Exploración de la Luna

La exploración física de la Luna comenzó cuando la sonda espacial Luna 2 , lanzada por la Unión Soviética , impactó deliberadamente contra su superficie el 14 de septiembre de 1959. Hasta entonces, el único medio disponible para la exploración lunar eran las observaciones desde la Tierra. La invención del telescopio óptico supuso el primer gran avance en la calidad de las observaciones lunares. Generalmente se atribuye a Galileo Galilei el mérito de haber sido el primero en utilizar un telescopio con fines astronómicos, tras haber construido el suyo propio en 1609. Entre sus primeras observaciones se encontraban las montañas y los cráteres de la superficie lunar .

La exploración humana de la Luna desde Luna 2 ha consistido en misiones tripuladas y no tripuladas. El programa Apolo de la NASA ha sido el único que ha logrado alunizar humanos con éxito , lo que hizo seis veces en la cara visible a finales del siglo XX. El primer alunizaje tripulado tuvo lugar en 1969, cuando los astronautas del Apolo 11, Buzz Aldrin y Neil Armstrong, aterrizaron en la superficie en la región de Mare Tranquillitatis , dejando instrumentos científicos al finalizar la misión y trayendo muestras lunares a la Tierra. ^{[ 1 ]} Todas las misiones lunares se habían realizado en la cara visible de la Luna hasta que el primer alunizaje suave en la cara oculta de la Luna fue realizado por la nave espacial robótica Chang'e 4 de la CNSA a principios de 2019, que desplegó con éxito el rover lunar robótico Yutu-2 . ^{[ 2 ] [ 3 ]} El 25 de junio de 2024, Chang'e 6 de la CNSA realizó el primer retorno de muestras lunares desde la cara oculta de la Luna. ^{[ 4 ]}

Los objetivos de la exploración lunar en todas las principales agencias espaciales se centran en el estudio continuo de la superficie lunar a través de misiones lunares como preparación para el eventual establecimiento de puestos avanzados humanos permanentes. ^{[ 5 ]}

Algunos creen que las pinturas rupestres más antiguas , de hasta 40.000 años antes del presente , que representan toros y formas geométricas, ^{[ 9 ]} o los palos de conteo de 20.000 a 30.000 años de antigüedad, se utilizaban para observar las fases de la Luna, midiendo el tiempo mediante el crecimiento y la mengua de las fases lunares . ^{[ 10 ]} Aspectos de la Luna fueron identificados y agregados en deidades lunares desde tiempos prehistóricos y finalmente fueron documentados y plasmados en símbolos desde los primeros ejemplos de escritura en el IV milenio a . C. Una de las representaciones más antiguas conocidas de la Luna es un grabado rupestre del 3000 a. C., Orthostat 47, en Knowth , Irlanda. ^{[ 11 ] [ 12 ]} La media luna que representa la Luna, como en el caso de la deidad lunar Nanna/Sin , se ha encontrado desde el III milenio a. C. ^{[ 13 ]}

La astrónoma y poetisa más antigua conocida, Enheduanna , suma sacerdotisa acadia de la deidad lunar Nanna/Sin y princesa, hija de Sargón el Grande ( c. 2334 – c. 2279 a. C.), tenía la Luna siendo rastreada en sus aposentos. ^{[ 14 ]} La representación más antigua encontrada e identificada de la Luna en relación astronómica con otras características astronómicas es el disco celeste de Nebra de c. 1800–1600 a. C. , que representa características como las Pléyades junto a la Luna. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El antiguo filósofo griego Anaxágoras , cuya visión no religiosa de los cielos fue una de las causas de su encarcelamiento y posterior exilio, ^{[ 17 ]} razonó que el Sol y la Luna eran ambos rocas esféricas gigantes y que esta última reflejaba la luz del primero. Plutarco , en su libro Sobre el rostro en la órbita de la Luna , sugirió que la Luna tenía profundos recovecos a los que no llegaba la luz del Sol y que las manchas no eran más que sombras de ríos o profundos abismos. También consideró la posibilidad de que la Luna estuviera habitada. Aristarco intentó calcular el tamaño de la Luna y su distancia a la Tierra, aunque su distancia estimada de 20 veces el radio de la Tierra (que había sido determinada con precisión por su contemporáneo Eratóstenes ) resultó ser aproximadamente un tercio de la distancia promedio real.

Los filósofos chinos de la dinastía Han creían que la Luna era energía equivalente al qi , pero reconocían que la luz de la Luna era un reflejo del Sol. ^{[ 18 ]} El matemático y astrólogo Jing Fang observó la esfericidad de la Luna. ^{[ 18 ]} Shen Kuo, de la dinastía Song, creó una alegoría que equiparaba el crecimiento y decrecimiento de la Luna con una esfera redonda de plata reflectante que, al ser rociada con polvo blanco y vista de lado, parecería una media luna. ^{[ 18 ]}

El astrónomo indio Aryabhata afirmó en su texto del siglo V, Aryabhatiya , que la luz solar reflejada es lo que hace que la Luna brille. ^{[ 19 ]}

El astrónomo persa Habash al-Hasib al-Marwazi realizó varias observaciones en el observatorio Al-Shammisiyyah en Bagdad entre 825 y 835. ^{[ 20 ]} Utilizando estas observaciones, estimó el diámetro de la Luna en 3037  km (equivalente a  un radio de 1519 km) y su distancia de la Tierra en 346 345 km (215 209 mi) . ^{[ 20 ]} En el siglo XI, el físico iraquí Alhazen investigó la luz de la Luna a través de una serie de experimentos y observaciones, concluyendo que era una combinación de la propia luz de la Luna y la capacidad de la Luna para absorber y emitir luz solar. ^{[ 21 ] [ 22 ]}  

En la Edad Media , antes de la invención del telescopio, un número creciente de personas comenzó a reconocer la Luna como una esfera, aunque muchos creían que era "perfectamente lisa". ^{[ 23 ]}

En 1609, Galileo Galilei realizó uno de los primeros dibujos telescópicos de la Luna en su libro Sidereus Nuncius , donde observó que no era lisa, sino que presentaba montañas y cráteres. Posteriormente, en el siglo XVII, Giovanni Battista Riccioli y Francesco Maria Grimaldi dibujaron un mapa de la Luna y dieron a muchos cráteres los nombres que conservan hasta hoy. En los mapas, las zonas oscuras de la superficie lunar se denominaban mares (singular: mare ) y las zonas claras, terrae o continentes.

Thomas Harriot , al igual que Galileo, dibujó la primera representación telescópica de la Luna y la observó durante varios años. Sin embargo, sus dibujos permanecieron inéditos. ^{[ 24 ]} El primer mapa de la Luna fue realizado por el cosmógrafo y astrónomo belga Michael van Langren en 1645. ^{[ 24 ]} Dos años después, Johannes Hevelius publicó una obra mucho más influyente . En 1647, Hevelius publicó Selenographia , el primer tratado dedicado íntegramente a la Luna. La nomenclatura de Hevelius, aunque se utilizó en países protestantes hasta el siglo XVIII, fue reemplazada por el sistema publicado en 1651 por el astrónomo jesuita Giovanni Battista Riccioli , quien dio a las grandes manchas visibles a simple vista nombres de mares y a las manchas telescópicas (desde entonces llamadas cráteres) nombres de filósofos y astrónomos. ^{[ 24 ]}

En 1753, el jesuita y astrónomo croata Roger Joseph Boscovich descubrió la ausencia de atmósfera en la Luna. En 1824, Franz von Paula Gruithuisen explicó la formación de cráteres como resultado de impactos de meteoritos . ^{[ 25 ]}

La posibilidad, posteriormente refutada, de que la Luna contenga vegetación y esté habitada por selenitas fue considerada seriamente por importantes astrónomos de la Edad Moderna, incluso hasta las primeras décadas del siglo XIX. Entre 1834 y 1836, Wilhelm Beer y Johann Heinrich Mädler publicaron su obra en cuatro volúmenes, Mappa Selenographica , y en 1837 el libro Der Mond , que estableció firmemente la conclusión de que la Luna no tiene cuerpos de agua ni atmósfera apreciable. ^{[ 26 ]}

La " carrera espacial " y la " carrera lunar " entre la Unión Soviética y los Estados Unidos de América, inspiradas en la Guerra Fría, se aceleraron con un enfoque en la Luna. Esto incluyó muchos hitos científicos importantes, como las primeras fotografías de la cara oculta de la Luna en 1959 por la Unión Soviética, y culminó con el alunizaje de los primeros seres humanos en la Luna en 1969, considerado en todo el mundo como uno de los eventos cruciales del siglo XX y de la historia de la humanidad.

El primer objeto artificial en sobrevolar la Luna fue la sonda soviética no tripulada Luna 1 el 4 de enero de 1959, que se convirtió en la primera sonda en alcanzar una órbita heliocéntrica alrededor del Sol. ^{[ 27 ]} Luna 1 fue diseñada para impactar la superficie de la Luna.

La primera sonda en impactar la superficie de la Luna fue la sonda soviética Luna 2 , que realizó un aterrizaje forzoso el 14 de septiembre de 1959 a las 21:02:24 UTC. La cara oculta de la Luna fue fotografiada por primera vez el 7 de octubre de 1959 por la sonda soviética Luna 3. Aunque poco nítidas para los estándares actuales, las fotos mostraron que la cara oculta de la Luna carecía casi por completo de mares lunares .

La primera sonda estadounidense en sobrevolar la Luna fue la Pioneer 4, el 4 de marzo de 1959, poco después de la Luna 1. Fue el único éxito de las ocho primeras sondas estadounidenses que intentaron llegar a la Luna. ^{[ 28 ]}

En un esfuerzo por competir con los éxitos soviéticos, el presidente estadounidense John F. Kennedy propuso el alunizaje en un Mensaje Especial al Congreso sobre Necesidades Nacionales Urgentes :

Ahora es el momento de dar pasos más grandes; es el momento de una nueva y grandiosa iniciativa estadounidense; es el momento de que esta nación asuma un papel de liderazgo indiscutible en los logros espaciales, que en muchos sentidos podrían ser la clave de nuestro futuro en la Tierra. ...Porque si bien no podemos garantizar que algún día seremos los primeros, sí podemos garantizar que cualquier fracaso en este esfuerzo nos condenará al último lugar.

Creo que esta nación debería comprometerse a lograr, antes de que termine esta década, el objetivo de llevar a un hombre a la Luna y traerlo de regreso a la Tierra sano y salvo. Ningún otro proyecto espacial en este período será más impresionante para la humanidad, ni más importante para la exploración espacial a largo plazo; y ninguno será tan difícil ni tan costoso de realizar.

...que quede claro que estoy pidiendo al Congreso y al país que acepten un firme compromiso con un nuevo curso de acción, un curso que durará muchos años y tendrá costos muy elevados... ^{[ 29 ] [ 30 ]}

El Ranger 1 se lanzó en agosto de 1961, apenas tres meses después del discurso del presidente Kennedy. Pasarían tres años más y seis misiones fallidas del Ranger hasta que el Ranger 7 enviara fotos de cerca de la superficie lunar antes de impactarla en julio de 1964. Varios problemas con los vehículos de lanzamiento, el equipo terrestre y la electrónica de las naves espaciales afectaron al programa Ranger y a las primeras misiones de sonda. Estas lecciones fueron útiles para el Mariner 2 , la única sonda espacial estadounidense exitosa después del famoso discurso de Kennedy ante el Congreso y antes de su muerte en noviembre de 1963. ^{[ 31 ]} Las tasas de éxito de Estados Unidos mejoraron notablemente a partir del Ranger 7 .

En 1966, la URSS logró los primeros alunizajes suaves y tomó las primeras fotografías desde la superficie lunar durante las misiones Luna 9 y Luna 13 .

Estados Unidos siguió a Ranger con el programa Surveyor ^{[ 32 ]} enviando siete naves espaciales robóticas a la superficie de la Luna. Cinco de las siete naves espaciales aterrizaron suavemente, investigando si el regolito (polvo) era lo suficientemente delgado como para que los astronautas pudieran pararse en la Luna.

En septiembre de 1968, la Zond 5 de la Unión Soviética envió tortugas terrestres en una misión circumlunar, seguidas por tortugas marinas a bordo de la Zond 6 en noviembre. El 24 de diciembre de 1968, la tripulación del Apolo 8 —Frank Borman , James Lovell y William Anders— se convirtió en la primera en entrar en órbita lunar y ver la cara oculta de la Luna en persona. Los primeros humanos aterrizaron en la Luna el 20 de julio de 1969. Los primeros humanos en caminar sobre la superficie lunar fueron Neil Armstrong , comandante de la misión estadounidense Apolo 11 , y su compañero astronauta Buzz Aldrin .

El primer vehículo lunar robótico en aterrizar en la Luna fue la nave soviética Lunokhod 1 el 17 de noviembre de 1970, como parte del programa Lunokhod . Desde entonces, el último ser humano en pisar la Luna fue Eugene Cernan , quien, como parte de la misión Apolo 17 , caminó sobre la superficie lunar en diciembre de 1972.

Tres misiones Luna ( Luna 16 , 20 y 24 ) y las misiones Apolo 11 a 17 (excepto Apolo 13 , que abortó su alunizaje previsto) trajeron muestras de rocas lunares a la Tierra. Luna 24, en 1976, fue la última misión lunar de la Unión Soviética o de Estados Unidos hasta Clementine en 1994. A partir de entonces, la atención se centró en sondas a otros planetas , estaciones espaciales y el programa del transbordador espacial .

Antes de la "carrera lunar", Estados Unidos contaba con proyectos preliminares para bases lunares científicas y militares: el Proyecto Lunex y el Proyecto Horizon . Además de los alunizajes tripulados, los programas lunares tripulados soviéticos abandonados incluían la construcción de una base lunar multipropósito, " Zvezda ", el primer proyecto detallado, con maquetas de vehículos de expedición ^{[ 33 ]} y módulos de superficie. ^{[ 34 ]}

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  Sello de 1966 con un dibujo de la primera sonda de aterrizaje suave, Luna 9 , junto a la primera imagen de la superficie lunar fotografiada por la sonda.

Tras el abandono del programa estadounidense Constellation , Rusia, la ESA , China, Japón, India y Corea del Sur anunciaron planes para vuelos tripulados seguidos de bases lunares . Todos ellos pretenden continuar la exploración de la Luna con más naves espaciales no tripuladas.

India está planificando y estudiando una posible colaboración con Japón para lanzar la Misión de Exploración Polar Lunar entre 2026 y 2028.

Rusia también anunció planes para reanudar su proyecto Luna-Glob , un módulo de aterrizaje y orbitador no tripulado, que estaba programado para lanzarse en 2021 pero no se concretó. ^{[ 76 ]} En 2015, Roscosmos declaró que Rusia planea enviar un astronauta a la Luna para 2030, dejando Marte a la NASA. El propósito es trabajar conjuntamente con la NASA y evitar una carrera espacial. ^{[ 77 ]}

En 2018, la NASA publicó planes para regresar a la Luna con socios comerciales e internacionales como parte de una Campaña de Exploración general de la agencia en apoyo de la Directiva de Política Espacial 1 , dando origen al programa Artemis y a los Servicios Comerciales de Carga Lunar (CLPS). La NASA planea comenzar con misiones robóticas en la superficie lunar, así como con la estación espacial tripulada Lunar Gateway . A partir de 2019, la NASA está emitiendo contratos para desarrollar nuevos servicios de entrega de carga lunar pequeña, desarrollar módulos de aterrizaje lunares y realizar más investigación en la superficie de la Luna antes de un regreso humano. ^{[ 78 ]} El programa Artemis comprende varios vuelos de la nave espacial Orion y alunizajes desde 2022 hasta 2028. ^{[ 79 ] [ 80 ]}

El 3 de noviembre de 2021, la NASA anunció que había seleccionado un lugar de aterrizaje en la región del polo sur lunar, cerca del cráter Shackleton, para una nave espacial no tripulada que incluía el Experimento de Minería de Hielo de Recursos Polares-1 de la NASA. La ubicación precisa se denominó Cresta de Conexión de Shackleton, que cuenta con exposición solar casi continua y línea de visión directa con la Tierra para la comunicación. ^{[ 81 ]}

La Iniciativa Moonlight de la ESA tiene como objetivo crear una pequeña red de satélites de comunicación y navegación que orbiten la Luna para apoyar los alunizajes de Artemis. ^{[ 82 ]} Estos permitirían la comunicación con la Tierra incluso cuando no haya línea de visión directa. También proporcionarían señales de navegación similares al Sistema de Posicionamiento Global en la Tierra, lo que requiere una medición precisa del tiempo. Los planificadores de Moonlight han propuesto crear una nueva zona horaria para la Luna con este propósito, culminando en la introducción del estándar de Tiempo Lunar Coordinado en 2024. ^{[ 83 ]} Debido a la menor gravedad y al movimiento relativo, el tiempo pasa más rápido en la Luna , haciendo que cada período de 24 horas transcurra 56 microsegundos antes cuando se mide desde la Tierra. ^{[ 84 ]}

• Documental web interactivo sobre la Luna – ESA
• Cronograma de la misión lunar – NASA