Un experimento en la cápsula New Shepard mide cómo se comporta el agua bajo la gravedad lunar

Un equipo de investigadores liderado por Karl Hasenstein, de la Universidad de Louisiana en Lafayette, y con la participación de John Kiss, del Florida Institute of Technology, y Christopher McKay, del Centro de Investigación Ames de la NASA, ha publicado un estudio en la revista Microgravity Science and Technology que analiza el comportamiento físico del agua bajo condiciones de gravedad lunar. Los datos se obtuvieron durante la misión New Shepard 29 (NS-29), en febrero de 2025, a bordo de una cápsula no tripulada.

Dos minutos de gravedad lunar a 11 RPM dentro de la cápsula NS-29

La dificultad central del estudio era replicar la gravedad lunar durante el tiempo suficiente para observar cómo reaccionan los líquidos. Las técnicas habituales, como las torres de caída libre o los vuelos en arco parabólico, ofrecen apenas unos pocos segundos, o como máximo unas decenas de segundos, de gravedad reducida. Eso no basta para registrar con fiabilidad la dinámica de fluidos en ese régimen.

Para sortear esa limitación, el equipo aprovechó una capacidad específica de la misión NS-29. Tras la separación del propulsor, la cápsula activó sus propulsores de control de reacción y comenzó a girar a unas 11 RPM. Esa rotación generó una aceleración centrífuga de aproximadamente 1,76 m/s², equivalente a la gravedad de la Luna. El experimento se prolongó cerca de dos minutos, un tiempo órdenes de magnitud superior al que permite cualquier vuelo parabólico.

Dieciocho cavidades, tres líquidos y una cámara Arducam

El dispositivo experimental, autónomo y fabricado mediante impresión 3D, contenía 18 cavidades rellenas de líquido, iluminadas por LED y registradas por una cámara Arducam. Las cavidades albergaban tres soluciones distintas: agua desionizada teñida de amarillo, una solución de glicerol al 30% teñida de azul, y una solución salina al 0,8% teñida de rojo. Las paredes de las cavidades presentaban distintas geometrías: verticales, a 15 grados y a 20 grados.

Los investigadores midieron la curvatura del menisco, es decir, la forma que adopta la superficie del líquido en contacto con las paredes, y aplicaron ecuaciones hidrodinámicas para calcular la tensión superficial, la longitud capilar y otros parámetros físicos de esos líquidos bajo gravedad lunar.

Los resultados mostraron dos efectos apreciables. El menisco resultó más curvado que el que se observa bajo la gravedad terrestre. Además, la menor aceleración permitió que películas de líquido más gruesas se adhirieran a las paredes con mayor eficacia, formando columnas de líquido más altas de lo que cabría esperar en condiciones terrestres.

El equipo detectó también una discrepancia: los valores medidos de tensión superficial y longitud capilar fueron inferiores a los valores teóricos recogidos en los manuales de referencia. Los autores atribuyen esta diferencia a la textura microscópica de las paredes impresas en 3D, que funcionan como una red de pequeños conductos y aumentan la mojabilidad del material. También apuntan a posibles efectos del propio vuelo espacial, como microfugas en los sellos o interacciones con las paredes.

El glicerol como posible regulador en suelo lunar real

El suelo lunar presenta dificultades hidráulicas bien documentadas. Su capa superficial es extremadamente seca e hidrófoba, lo que dificulta la infiltración del agua. A mayor profundidad, los granos más gruesos crean poros más grandes por los que el agua se drena con facilidad. El resultado es que el agua tiende a acumularse en reservorios estancados que podrían privar de oxígeno a las raíces de las plantas.

A partir de los datos del experimento, los autores señalan que el glicerol mostró una capacidad de mojado notablemente superior a la de las otras dos soluciones. El glicerol ya ha sido demostrado como regulador osmótico seguro para plantas, por lo que los investigadores apuntan que los cultivos en suelo lunar podrían recibir glicerol junto con agua como parte del sistema de riego.

El contexto de fondo es la alimentación de futuras tripulaciones. Según los datos recogidos en la fuente del Florida Institute of Technology que acompaña al estudio, una tripulación de seis personas requeriría 650 metros cuadrados de superficie de cultivo funcional para abastecerse en la Luna. Escalar esa producción en el suelo lunar disponible in situ, en lugar de depender únicamente de sistemas hidropónicos transportados desde la Tierra, es el problema de fondo que este tipo de experimentos trata de resolver.

Fuente: www.universetoday.com