Introducció

La Lluna és l’únic satèl·lit natural de la Terra. Mirar al cel en Lluna plena i brillant, ens mostra sempre una imatge molt espectacular.

Ha estat considerada en l'antiguitat com un déu o com una deessa, depenent de les cultures que li rendien culte. És també la base del calendari. Cada llunació ^[1] es correspon a un “mes lunar” o “mes sinòdic”, equivalent a 29.53 dies solars. Actualment únicament el calendari islàmic és lunar, la resta són solars o lunisolars, evolucionats a partir de calendaris lunars.

En els últims temps ha quedat a l’abast de la petjada humana i és un lloc que molts països voldrien conquerir pel seu interès particular. Actualment és encara sota el “Tractat de l’espai exterior” i és lliure la seva exploració per part de qualsevol nació amb finalitats pacífiques.

Una mica d’història. La carrera espacial

Fins al segle XVII, amb la invenció del telescopi, no va se possible una observació detallada de la superfície de la Lluna. És Galileu Galilei (1564-1642) qui observa i mostra a “Sidereus Nuncius” (1610) els seus primers relleus representats en cinc aquarel·les. Les zones més fosques a ull nu es corresponen amb els relleus més llisos, que reflecteixen menys la llum del Sol. Les parts muntanyenques són més brillants a ull nu. Galileu va nomenar “mars” a les zones més llises, pensant que hi podia haver aigua líquida.

A mesura que s’han anat construint telescopis més grans i perfeccionats, s’han anat observant els detalls de la superfície lunar amb més i més detall.

El gran canvi, però, es produeix al segle XX amb les primeres idees teòriques de com construir satèl·lits per enviar-los fora de la Terra.

L’any 1903, Konstantin Tsiolvskovsky —o K. Ciolkovskij—  (1857-1935) planteja per primer cop, a “L'exploració de l'espai còsmic per mitjà dels motors de reacció”, la teoria de com construir i impulsar un enginy capaç d’escapar de la gravetat terrestre. Estableix la relació de masses en els coets a reacció proposant per primer cop un sistema de coets segmentats, segons la “fórmula fonamental de l'astronàutica“ que descriu la relació entre la velocitat d'un coet, la seva massa i la velocitat d'expulsió dels gasos. Aquesta equació és essencial per entendre com els coets poden assolir grans velocitats.

L'equació s’expressa com: \(\Delta v = v_e \cdot \ln \left( \frac{m_0}{m_f} \right)\)

És a dir: l’increment de velocitat del coet (\(\Delta v \)) és igual a la velocitat dels gasos expulsats (\(v_e\)) multiplicada pel logaritme neperià de la relació entre la massa inicial del coet (\(m_0\)), incloent-hi el combustible, i la seva massa final (\(m_f\)).

Hermann Oberth (1894-1989) publica l’any 1922 la seva tesi doctoral on es planteja com anar a la Lluna: “Die Rakete zu de Planetenräumen” (“Els coets cap a l'espai interplanetari”), que és rebutjada per utòpica.

Serguei Koroliov (1906-1966) i Leonid Sedov (1907-1999) impulsen al llarg del segle XX el projecte Sputnik a la Unió Soviètica, un seguit de programes espacials desenvolupats durant la Guerra Freda, amb l'objectiu de llançar satèl·lits artificials a l'espai. Aquest projecte marca el començament de l'era espacial. L’Sputnik 1 es llença el 4 d'octubre de 1957 i és el primer satèl·lit artificial que orbita la Terra. Era una esfera rodona de diàmetre de 58 centímetres, pesava 84 quilos i va estar donant voltes al voltant de la Terra cada 96 minuts, des de l'octubre del 1957 fins al gener del 1958. L’Sputnik 2, porta el primer ésser viu a l'espai, la gossa Laika, el 3 de novembre de 1957. Era un satèl·lit més gran, de 500 quilos de pes, amb un període orbital de 100 minuts al voltant de la Terra. La gossa no va sobreviure al vol.

Robert Goddard (1882-1945), construeix l’any 1926 el primer coet amb dipòsit de combustible. Utilitzava una combinació de gasolina i oxigen líquid com a combustible, i tot i que el seu vol va ser modest (va assolir una altura de 12,5 metres i va volar una distància de 56 metres en només 2,5 segons), va demostrar que els coets propulsats per combustibles líquids eren viables. Goddard també va ser un pioner en conceptes clau, com l'ús de cambres de combustió d'alta pressió i toveres per augmentar l'eficiència del coet. Tot i que en el seu temps va rebre crítiques i burles, el seu treball va establir les bases per al progrés en l'exploració espacial.

Altre científic important en la cursa espacial és Wernher von Braun (1912-1977). La Segona Guerra Mundial va liderar a Alemanya la fabricació dels primers míssils balístics, les bombes V1 i V2. Posteriorment, amb nacionalitat estatunidenca, treballa en el disseny i desenvolupament dels primers míssils balístics Intercontinentals (ICBM) i més tard en la NASA, com a director del "Marshall Space Flight Centre" i enginyer en cap dels coets Saturn que varen permetre arribar fins la Lluna.

El febrer de 1958 es llença, als EEUU, l’Explorer 1. Un petit coet de 15x203, amb 13.97 kg de pes, que orbita la Terra cada 115 minuts i és destruït a la seva reentrada el 31 de març de 1970 després de més de 58000 òrbites.

El 28 de maig de 1959 es llença el Júpiter AM-18, un coet EEUU que transporta dos ximpanzés que sobreviuen al vol (altres en vols anteriors na van tenir tanta sort).

S’inicia aquí la carrera espacial entre els Estats Units d’Amèrica i la Unió Soviètica.

L’any 1959 la Unió Soviètica posa en pràctica el seu programa Luna de missions espacials no tripulades. El gener el Luna 1 sobrevola la Lluna, al setembre el Luna 2 impacta sobre la superfície de la Lluna i a l’octubre el Luna 3 obté les primeres imatges de la cara oculta de la Lluna.

El març de 1959, els Estats Units sobrevolen la Lluna amb el Pioneer 4 ^[2].

Els soviètics s’avancen l’any 1961 amb Yuri Gagarin (1934-1968) quan el 12 d’abril de 1961 és el primer astronauta en fer una òrbita complerta de la Terra, amb la nau Vostok. El 16 de juny de 1963 és Valentina Tereixcova (1937-) la primera dona civil en sortir a l’espai exterior en una càpsula Vostok 6. També va ser soviètic el primer home en sortir de la nau a l’espai exterior. El 18 de març de 1965, Alekséi Arjípovich Leónov fa el primer passeig espacial (EVA, “Extra Vehicular Activity”) en la missió Voskhod-2. Va passar 12 minuts i 9 segons fora de la nau i va estar a punt de morir per una fallada de la seva escafandre.

L’abril de l’any 1961 el President dels Estats Units John Fitzgerald Kennedy pronuncia el seu famós discurs a la Universitat de Rice (Texas) on diu: “...vàrem escollir anar a la Lluna no perquè fos fàcil, sinó perquè és difícil…”

El 25 de maig de 1961, en una sessió conjunta de les dues cambres parlamentàries, proposa que el país es comprometi a enviar un home a la Lluna abans del 1970, costi el que costi. ^[3]

L’abril de 1962, el Ranger IV impacta sobre la superfície de la cara oculta de la Lluna. El mateix faran els Ranger 7,8 i 9 entre 1964 i 1965.

Entre 1963 i 1969, els Estats Units aconsegueixen avançar amb un programa consistent, ben finançat i tècnicament reeixit, amb la culminació de l’Apollo 11. Mentrestant, la Unió Soviètica fa importants progressos amb vols orbitals i missions automàtiques, però no poden competir directament amb la tecnologia i els recursos dels nord-americans per portar un home a la Lluna.

Cronologia. Unió Soviètica vs Estats Units

1963

• A partir de 1963, la Unió Soviètica comença a desenvolupar noves naus espacials i coets per a futures missions lunars, especialment amb el programa N1-L3, que tenia com a objectiu portar cosmonautes soviètics a la Lluna.
• Els Estats Units, per la seva banda, es troben en plena implementació del programa Apollo, segons el compromís del president John F. Kennedy.

1964

• Els soviètics continuen treballant en la preparació dels coets N1, molt més grans que els coets Vostok i Voskhod utilitzats fins aleshores, necessaris per a les missions lunars. En aquest any, les proves i el desenvolupament es van compliquen i es retarden.
• Els americans duen a terme proves de les naus espacials Apollo en preparació per a futures missions tripulades. S’avança amb el coet Saturn I.

1965

• La Unió Soviètica continua experimentant amb vols tripulats de curta durada, com el Voskhod 2 —quan Alekséi Leónov realitza la primera passejada espacial—. Les missions lunars són en fase de desenvolupament, sense resultats immediats.
• Els Estats Units llencen diverses missions del programa Gemini (1965-1966), la base d'entrenament per als futurs astronautes del programa Apollo. Es practiquen maniobres orbitals, acoblaments espacials i passejades espacials, totes elles habilitats clau per a una futura missió lunar.

1966

• Els soviètics realitzen missions de sonda sense tripulació amb la sèrie Luna, però encara són lluny de portar humans a la Lluna. El Luna-9 fa una aterratge suau en la superfície de la Lluna i n’envia imatges. La competència tècnica i política interna dins el seu programa espacial en retarda el seu progrés. El Luna 10 es situa en òrbita lunar.
• La NASA inicia les proves del coet Saturn V, la poderosa màquina que serà clau per a les missions Apollo. La missió Apollo 1, prevista per a un llançament el 1967, és en una fase de desenvolupament avançat. El Surveyor 1 fa el primer allunatge suau.

1967

• La Unió Soviètica continua els intents de desenvolupament dels coets N1, però no es realitza cap missió significativa relacionada amb la Lluna.
• Als Estats Units, un tràgic incendi al mòdul de comandament de l’Apollo 1 durant una prova al terra —el gener 1967— provoca la mort de tres astronautes, fet que endarrereix el programa Apollo. Es revisa tota la seva seguretat.

1968

• Els soviètics continuen realitzant proves amb sondes automàtiques. La falta d’un coet funcional i fiable per a les missions lunars tripulades els deixa en una posició complicada respecte als Estats Units. El Zond 5 és el primer vol que aconsegueix dur vida a prop de la Lluna (unes tortugues) i retornar a la Terra.
• Els Estats Units aconsegueixen una fita monumental amb la missió Apollo 8 —el desembre 1968—, el primer vol tripulat que orbita la Lluna. Els astronautes Frank Borman, James Lovell i William Anders són els primers humans a abandonar l'òrbita terrestre i veure la Lluna ben a prop. S’obre el camí per a un futur aterratge lunar.

1969

• La Unió Soviètica realitza diversos intents fallits amb els coets N1 al llarg de l’any. Tot i els progressos en sondes automàtiques, com Luna 15, llançada al mateix temps que l'Apollo 11.
• Als Estats Units, el març de 1969 l’Apollo 9 prova el mòdul d’allunatge i l’Apollo 10 fotografia el futur punt d’allunatge de l’Apollo 11: el Mar de la Tranquilitat. Finalment, el 20 de juliol de 1969, la missió Apollo 11 aconsegueix l’objectiu de portar el primer home a la Lluna. Neil Armstrong i Buzz Aldrin aterren al Mar de la Tranquil·litat mentre Michael Collins roman en òrbita lunar. Fet que marca la victòria dels Estats Units en la cursa espacial amb la URSS.

La missió Apollo 11 i la fi de la Carrera Espacial

El 16 de juliol de 1969 el coet Saturn V s’enlaira, sense incidències, des de Cabo Cañaveral (Florida). Dona dues voltes a la Terra, accelerant fins a 45000 km/h. Durant els dos dies següents a l’escapament de la gravetat terrestre es va frenant fins arribar a 5/6 de la distància a la Lluna a 3700 km/h, en aquest punt s’accelera fins a 9000 km/h per entrar en l’òrbita de la Lluna. Allà fa 13 òrbites lunars fins que desenganxa l’Eagle, el mòdul lunar amb Arsmtrong, el comandant de la missió, i Collins, com a pilot del mòdul. Aldrin es queda al comandament de la nau en òrbita a l’espera de recollir de nou l’Eagle quan retorni de la Lluna per retornar sans i estalvis a la Terra. La nau va caure a les aigües de l'oceà Pacífic, on va ser recuperada, prop de les illes Hawaii.

El 21 de juliol de 1969, a les 2:56 h (UTC) Nei Arsmtrong trepitja, per primer cop en la història de la humanitat, la superfície de la Lluna al Sud del Mar de la Tranquil·litat, sis hores i mitja més tard d’haver allunat. Les seves primeres paraules es consideren un dels moments més significatius de la història: “És un petit pas per l’home , però un gran salt per a la humanitat”. Les imatges es varen retransmetre per televisió, en directe, per a uns 600 milions d’espectadors.

Amb posterioritat a aquesta fita històrica, els soviètics varen continuar amb el seu programa Luna, amb vols no tripulats, i els americans amb el seu programa Apollo, amb vols tripulats. Un total de 26 astronautes s'han acostat a la Lluna i 12 l'han trepitjada entre els anys 1969 i 1972.

L’Apollo 15 (juliol de 1971) va incorporar un vehicle per moure’s, el “Lunar Roving Vehicle” (LRV) transportat pel “Lunar Module” “Falcon”, pilotat per l’astronauta James B. Irwin; l’Apollo 16 (abril de 1972) hi ha dur un telescopi de llum ultraviolada; i l’Apollo 17 (desembre de 1972) el primer científic, un geòleg.

Els soviètics, amb vols no tripulats, varen col·locar a la Lluna un vehicle teledirigit l’any 1970, el Lunokhod 1. Aquest vehicle va ser tot un èxit i va enviar informació a la Terra durant 321 dies en els que va recórrer una distància de 10.54 km. Posteriorment, l’any 1973 varen enviar el Lunokhod 2, que també va ser un èxit.

A partir dels anys 70 els esforços es varen dirigir cap a altres parts de l’espai i la Lluna es va abandonar. Els recursos es van dedicar a explorar la resta del Sistema Solar amb enginys no tripulats i l’espai profund amb telescopis espacials i terrestres.

La Lluna pren de nou interès a partir de la dècada de 1990

En aquests anys hi ha una revifada de l’exploració lunar en països que mai hi havia estat interessats. Un d’aquests països va ser el Japó al col·locar un satèl·lit en òrbita lunar, que posteriorment va impactar sobre la superfície. Posteriorment ha sostingut altres projectes conjuntament amb els Estats Units.

A partir de l’any 2000, diverses missions a la Lluna han estat dutes a terme per múltiples països amb objectius científics, d'exploració i tecnològics. Les principals han estat:

• L’ Agència Espacial Europea (ESA), amb el programa SMART-1 (2003-2006), orbita la Lluna per tal de provar tecnologia de propulsió i estudiar la seva superfície. Demostren l'ús de la propulsió iònica i cartografien la Lluna en diferents longituds d'ona.
• L’Agència CNSA (Xina), amb el programa Chang'e 1 (2007-2009), orbita i mapeja la Lluna i n’estudia la seva composició. És la primera missió lunar de la Xina. Va produir mapes detallats de la Lluna i recollir dades sobre la seva estructura.
• L’Agència JAXA (Japó), amb el programa Kaguya (SELENE) (2007-2009), amb un orbitador dissenyat per investigar l'origen i l'evolució de la Lluna. Obté dades de gran precisió sobre el camp gravitatori lunar i realitza un mapa topogràfic molt detallat.
• L’Agència ISRO (Índia), amb el programa Chandrayaan-1 (2008-2009), amb un orbitador que té com a objectiu explorar l'aigua gelada en els pols lunars. Descobreix la presència d'aigua congelada a la superfície lunar.
• L’Agència NASA (EUA), amb l’objectiu d’impactar la superfície lunar i investigar-hi la presència d'aigua gelada. Confirma la presència d'aigua en el cràter Cabeus, a prop del pol sud lunar.
• L’Agència NASA (EUA), amb el LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) que orbita la Lluna des de l’any 2009 amb l’objectiu de cartografiar-ne la superfície i investigar possibles llocs d'aterratge. Encara en operació, ha proporcionat imatges d'alta resolució de la Lluna i dades científiques fonamentals.
• L’Agència NASA (EUA), amb el programa GRAIL (2011-2012), que mesura el camp gravitatori lunar i n’obté informació sobre la seva estructura interna i la seva història geològica.
• L’Agència CNSA (Xina), amb el Chang'e 3 (2013), aterra amb el rover “Yutu” sobre la superfície lunar i n’explora el terreny, transmetent dades sobre la composició del sòl.

• L’Agència CNSA (Xina), amb el Chang'e 4 (2019-present), aterra al costat fosc de la Lluna, amb el rover “Yutu-2”. Continua encara explorant el costat ocult de la Lluna i enviant dades sobre la seva composició i estructura.
• L’Agència ISRO (Índia), amb el Chandrayaan-2 (2019), una missió composta per un orbitador, un mòdul d'aterratge i un rover per investigar el pol sud lunar. Tot i que el mòdul d'aterratge va fallar, l'orbitador segueix en funcionament i recollint dades científiques valuoses.
• L’Agència NASA (EUA), amb l’Artemis 1 (2022), una missió no tripulada per provar el sistema de llançament espacial (SLS) i la nau espacial “Orion” com a preparació per a futures missions tripulades a la Lluna. La missió és part del programa Artemis que té com a objectiu portar humans de nou a la Lluna en el futur.

• L’Agència CNSA (Xina), amb el Chang'e 5 (2020), amb la missió de recollir mostres lunars que varen ser retornades amb èxit a la Terra. La primera missió de retorn de mostres lunars des dels anys 70. Va aconseguir germinar llavors de cotó en la superfície lunar.
• L’Agència Roscosmos (Rússia) , amb el Luna 25 (2023), amb la missió d’aterrar al Pol Sud de la Lluna i preparar-hi futurs programes d'exploració. La primera missió lunar de Rússia en dècades. Va fallar en el seu intent d'aterratge.
• L’Agència ISRO (Índia), amb el Chandrayaan-3 (2023), aterra al Pol Sud de la Lluna amb un rover. L'Índia és el primer país que aconsegueix un aterratge reeixit al Pol Sud lunar. El rover continua explorant-hi la regió. La missió obre la porta a l’obtenció d’oxigen i hidrogen, a partir de l’aigua de la Lluna.

• L’Agència NASA (EUA), amb el programa Future Artemis Missions (2024+) que té per missió portar de nou humans a la Lluna, com a part del programa Artemis. Es preveu aterrar la primera dona i la següent persona a la Lluna, amb l'objectiu de desenvolupar una presència lunar sostenible a llarg termini.

Missions que, en conjunt, han permès fer descobriments importants sobre la Lluna i continuar avançant en la tecnologia per a futures missions tripulades i robots a la superfície lunar.

La següent imatge ens mostra els llocs d’allunatge de les diferents missions des dels anys 1970.

En resum, hi ha hagut 140 enlairaments, uns amb èxit i altres fallits, per dècada tenim:

• 1950s: 13
• 1960s: 63
• 1970s: 23
• 1980s: 0
• 1990s: 7
• 2000s: 9
• 2010s: 12
• 2020s: 20

Per país:

Per l’any 2024 hi ha previstos 14 llançaments més per part dels Estats Units, Mèxic, Canadà, Xina, Japó i empreses privades amb propòsits de fer mineria a la Lluna o turisme espacial (SpaceX, Falcon, Tesla, Virgin,...). Hi ha també projectes en marxa pel 2025 i 2026 de països com Turquia, Austràlia, Israel, Rússia, Corea, Canadà, etc. També n’hi ha de la ESA, encara sense pressupost aprovat. La Xina té planificat l’allunatge amb una estada de sis hores de dos astronautes, per l’any 2030.

Com ja s’ha dit abans, l'any 2024 està previst el llançament de l'Artemis II, amb la idea de posar persones en òrbita a la Lluna i després retornar, i posteriorment, l’any 2025, allunar amb la nau Artemis III, amb dos astronautes. L’Artemis IV proposa per l’any 2028 la primera estació espacial orbitant la Lluna, la “Lluna Gateway”. I l'any 2029, l'Artemis V, té el propòsit d'afegir-hi més mòduls i un vehicle mòbil sobre la Lluna.

Per més endavant, es pensa ja en instal·lar una base habitada fixa sobre la Lluna que serveixi de trampolí pels futurs viatges a Mart o més enllà en el Sistema Solar.

La Lluna en el context del Sistema Solar

El gràfic següent ens mostra esquemàticament el Sistema Solar a una escala aproximada:

La Lluna és l’únic satèl·lit natural de la Terra. Altres planetes del Sistema Solar també compten amb satèl·lits al seu voltant:

• Mart: Té 2 satèl·lits: Fobos i Deimos.
• Júpiter: En té 79, els més grans són Io, Europa, Ganimedes, Cal·listo.
• Saturn: En té molts de molt petits, els més grans són Mimas, Encèlad, Tetis, Dione, Rea, Tità, Hiperió, Jàpet i Febe.
• Urà: Té 27 satèl·lits coneguts. Els més grans són Miranda, Ariel, Umbriel, Titània i Oberó.
• Neptú: Se’n coneixen 14 satèl·lits, els més grans són Tritó i Nereida.
• Plutó: Té 5 satèl·lits coneguts: Caront, Nix, Hidra, Cèrber i Estix, tots de mida semblant a la Lluna o més petits —la Lluna és una mica més gran que Plutó—.
• Altres cossos de mida semblant, ja al Cinturó de Kuiper o més enllà són: Haumea, Makemake, Eris i Sedna.

La Lluna és un satèl·lit molt gran en comparació a la mida de la Terra. El seu radi és de 1737 km, equivalent a 0.273 del radi terrestre. La distància mitjana Terra-Lluna és de 360000 km, equivalent a 1.26 segons llum.

La composició de la Lluna

Podem distingir la composició entre els “mars” (Lunar maria) i les “muntanyes” (Lunar terrae). A la cara oculta de la Lluna hi ha molts més cràters d’impacte de meteorits i no n’hi ha “mars”. La cara visible ha tingut més activitat volcànica i a més la Terra ha fet d’escut als impactes de meteorits.

Les roques de la Lluna són principalment compostes de silicats, amb una composició química que es pot dividir en tres tipus principals de roques lunars: basalts, anortosites i roques de tipus bretxa (conglomerats amb components angulosos). Aquestes roques han estat estudiades en profunditat gràcies a les missions Apollo i altres exploracions.

Composició química principal de les roques lunars:

• Basalts lunars: Rics en ferro i magnesi. Es composen de minerals com l'olivina, el piroxè i el feldespat de plagiòclasi. Contenen elements com el titani, el ferro i el magnesi en percentatges significatius.
• Anortosites lunars: L'anortosita és un tipus de roca més lleugera que es troba sobretot als altiplans lunars. Es composa principalment de feldespat de plagiòclasi, especialment del mineral anortita (un aluminosilicat de calci).
• Bretxes lunars: Conglomerats de fragments de diverses roques i minerals que han estat fusionats per l'impacte d'asteroides o meteors. Poden incloure fragments de basalt, anortosita i altres materials lunars.

Diferències entre la cara visible i la cara oculta de la Lluna:

• Cara visible (ladoscara o també anomenada "propera"): És majoritàriament coberta per mars lunars, que són grans zones basàltiques fosques creades per antigues erupcions volcàniques. Aquestes zones contenen grans quantitats de basalts rics en ferro i titani. És una zona més jove i està més coberta per aquests mars de basalt, que representen les zones fosques que veiem des de la Terra.
• Cara oculta: Té una superfície molt diferent en comparació amb la cara visible. Està majoritàriament composta per altiplans d’anortosita, més antics i amb roques riques en plagiòclasi. Té menys mars basàltics que la cara visible, i la seva superfície està més coberta per cràters d'impacte i material anortosític.

Diferències clau:

• La cara visible conté un percentatge més gran de basalts (rics en ferro, titani i magnesi), resultat d'activitat volcànica passada.
• La cara oculta està dominada per altiplans anortosítics, formats principalment per feldespats de plagiòclasi (anortita), amb menys evidència de fluxos de lava basàltica.

Les diferències s'expliquen per l'asimetria en el gruix de l'escorça lunar. La cara oculta té una escorça més gruixuda, la qual cosa va fer més difícil que el magma lunar emergís a la superfície, reduint-hi l'extensió dels mars basàltics en comparació amb la cara visible.

Presència d’aigua:

L’aigua és un compost químic molt important. Sense aigua no hi pot haver vida. Per tant és vital saber si a la Lluna hi ha o no aigua i en quina quantitat.

Es sap del cert que a la Lluna hi ha aigua, principalment en forma de gel. En particular en els cràters profunds i ombrívols a prop dels pols lunars, on la llum del sol no arriba mai i les temperatures són extremadament baixes.

Missions espacials, com la Chandrayaan-1 de l'Índia (2008-2009) i la sonda Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) de la NASA el 2009, van confirmar la presència d'aigua en forma de gel en aquestes regions. A més, dades recollides per altres missions, com la sonda Lunar Reconnaissance Orbiter, han revelat que petites quantitats d'aigua també estan presents en la superfície lunar, atrapades en el sòl.

La missió Chandrayaan 1 de l'Índia va jugar un paper crucial en el descobriment d'aigua a la Lluna. Un dels seus instruments, el “Moon Mineralogy Mapper” (M3), desenvolupat per la NASA, va detectar clarament la presència de molècules d'aigua (H₂O) i d'hidroxil (OH) a la superfície lunar. La Chandrayaan-1 va ser la primera missió que va identificar de manera sòlida la signatura de l'aigua en diverses parts de la superfície lunar, confirmant que no només es trobava a les zones polars, sinó també en altres àrees de la Lluna en petites quantitats. Això va ser un avenç científic molt important i va assentar les bases per a futures missions dedicades a explorar i utilitzar els recursos hídrics de la Lluna.

La presència d'aigua permetrà en un futur utilitzar-la per a beure, produir oxigen o fabricar combustible. També a Mart s’hi ha detectat la presència d’aigua.

L'origen de l'aigua present a la Lluna pot ser atribuït a diverses fonts i processos:

1. Impactes de cometes i asteroides. Al llarg de milers de milions d'anys, la Lluna ha estat bombardejada per cometes i asteroides rics en aigua i altres volàtils. Quan aquests cossos impacten la superfície lunar, poden depositar aigua en forma de gel, especialment en cràters prop dels pols on la llum solar no arriba mai i les temperatures són extremadament baixes, permetent que l'aigua es mantingui congelada durant períodes prolongats.
2. Interacció amb el vent solar. El vent solar està compost principalment per protons (nuclis d'hidrogen) que, en col·lidir amb la superfície lunar, poden reaccionar amb l'oxigen present en els minerals del sòl lunar per formar molècules d'hidroxil (OH) i aigua (H₂O). Aquest procés pot generar petites quantitats d'aigua directament a la superfície.
3. Activitat volcànica passada. Durant els primers estadis de la seva història, la Lluna va experimentar activitat volcànica significativa. Els gasos emesos pels volcans lunars podrien haver contingut vapor d'aigua. Aquest vapor es podria haver condensat i depositat en zones fredes i ombrívoles, contribuint a les reserves d'aigua.
4. Retenció primigènia. Algunes teories suggereixen que part de l'aigua podria haver estat present en el material que va formar la Lluna després de l'impacte gegant que es creu que va donar origen al satèl·lit. Tot i que gran part de l'aigua s'hauria evaporat a causa de la calor extrema de l'impacte, una petita fracció podria haver estat atrapada a l'interior lunar.

Possiblement, la presència d’aigua es deu a una combinació de tots els factors citats.

És possible habitar permanentment la Lluna?

Per habitar permanentment la Lluna calen quatre fases principals:

1. Cerca i identificació del lloc més favorable.
2. L'exploració in situ per obtenir-ne informació detallada.
3. La "terraformació", el procés més llarg i costós de tots. Implica tot allò relacionat amb "preparar el terreny" per a l'establiment dels humans, és a dir: cercar els recursos naturals, desenvolupar-hi fàbriques i plantes generadores d'energia, preparar els sistemes per a la producció d'aliments, etc. A més, també tot allò necessari per convertir-lo en un entorn adaptat per a la vida humana i, també, d'altres espècies portades des de la Terra.
4. L'ocupació, és a dir, el trasllat d'un petit conjunt de persones (no és factible fer-ho amb un gran volum) i tota la informació i el coneixement necessaris perquè hi desenvolupessin una nova civilització.

El projecte MELiSSA

El projecte MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) és una iniciativa liderada per l'Agència Espacial Europea (ESA), amb la col·laboració de trenta organitzacions, industrials i acadèmiques, d’onze països. A Catalunya, des de l’any 2009, hi ha una planta pilot a la Universitat Autònoma de Barcelona.

La idea és crear un ecosistema tancat artificialment que recicla de manera autònoma els residus en oxigen, aigua i aliments utilitzant únicament l’aportació d’energia durant el procés, un sistema de suport vital regeneratiu per a missions espacials de llarga durada, com ara estades a la Lluna o viatges a Mart.

Objectius:

• Desenvolupar un ecosistema tancat i autosuficient que pugui reciclar l'aire, l'aigua i els residus orgànics per proporcionar oxigen, aigua i aliments als astronautes.
• Reduir la dependència de subministraments externs mitjançant el reciclatge de recursos, minimitzant així la necessitat de transportar provisions des de la Terra.
• Avançar en la comprensió dels processos biològics i ecològics que permeten la regeneració de recursos en entorns tancats.

Funcionament:

El projecte MELiSSA es basa en la recreació de cicles naturals mitjançant un sistema de diferents compartiments que simulen un ecosistema tancat:

1. Compartiment de degradació. Els residus orgànics i les deixalles metabòliques dels astronautes són tractats per bacteris anaerobis que descomponen la matèria orgànica en compostos inorgànics simples, com l'amoníac, el diòxid de carboni i l'aigua.
2. Compartiment nitrificant. Bacteris nitrificants converteixen l'amoníac en nitrats, que són nutrients essencials per al creixement de les plantes.
3. Compartiment fotoautotròfic (algues i plantes superiors). Les algues i les plantes utilitzen el diòxid de carboni i els nitrats per fer la fotosíntesi, produint oxigen i biomassa comestible.
4. Compartiment d'animals (opcional). Alguns dissenys inclouen animals petits, com peixos, per completar el cicle alimentari i proporcionar una font addicional de proteïnes.
5. Compartiment de l'equip humà. Els astronautes consumeixen oxigen i aliments, i produeixen diòxid de carboni i residus orgànics, tancant així el cicle.

Fites principals:

• Desenvolupament de tecnologies avançades de bioreactors que permeten controlar i optimitzar els processos microbiològics i vegetals en entorns tancats.
• Assajos exitosos en entorns controlats que han demostrat la viabilitat de reciclar l'aire, l'aigua i els nutrients per a suport vital.
• Col·laboració internacional. El projecte compta amb la participació de més de 30 organitzacions, incloent universitats, centres de recerca i empreses de diversos països, fomentant així la cooperació científica i tecnològica.
• Aplicacions terrestres. Les tecnologies desenvolupades han tingut impacte en àrees com el tractament d'aigües residuals, l'agricultura sostenible i la producció d'aliments en entorns desafavorits.

En resum, el projecte MELiSSA és un esforç multidisciplinari que busca assegurar la sostenibilitat de les futures missions espacials de llarga durada mitjançant el desenvolupament d'un sistema de suport vital regeneratiu. Alhora, les seves aportacions tecnològiques tenen el potencial de beneficiar la gestió de recursos i el medi ambient a la Terra.

Fonts

En algunes parts d’aquest treball s’ha utilitzat tecnologia IA generativa (ChatGPT 4o i ChatGPT o-1 preview). Principalment s’ha utilitzat la recerca a Internet.

Jordi Coll Vera - 2023