La medición del polvo lunar ayuda a combatir la contaminación del aire en la Tierra

El polvo lunar no es análogo al terrestre, es ubicuo, abrasivo, y se adhiere a todo. Es tan dañino que incluso rompió la aspiradora que la NASA diseñó para las misiones Apolo que limpiaba el polvo lunar de los trajes espaciales.

Con el regreso a la Luna y su órbita, la NASA deberá gestionar el polvo ya que también es peligroso para las personas. El primer paso es saber cuánto hay en un momento determinado. El desarrollo de esa tecnología es aprovechable en la Tierra en la lucha contra la contaminación del aire.

Las misiones Apolo tuvieron que hacer frente al daño causado por el polvo lunar, que atascó el equipo de la cámara y rayó las viseras de los cascos que los astronautas, hasta tal punto que tuvieron dificultades para ver. Durante la misión Apolo 17, el astronauta Harrison Schmitt describió su reacción al respirar el polvo lunar como “fiebre del heno lunar”, experimentando estornudos, ojos llorosos y dolor de garganta. Los síntomas desaparecieron, pero la preocupación por la salud humana llevó a la NASA a una extensa investigación en el material del suelo lunar, llamado regolito.

Los tejidos humanos sensibles, como los pulmones y las córneas, pueden dañarse debido al polvo lunar que puede entrar dentro de un hábitat. Si bien la filtración de aire puede eliminar una gran cantidad de partículas diminutas, es necesario un sensor de calidad del aire para garantizar que los controles sean eficaces.

Este fue uno de los enfoques del programa NextSTEP (Next Space Technologies for Exploration Partnerships) de la NASA. A través de NextSTEP, la agencia elaboró una serie de documentos que detallan las necesidades específicas para un futuro habitáculo lunar e invitaron a la industria privada a ayudar a superar los obstáculos para futuras misiones lunares. Una de estas necesidades suponía la revitalización, el monitoreo del aire y una forma de medir el polvo lunar en la superficie y en los hábitats en órbita.

Lunar Outpost Inc. se fundó en Denver en 2017 con el objetivo de desarrollar tecnologías para la exploración lunar y que luego pudieran ser adaptadas para su uso en la Tierra. Basándose en las especificaciones establecidas en los documentos de NextSTEP, la compañía desarrolló un sensor de calidad del aire que llamó Space Canary.

Lunar Outpost, que fue una de las varias empresas que pujó con éxito por una asociación público-privada NextSTEP para construir prototipos de hábitats de órbita lunar para realizar pruebas, ofreció el sensor a Lockheed Martin Space. Lockheed lo aceptó, incorporando a Lunar Outpost como colaborador para ajustar el Space Canary a las necesidades de la NASA.

Una vez que el dispositivo se integró en el sistema de control ambiental, añadió distintas ventajas sobre los equipos tradicionales. Ahora, con el nombre de Canary-S (Solar), satisface la necesidad de monitoreo meteorológico y de calidad del aire de forma inalámbrica y de bajo coste en nuestro planeta.

Comenzando con el polvo

En la Tierra, las partículas en suspensión del aire son una forma de contaminación generada por incendios forestales, erupciones volcánicas y quema de combustibles fósiles, entre otros procesos. Estas partículas, mezcla de líquido y sólido, son diminutas, mucho más pequeñas que un grano de arena. Este tipo de contaminación causa innumerables problemas de salud, incluidos problemas respiratorios y cardiovasculares, y contribuye a numerosos problemas ambientales, incluido el cambio climático.

Las partículas en suspensión fuera del planeta podrían presentar riesgos similares para la salud,  los sistemas mecánicos diseñados para proteger a los astronautas, como la filtración de aire, pueden dañarse por la naturaleza abrasiva del polvo.

“Todavía estamos estudiando técnicas para mitigar la intrusión de polvo y cómo eliminarlo, en áreas habitables de la tripulación “, dijo Tracy Gill, ingeniera de proyectos de la Mission and Commercial Support Office en el Kennedy Space Center de la NASA en Florida. “Tener un sistema probado de medición como Lunar Outpost, nos ayudará a comprender el entorno que experimentará la tripulación y nos ayudará a mantenernos dentro de los límites de exposición recomendados”.

El Canary y la escuela de Minas

Canary-S es una unidad autónoma que funciona con energía solar y una batería que transmite datos mediante tecnología celular. Puede medir una variedad de contaminantes que incluyen entre otros, partículas, monóxido de carbono, metano, dióxido de azufre y compuestos orgánicos volátiles. El dispositivo mide constantemente y envía un mensaje a una nube segura cada minuto, donde se enruta al panel de control basado en la web de Lunar Outpost o a la base de datos de un cliente para su visualización y análisis.

Los sensores y el software son flexibles, lo que simplifica la personalización.

“Hoy en día, todo el mundo está muy acostumbrado a enchufar y usar”, dijo Chris Cloutier, líder de diseño e integración de habitáculos en Kennedy, “por lo que tener esa flexibilidad es “una capacidad clave””.

Sin embargo, probar la precisión de los sensores en la Tierra puede resultar difícil. Los dispositivos excedieron los requisitos de la NASA para el prototipo de hábitat, pero las lecturas al aire libre en nuestro planeta, son más complicadas porque están influenciadas por el viento y la humedad. El Canary-S tuvo cierto apoyo en forma de un estudio reciente del Payne Institute for Public Policy de la Escuela de Minas de Colorado. La verificación independiente de la tecnología validó la precisión de las lecturas del sensor para mediciones tanto diarias como a largo plazo.

Apoyando a los bomberos, controlando emisiones

Canary-S se ha implementado en 15 estados y en numerosas industrias. Uno de los clientes es el Servicio Forestal de EE. UU., que está utilizando Canary-S para monitorear las emisiones de incendios forestales en tiempo real.

“Los bomberos han presentado síntomas de intoxicación por monóxido de carbono durante décadas. Pensaron que era solo parte del trabajo”, explicó Julian Cyrus, director de operaciones de Lunar Outpost. Pero los sensores revelaron dónde y cuándo los niveles de monóxido de carbono “estaban por las nubes”, lo que permitió emitir advertencias para tomar las precauciones necesarias.

Los mismos dispositivos pueden medir las partículas en suspensión en áreas urbanas. La evidencia de mala calidad del aire puede desencadenar alertas que adviertan a las personas, especialmente a aquellas con afecciones respiratorias, para que tomen las precauciones necesarias. La ciudad de Denver eligió el sensor Canary para recopilar datos sobre la calidad del aire en las escuelas locales para, de esta forma, educar e informar a los maestros, padres y estudiantes sobre la calidad del aire local.

En la industria del petróleo y el gas, los sensores pueden ayudar a proporcionar pruebas de la efectividad de los controles ambientales, explicó Charles Losche, gerente senior de desarrollo y políticas de Project Canary. La compañía implementa sensores Canary-S para proporcionar un monitoreo continuo y en tiempo real de las emisiones inesperadas de gases.

Esa información puede ayudar a justificar el coste de estos controladores, dijo Losche, quien señaló que sin las lecturas, los productores de petróleo y gas “no tenían forma de demostrar que sus esfuerzos están reduciendo su impacto en el medio ambiente”.

Además, las lecturas de los sensores permiten determinar si un pico de hidrocarburos, como compuestos orgánicos volátiles o metano, proviene de la instalación o de un camión que pasa. Si se trata de un fallo mecánico en la instalación, se envía un equipo de reparación.

Cyrus, quien anteriormente trabajó en la nave espacial Orion para Lockheed, describió a la NASA como una fuerza impulsora en el trabajo de la compañía, para desarrollar tecnología de doble aplicación en su uso, para la Luna y la Tierra. Además de estudiar una gran cantidad de datos lunares al diseñar el sensor, el programa NextSTEP hizo realidad la oportunidad de trabajar con la NASA.

“Apoyar la asociación público-privada creará una presencia sostenible en la Luna”, dijo Cyrus. “Establecer ese enfoque es una de las cosas más importantes que ha hecho la NASA en los últimos años”.

La NASA tiene una larga trayectoria en la transferencia de tecnología al sector privado. La publicación Spinoff de la agencia describe las tecnologías de la NASA que se han transformado en productos y servicios comerciales, lo que demuestra los beneficios más amplios de la inversión de Estados Unidos en su programa espacial. Spinoff es una publicación del Technology Transfer program en el Space Technology Mission Directorate de la NASA.

https://www.mdscc.nasa.gov/index.php/2021/05/31/la-medicion-del-polvo-lunar-ayuda-a-combatir-la-contaminacion-del-aire-en-la-tierra/