Un análisis digital sin precedentes del material lunar sugiere que un regolito más robusto podría dar forma a los planes para la Estación Internacional de Investigación Lunar (ILRS).
Cuando la misión Chang’e 6 de China entregó material desde la cara oculta de la Luna a la Tierra a mediados de 2024, los científicos planetarios supieron que estaban ante algo histórico. Por primera vez, los investigadores pudieron examinar el suelo recolectado del hemisferio permanentemente oculto de la Luna.
Ahora, por primera vez, un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Beihang ha publicado un análisis físico no destructivo detallado de estas muestras, proporcionando nuevos conocimientos sobre cómo la topografía puede influir en los planes para futuras bases lunares.
Sus hallazgos sugieren que el suelo en la cara oculta de la Luna puede ser mecánicamente más fuerte y más entrelazado que el material previamente estudiado en la cara cercana, y esta diferencia podría tener implicaciones para la estrategia de ingeniería propuesta por el ILRS.
Primer vistazo al material detrás de Chang’e 6
Las muestras traídas por Chang’e 6 se originaron en la cuenca de Aitken en el polo sur de la luna. La cuenca es una vasta estructura de impacto trasero que es geológicamente distinta de las áreas exploradas durante la misión Apolo de la NASA y la anterior misión Chang’e 5 de China.
Este material es raro y de cantidad limitada, lo que imposibilita las pruebas destructivas tradicionales. En cambio, los investigadores utilizaron tomografía microcomputada de rayos X de alta resolución combinada con aprendizaje automático para reconstruir digitalmente partículas individuales en el regolito lunar.
Este enfoque les permitió crear un modelo tridimensional de más de 349.000 partículas sin modificar físicamente la muestra.
El equipo de investigación utilizó un sistema de aprendizaje profundo semisupervisado para procesar grandes cantidades de datos de imágenes para identificar partículas densas y modelar sus formas detalladas. El resultado es, en efecto, un “gemelo digital” del suelo subyacente, que permite simular su comportamiento mecánico.
Partículas angulares más nítidas
El análisis encontró que las partículas en la cara oculta de la Luna son significativamente más angulares que el suelo previamente recolectado en la cara visible de la Luna. Los investigadores informan que la esfericidad promedio es baja, alrededor de 0,74, lo que indica que las partículas son irregulares y dentadas.
Se cree que esta morfología refleja el entorno de impacto exclusivo de la cuenca de Aitken en la Antártida y los efectos de la erosión espacial a largo plazo.
A diferencia de los granos redondos de arena de la Tierra, que se forman por el viento y el agua, los granos de la Luna se forman por impactos repetidos de micrometeoritos y carecen del proceso de suavizado de la erosión.
Estas diferencias no son sólo superficiales. La forma afecta el comportamiento del suelo bajo carga.
Impacto en la ingeniería de bases lunares.
El equipo utilizó simulaciones del método de elementos discretos (DEM) basadas en un modelo de partículas reconstruido para calcular importantes propiedades geotécnicas del regolito trasero.
El ángulo de fricción interna simulado alcanzó 47,96 grados y la fuerza de cohesión medida fue de 1,08 kilopascales. Este valor superó muchas estimaciones anteriores del suelo en la cara oculta de la Luna a partir de datos de las misiones Surveyor y Apollo.
De hecho, las partículas angulares crean enlaces geométricos más fuertes y aumentan la resistencia a las fuerzas de corte.
Para los ingenieros que planifican infraestructuras, esto podría conducir a una mayor capacidad de carga, un beneficio potencial al diseñar plataformas de aterrizaje, cimientos de hábitats y plataformas terrestres para bases lunares.
Al mismo tiempo, una mayor resistencia al corte puede complicar las operaciones de perforación y la maniobrabilidad del rover, ya que el rover puede encontrar una mayor resistencia al atravesar o excavar el terreno.
Datos de ingeniería ILRS
Este descubrimiento proporciona el primer conjunto de datos de referencia que describe las propiedades físicas y mecánicas del regolito trasero.
Estos datos servirán de base para el diseño estructural, los sistemas de anclaje y los métodos de construcción de superficies a medida que China y sus socios avancen en los planes para la Estación Internacional de Investigación Lunar.
Más allá de las consideraciones de ingeniería inmediatas, esta investigación muestra cómo las imágenes avanzadas y la inteligencia artificial pueden ampliar los conocimientos científicos y al mismo tiempo preservar material extraterrestre irremplazable.
Como sólo hay una cantidad limitada de muestras contralaterales disponibles, la reconstrucción digital proporciona una vía para análisis futuros.
Para las agencias espaciales que buscan una presencia humana continua en la Luna, comprender cómo se comporta el suelo debajo de las estructuras es tan importante como las estructuras mismas.
El otro lado parece que podría proporcionar una base más sólida de lo que se había previsto, aunque no está exenta de nuevos obstáculos tecnológicos que superar.
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