Un paso más hacia el radiotelescopio del cráter lunar

Tras años de desarrollo, el proyecto LCRT (Lunar Crater Radio Telescope) ha sido subvencionado por la NASA con 500.000 dólares para financiar la continuidad de la labor de investigación y diseño. Aunque todavía no es una misión de la NASA, es probable que acabe siéndolo ya que el LCRT constituye un concepto de misión que podría transformar la visión de la humanidad sobre el cosmos.

El objetivo principal del LCRT sería captar las señales de radio de gran longitud de onda generadas por la Era Oscura cósmica, un período que comenzó no mucho después del Big Bang (la “explosión” con la que nació el universo) y terminó unos cientos de millones de años después, justo cuando las primeras estrellas comenzaron a brillar y el cosmos dejó de estar sumido en la oscuridad.

Los cosmólogos saben poco sobre este periodo. Sin embargo, las respuestas a algunos de los mayores misterios de la ciencia están depositadas en las emisiones de radio de gran longitud de onda generadas por el gas que llenaba el universo durante esa época. Solo hace falta sintonizar el dial cósmico a las frecuencias adecuadas…

"Aunque no había estrellas, sí había mucho hidrógeno durante la Era Oscura del universo, hidrógeno que acabaría sirviendo de materia prima para las primeras estrellas", explica Joseph Lazio, radioastrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California, Estados Unidos, y miembro del equipo del LCRT. "Con un radiotelescopio lo bastante grande fuera de la Tierra, podríamos rastrear los procesos que llevaron a la formación de las primeras estrellas, tal vez incluso encontrar pistas sobre la naturaleza de la materia oscura".

Los radiotelescopios de la Tierra no pueden sondear este misterioso periodo porque las ondas de radio de gran longitud de onda de esa época se reflejan en una capa de iones y electrones en la parte superior de nuestra atmósfera, una región llamada ionosfera. Las emisiones de radio de nuestra ruidosa civilización también pueden interferir en la radioastronomía, impidiendo captar las señales más débiles.

Pero en la cara oculta de la Luna, desde la que nunca se ve la Tierra, no solo no hay atmósfera que refleje estas señales, sino que la propia Luna bloquea el parloteo radioeléctrico de la Tierra. La cara oculta de la Luna podría ser un lugar privilegiado para llevar a cabo observaciones sin precedentes sobre el universo primitivo.

"Los radiotelescopios de la Tierra no pueden captar las ondas de radio cósmicas de unos 10 metros o más de longitud debido a nuestra ionosfera, así que hay toda una región espectral del universo que simplemente no podemos ver", resume Saptarshi Bandyopadhyay, robotista del JPL e investigador principal del proyecto LCRT.

Para ser sensible a las longitudes largas de onda de radio, el LCRT tendría que ser enorme. La idea es crear una antena de más de 1 kilómetro de diámetro en un cráter de más de 3 kilómetros de diámetro. Los mayores radiotelescopios de un solo “plato” en la Tierra (como el Telescopio Esférico de Apertura de Quinientos Metros (FAST) de China y el Observatorio de Arecibo de Puerto Rico, ahora inoperativo, de 305 metros de diámetro) se construyeron dentro de depresiones naturales del terreno para obtener así una estructura de soporte más fácilmente.

En esta ilustración se puede ver el receptor suspendido sobre la antena parabólica mediante un sistema de cables anclados en el borde del cráter. (Imagen: Vladimir Vustyansky)

Este tipo de radiotelescopio utiliza miles de paneles reflectantes suspendidos en el interior de la depresión para que toda la superficie de la antena refleje las ondas de radio. Por su parte, el receptor está ubicado en un punto focal sobre la antena, de tal modo que capta de manera intensificada las ondas de radio que rebotan en la superficie curvada de abajo. Pero, a pesar de su tamaño y complejidad, incluso el FAST no es sensible a las longitudes de onda superiores a unos 4,3 metros, debido a estar en la Tierra.

Con su equipo de ingenieros, robotistas y científicos del JPL, Bandyopadhyay condensó esta clase de radiotelescopio hasta su forma más básica. Su concepto elimina la necesidad de transportar cantidades prohibitivamente caras de materiales a la Luna y utiliza robots para automatizar el proceso de construcción. En vez de utilizar miles de paneles reflectantes para enfocar las ondas de radio entrantes, el LCRT estaría formado por una fina malla metálica en el centro del cráter. Una nave espacial transportaría la malla y otro módulo de aterrizaje depositaría robots DuAxel para construir la antena durante días o semanas.

DuAxel, un modelo de robot que se está desarrollando en el JPL, se compone de dos rovers robóticos (llamados Axel) que pueden desacoplarse el uno del otro, pero que permanecen conectados mediante un cable de sujeción. Una de las mitades actuaría como ancla en el borde del cráter mientras la otra descendería haciendo rappel para trabajar en las labores de construcción allá abajo. (Fuente: NCYT de Amazings)