Científicos chinos han logrado por primera vez realizar mediciones de distancia mediante láser a un satélite en el espacio Tierra-Luna a pleno día. Este hito tecnológico mundial allana el camino para una navegación más precisa y operaciones continuas en futuras misiones de exploración lunar.
En un avance que desafía las limitaciones tradicionales de la observación espacial, científicos chinos han logrado por primera vez realizar mediciones láser de alta precisión entre la Tierra y un satélite en el espacio cislunar durante pleno día, utilizando el satélite experimental Tiandu-1. Este hito, anunciado por el Laboratorio de Exploración del Espacio Profundo de China, supera el obstáculo fundamental de la interferencia de la luz solar, abriendo nuevas posibilidades para la navegación y la comunicación en el espacio profundo.
Tradicionalmente, la telemetría láser de largo alcance (LLR, por sus siglas en inglés), técnica que mide distancias calculando el tiempo de viaje de pulsos láser reflejados, se ha restringido a operaciones nocturnas. La razón es simple: la abrumadora luz solar durante el día genera un «ruido» de fondo que ahoga las débiles señales láser de retorno. Realizar esta medición bajo la luz del sol se ha comparado por los científicos chinos con la proeza de «apuntar a un solo cabello a 10.000 metros de distancia mientras el objetivo se mueve rápidamente» a velocidades orbitales.
La intensidad de la señal láser disminuye drásticamente con la distancia; al viajar los aproximadamente 385.000 km hasta la Luna y regresar, el pulso láser se expande y debilita enormemente, a menudo resultando en la detección de apenas un fotón de retorno por cada pulso emitido, incluso en condiciones ideales.
Innovación tecnológica
Para superar este desafío, los científicos chinos implementaron varias innovaciones clave. Utilizaron un sistema láser terrestre en el infrarrojo cercano recientemente actualizado, acoplado a un telescopio de 1.2 metros de apertura ubicado en los Observatorios de Yunnan. Este sistema fue capaz de emitir pulsos láser lo suficientemente potentes y precisos.
El satélite Tiandu-1, lanzado en marzo de 2024 como parte de un banco de pruebas para futuras redes de comunicación y navegación Tierra-Luna, está equipado con un retrorreflector láser de esquina de cubo (corner cube). Este tipo de reflector tiene la propiedad de devolver la luz incidente exactamente en la dirección opuesta.
El reflector a bordo, desarrollado por el Observatorio Astronómico de Shanghái, fue diseñado para superar desafíos como el control angular a nivel de microrradianes (una unidad de medida para ángulos que equivale a una millonésima parte de un radián) y la estabilidad térmica en el entorno espacial. En tierra, el Observatorio Astronómico de Yunnan optimizó su sistema para la detección de señales ultra débiles y realizó ajustes de precisión en el telescopio para capturar los tenues ecos láser devueltos por Tiandu-1, filtrando eficazmente el ruido solar.
Salto cualitativo
La medición láser de la distancia Tierra-Luna no es nueva. Desde las misiones Apolo y Lunokhod en los años 60 y 70, que dejaron varios paneles retrorreflectores en la superficie lunar, los científicos han estado «disparando» láseres a la Luna. Estos experimentos han permitido medir la distancia Tierra-Luna con una precisión milimétrica, confirmar que la Luna se aleja de la Tierra a un ritmo de unos 3.8 cm por año, detectar el núcleo fluido de la Luna y poner a prueba la teoría de la relatividad general de Einstein con gran exactitud.
El éxito de la medición diurna con Tiandu-1 representa un salto cualitativo. Al eliminar la restricción de operar solo de noche, se amplía drásticamente la ventana de observación y la frecuencia con la que se pueden obtener datos orbitales precisos. Esto es crucial para la navegación de Alta Precisión, ya que posibilita un seguimiento casi continuo de naves espaciales en el entorno cislunar, sentando las bases para mediciones con precisión centimétrica. Esto es vital para futuras misiones lunares tripuladas y robóticas, así como para la navegación en el espacio profundo.
Capacidades espaciales
Este logro también es importante para la Infraestructura Cislunar, ya que potencia el desarrollo de la constelación de satélites prevista por China para crear un sistema de comunicación y navegación que dé servicio a futuras operaciones en la Luna y más allá. El término «espacio cislunar» es la región del espacio comprendida entre la Tierra y la Luna y es crucial no solo para futuras misiones lunares, sino también para el establecimiento de estaciones espaciales (como la futura estación Gateway) y redes de comunicación y navegación.
Por último, la medición láser Tierra Luna en pleno día tiene alcance para la Ciencia Fundamental, ya que permite una recopilación de datos más densa para refinar los modelos de la órbita lunar, la geofísica lunar y terrestre, y las pruebas de la física fundamental. Este logro posiciona a China entre las pocas naciones capaces de realizar mediciones de distancia lunar de alta precisión y demuestra su creciente dominio en tecnologías espaciales avanzadas, fortaleciendo sus capacidades para la futura exploración del sistema Tierra-Luna.
