteoritos y temperaturas extremas.

Las condiciones térmicas en la superficie lunar pueden superar los 93 grados Celsius durante el día y descender por debajo de los -93 grados Celsius en la noche. Estas fluctuaciones provocan una expansión y contracción del suelo lunar, generando temblores superficiales que pueden prolongarse más que los terrestres, debido a la incapacidad de la Luna para disipar energía rápidamente.

Descubrimientos sobre la profundidad y el diseño óptimo para fibras ópticas en la Luna

La alternativa tecnológica surge en parte porque el despliegue de sismómetros convencionales —utilizados por las misiones Apolo entre 1969 y 1977— es costoso y requiere intensivo trabajo manual, así como sistemas de apoyo in situ. Según precisó Los Alamos National Laboratory, estos sensores se limitaban a monitorear un solo punto en la superficie, lo que motivó a Donahue y su equipo a investigar opciones más flexibles y asequibles para la exploración lunar futura.

Una de las principales innovaciones analizadas consiste en el despliegue de cables de fibra óptica a gran distancia y sin necesidad de ser enterrados. En el estudio titulado “Detección de terremotos en un regolito lunar simulado mediante sensores acústicos distribuidos”, publicado en la revista Icarus, los investigadores sometieron cables de fibra óptica a diversas profundidades en un entorno controlado. El objetivo era determinar si el enterramiento afectaba la sensibilidad de las señales sísmicas, problema relevante en la Tierra por el efecto del viento. En la Luna, la exosfera extremadamente delgada disminuiría el “ruido” atmosférico.

El resultado fue claro: la profundidad de enterramiento no modificó de forma significativa la claridad de la señal, lo que abre la posibilidad de desplegar los cables en la superficie lunar sin necesidad de enterrarlos. Esta facilidad permitiría que robots o vehículos exploradores pudieran instalar redes extensas sin asistencia humana directa, optimizando recursos y logística.

En un segundo artículo, publicado en la revista Earth and Space Science bajo el título «Pruebas de acoplamiento DAS de fuente controlada: implicaciones para el despliegue sin enterramiento en la Luna y la Tierra», el equipo evaluó cómo el diseño físico de los cables afectaba la detección sísmica. Se comprobó que las fibras más rígidas y gruesas maximizaban la intensidad de la señal si mantenían contacto firme y continuo con el suelo lunar. No obstante, Donahue advirtió que “un mayor grosor añade más peso, lo cual siempre es un factor a tener en cuenta en los vuelos espaciales”.

Aparte de la detección de sismos, la fibra óptica puede ayudar a comprender otros riesgos inherentes a las operaciones humanas en la Luna. Al aterrizar cohetes, la falta de atmósfera permite que partículas de polvo sean proyectadas a velocidades de hasta 2 kilómetros por segundo, representando un peligro de erosión para estructuras o seres humanos incluso a gran distancia. Sobre esta problemática, Donahue remarcó en el comunicado de Los Alamos National Laboratory que “actualmente no tenemos forma de medir hasta dónde viajan esas partículas”.

Disponer cables de fibra óptica en áreas alejadas del punto de aterrizaje podría facilitar la medición de la dispersión de escombros y polvo, información clave para diseñar infraestructuras más resistentes y seguras en futuras misiones. De acuerdo con Donahue y el equipo de Los Alamos, se están llevando a cabo investigaciones para adaptar esta tecnología y así evaluar riesgos en tiempo real.

La exploración lunar no es el único ámbito beneficiado. Las experiencias recogidas en estos estudios pueden trasladarse a aplicaciones terrestres, donde la fibra óptica se utiliza hace décadas en telecomunicaciones y sectores como el petrolero. Tradicionalmente, estos cables se deben enterrar para evitar interferencias, pero solo en la última década científicos han experimentado su uso superficial para monitoreo ambiental, como el seguimiento de aguas subterráneas, actividad sísmica subacuática, tráfico marítimo y deshielo del Océano ártico. Esta tendencia responde no solo a cuestiones técnicas: “Si la fibra óptica puede transmitir datos clave de forma eficaz sin necesidad de ser enterrada, entonces no necesitamos la infraestructura para su despliegue”, subrayó Donahue, agregando que esta posibilidad supondrá “un ahorro considerable”.

La actividad sísmica lunar y el rol crítico de los nuevos sensores

La actividad sísmica de la Luna constituye uno de los focos principales de estas investigaciones. Donahue explicó que, a diferencia de la Tierra donde las placas tectónicas son la causa predominante de los terremotos, en la Luna las fluctuaciones térmicas producen un movimiento casi constante en la superficie y sismos cuyos efectos se prolongan: “La sismicidad tarda muchísimo tiempo en disminuir”.

Durante el período comprendido entre las décadas de 1960 y 1970, cinco misiones del programa Apolo lograron instalar sismómetros lunares, permitiendo la transmisión de datos hasta 1977. Esos registros contribuyeron a indagar en la composición del núcleo lunar y la presencia de fallas, aunque la cobertura espacial de los sismómetros fue siempre limitada y su instalación conllevó desafíos logísticos considerables.

Mediante la utilización de fibras ópticas, los investigadores buscan superar esas restricciones y ampliar el rango de monitoreo. De acuerdo con lo planteado por el equipo de Los Alamos, sería posible no solo recoger más datos sobre la actividad sísmica, sino también reforzar la seguridad de misiones robóticas y tripuladas. Además, estos sensores ópticos pueden aportar información sobre eventos como el impacto de meteoritos, crucial en escenarios donde la duración y la intensidad de los temblores requieren una medición constante y precisa.

El potencial ahorrador y la eficiencia operativa de la fibra óptica en misiones espaciales

Uno de los argumentos más contundentes señalados por Donahue para favorecer la utilización de cables ópticos es su economía y practicidad. “Los cables de fibra óptica son ligeros, robustos y económicos, así que nos preguntamos: ¿Podrían utilizarse en la superficie lunar para detectar la actividad sísmica allí?”, declaró. Si se confirma que la señal no se degrada por falta de enterramiento, “no necesitamos la infraestructura para su despliegue”, lo que se traduce en una reducción significativa de costes, mano de obra e insumos para misiones futuras.

En suma, la investigación desarrollada por Donahue y su equipo aporta fundamentos técnicos y logísticos para evaluar un cambio de paradigma en la exploración lunar y terrestre, otorgando a la fibra óptica un nuevo papel como herramienta de monitoreo sísmico y ambiental. El desarrollo de estos sistemas podría contribuir a la comprensión de problemas científicos fundamentales, como la composición interna de la Luna, al mismo tiempo que mejora la seguridad de las operaciones humanas en entornos extremos.