Proyecto DUSTER: un estudio del polvo lunar en preparación de futuras misiones de exploración

El interés científico y comercial internacional por las misiones de exploración de cuerpos del sistema solar como la Luna, los asteroides y los cometas ha aumentado considerablemente en las dos últimas décadas y seguirá haciéndolo en el futuro. Una de las principales limitaciones medioambientales durante las misiones de exploración es la presencia de partículas de polvo cargadas, y un equipo científico e ingeniero internacional ha afrontado el desafío de su estudio a través del proyecto DUSTER, financiado con el programa HORIZON de la Unión Europea. El equipo se reúne esta semana en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), con el objetivo de presentar la evolución del proyecto a expertos externos y revisores de la comisión financiadora.

“Los efectos del polvo lunar en los sistemas de actividad extravehicular pueden adoptar muchas formas –apunta Olga Muñoz, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el proyecto–. El polvo puede, por ejemplo, oscurecer la visión externa, producir falsas lecturas, obstrucciones y pérdida de tracción de los instrumentos, abrasión, problemas de control térmico y fallos en las juntas. Uno de los efectos más graves es el compromiso de la salud de los astronautas por irritación e inhalación de polvo lunar, especialmente si los tiempos de exposición más largos se convierten en la norma durante las futuras misiones de exploración tripuladas”.

Por lo tanto, resulta imprescindible caracterizar las propiedades de las partículas de polvo presentes en los lugares de exploración y sus mecanismos de transporte para poder poner en marcha técnicas de mitigación eficaces. El proyecto DUSTER (acrónimo de Dust Study, Transport, and Electrostatic Removal for Exploration Missions) investigará en detalle la carga y cohesión del grano de polvo en el regolito. 

“El objetivo de DUSTER es desarrollar instrumentación y tecnologías para el análisis in situ de la carga eléctrica y el transporte de esas partículas de polvo. El proyecto incluye el desarrollo de una instalación de pruebas en tierra para validar el instrumento en condiciones representativas”, explica Julio Rodríguez, investigador del IAA-CSIC que coordina la participación del centro en el proyecto. Los datos experimentales se utilizarán para actualizar y mejorar los modelos existentes de carga y transporte de polvo.

El equipo DUSTER está formado por científicos e ingenieros de tres instituciones de investigación (BIRA-IASB, ONERA y IAA-CSIC) y la Industria TAS-E. El equipo de BIRA-IASB coordina el proyecto y el equipo francés, de ONERA, desarrolla los algoritmos necesarios para el estudio del polvo en su cámara de vacío de análisis de muestras. 

Flechas para mostrar la cámara donde se testean las partículas de polvo y que se aplican campos eléctricos. Crédito: ONERA 

PARTICIPACIÓN DEL INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE ANDALUCÍA

El IAA-CSIC, por su parte, se encarga del diseño de la caja de electrónica donde se albergarán las tarjetas de procesamiento y control del instrumento (desarrollado por el IAA-CSIC), la electrónica de adaptación a las tres sondas (desarrolladas por BIRA-IASB) y las fuentes de alimentación: alta, media y baja tensión (TAS-E).  Esta caja y tarjetas electrónicas tienen que protegerse de la interferencia electromagnética externa o de otro dispositivo electrónico y no generar ruido a otros sistemas. 

El IAA-CSIC diseñará el hardware, firmware y software de la tarjeta de control y procesamiento del instrumento. También se desarrollará un simulador de comunicación de la nave espacial o aterrizador con el instrumento DUSTER, mandando telecomandos y recibiendo telemetrías. El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) es responsable de la integración de la electrónica con las tarjetas de BIRA-IASB y TAS-E y acompañará a esta última en los tests de compatibilidad electromagnética e interferencia electromagnética. Finalmente, se hará una verificación funcional del software y hardware realizado para el cumplimiento de los requisitos del proyecto.

EGSE y 3D de la caja electrónica, que se diseñan en el IAA. Crédito: IAA-CSIC

Para la realización de DUSTER se ha recibido financiación del programa HORIZON de Investigación e Innovación de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención nº 101082466, para una duración de dos años.