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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

7/12/19 - DJ:

Los secretos de la luz de luna

T.E.L: 4 min.

La influencia de la medición precisa del brillo del satélite natural en relación a los satélites artificiales.




Si la ciencia nace del asombro humano ante la naturaleza, hay otra forma de admiración que nace del quehacer científico: somos capaces de saber con precisión cómo es la radiación de fondo de microondas, pero muchas cosas, más básicas, no las conocemos bien. Por caso, ¿cuánto brilla la luna?

Las mediciones actuales del brillo lunar en cualquier momento tienen un nivel de incertidumbre del 5%. Esto es porque se basan en datos obtenidos desde la superficie, a través de la atmósfera terrestre.

Ahora, el Instituto de Tecnología y Estándares de USA (NIST), la NASA y otras organizaciones, se unieron para enviar un telescopio al cielo, sobre el 95% de la atmósfera terrestre, para medir la luz de luna con un menor nivel de error.

Saber cuánta luz solar refleja la superficie lunar es importante porque ese dato es usado por satélites artificiales para cotejar sus sensores.

La misión se llama air-LUSI, acrónimo de "Airborne Lunar Spectral Irradiance Mission" y ya realizó una serie de vuelos de demostración a mediados de noviembre, según indicó NASA. Durante cada vuelo, un telescopio fue bañado en luz de luna por media hora mientras yacía en un ala de avión a 21 km de altura, casi el doble de la altura crucero de una aerolínea comercial.

"Cuando estamos ahí arriba, la atmósfera no es un problema", dijo el líder del equipo air-LUSI Kevin Turpie, de la Universidad de Maryland.

Los investigadores no pueden simplemente lanzar un satélite al espacio para tener una mejor vista de la luna porque "enfrentarían los mismos problemas que los satélites de observación terrestre" que usan la luz lunar para cotejar sus funciones, indicó Turpie. Básicamente, los instrumentos se degradan en el espacio. Pero al enviar los instrumentos en vuelos cortos por encima del 90-95% de la atmósfera, se evitan esos problemas.

Para reducir la incertidumbre sobre el brillo reflectante de la superficie lunar al 1%, será necesario tomar datos en las distintas fases y combinarlos con los datos recopilados en superficie terrestre, durante tres años.


Calibrar los "colores" de la luz
Para recolectar diferentes tipos de datos de la Tierra con el uso de satélites artificiales, sea para comprender mejor el nivel de los océanos, nubes, zonas cultivadas, etc, se usan equipos que colectan luz en diferentes longitudes de onda, eso que en el rango visible llamamos colores.

Para estar seguros de que la cámara de un satélite observa "verde" no es lo que otra cámara observa como "amarillo", cada instrumento debe ser calibrado contra una referencia común mientras están en el espacio. La Luna es el objetivo usado porque al no tener atmósfera, su superficie cambia poco.

En teoría, si los científicos conocen la alineación relativa del Sol, la Luna y el satélite, deberían saber la cantidad de luz que llega de la Luna. En particular, los científicos se interesan en medir la "radiación espectral" de la luz reflejada de la Luna, es decir, la cantidad de energía por área en discretas bandas de longitud de onda.

Los vuelos cortos permiten tener una visión más clara de la Luna con mínima interferencia atmosférica y acceso físico a los detectores para realizar frecuentes calibraciones, que es lo que no se puede hacer desde un satélite en órbita.


Vuela, vuela
El equipamiento de NIST voló a bordo de un avión ER-2 y midió la luz lunar a través de todo el espectro visible y el cercano infrarrojo, desde los 380 nanometros (la luz más azul que puede ver el ojo) a los 1000 nanometros (la más roja).

El avión ER-2 fue diseñado para llevar equipos científicos sobre la atmósfera. En la cabina hay espacio para un solo piloto en traje espacial. El equipo es almacenado en un contenedor debajo de una de las alas. Una abertura permite que el telescopio y la cámara observen la luz lunar.
Este diseño tiene requisitos técnicos dificultosos, ya que el entorno a esa altura tiene poca presión atmosférica y bajas temperaturas. Además, hay requisitos de peso y tamaño para los instrumentos.

Con un peso de 225 kg, el equipamiento NIST incluye un telescopio, una cámara, y una luz LED para cotejar que el sistema esté calibrado.

El grupo de científicos está planificando usar este método en el Observatorio Mauna Loa en Hawaii, a 3400 metros de altura, lo que permite hacer observaciones más largas y más fácil acceso al equipo, aunque incluso a esa altura, hay interferencia atmosférica.

EL EQUIPAMIENTO
Según indicó NASA, el equipamiento científico incluyó:
IRIS, Irradiance Instrument Subsystem, diseñado por NIST. Incluye un instrumento para tomar precisas mediciones en las condiciones requeridas.

Una montura robótica para telescopio llamada ARTEMIS (Autonomous, Robotic Telescope Mount Instrument Subsystem), diseñada y construida por la Universidad de Guelph. El equipo tiene una cámara que escanea el cielo hasta encontrar la luna y dirige el telescopio y lo mantiene en posición.

HERA, es el tejido conectivo, como los cables y monturas, así como los componentes de estabilización térmica.


CONCLUSIÓN
Para saber que la Luna existe no hace falta ser científico. Saber que es el segundo objeto más brillante del cielo, después del Sol, tampoco. Lo sabemos hace milenios. Pero saber con mayor exactitud, es todo un trabajo. Casi un arte. El arte de la precisión.
Sepa que la Luna absorbe la mayor parte de la luz que recibe del Sol. Su albedo es 0.136, lo que significa que solo un 13,6% de la luz solar incidente en la Luna se refleje. Para reflexionar, escuchando a Beethoven o quizás a Debussy, inspirado en Paul Verlaine, en aquel poema que dice:

Tu alma es un paisaje elegido
Donde se pasean encantadoras mascaradas y bailarines,
Tocando el laúd y bailando, y casi
Triste bajo sus fantásticos disfraces.

Mientras cantan en un tono menor
De amor victorioso y la vida agradable
Parecen no creer en su propia felicidad
Y su canción se funde con la luz de la luna,

Con la triste y hermosa luz de la luna,
Que pone a los pájaros en los árboles soñando,
Y hace que las fuentes lloren de éxtasis,
las altas y delgadas corrientes de agua entre las estatuas de mármol.

Fuentes y enlaces relacionados
How brightly the moon glows is a mystery, but maybe not for long, By Maria Temming
https://www.sciencenews.org/article/how-brightly-moon-glows-is-mystery-but-maybe-not-long

Fly Me (Partway) to the Moon
https://www.nist.gov/news-events/news/2019/11/fly-me-partway-moon

New Moon-Seeking Sensor Aims to Improve Earth Observations
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/new-moon-seeking-sensor-aims-to-improve-earth-observations

Claro de luna en francés y en inglés
https://en.wikipedia.org/wiki/Clair_de_lune_(poem)

Sobre las imágenes
Imagen inicial de video NIST/Sean Kelley.
Fotos: NASA photo/Ken Ulbrich.


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