Mundo, 25 de jul 2024 (ATB Digital).- Esta última década hemos podido vivir un renovado impulso en la prácticamente olvidada carrera espacial. Con un revitalizado interés en volver a aterrizar en la Luna y con planes de llegar a Marte en los próximos 20 años, la “última frontera” parece cada vez más cercana. Sin embargo, explorar el espacio es complejísimo a nivel logístico, y el hecho de habitar un cuerpo celeste distinto a La Tierra supone enormes desafíos técnicos y científicos. Paradójicamente, una posible solución a este problema nos lleva a los albores de la humanidad, ya que los científicos modernos están pensando en que los primeros humanos en habitar La Luna lo hagan en cuevas.
Las cuevas en la Luna pueden llegar a ser gigantescas. Existen evidencias de algunas cavidades formadas por antiguas coladas de lava que podrían superar los 500 metros de diámetro y que se encuentran bajo techos de más de 40 metros de roca. Estas formaciones naturales podrían ofrecer protección a las futuras bases lunares ante la radiación cósmica, micrometeoritos, y los drásticos cambios de temperatura entre el día y la noche que ocurren en la superficie. Pero la solución también supone un gran desafío, porque explorar el interior de las cuevas lunares no es tarea sencilla.
Sin embargo, una tecnología desarrollada por una colaboración entre investigadores estadounidenses, españoles y la NASA puede suponer un antes y un después en la espeleología lunar. Estos científicos e ingenieros han desarrollado un sistema con el que lanzan haces de luz contra esas cuevas y después, cuando vuelven, les preguntan qué han visto. Simplificando la tecnología y trayéndola al mundo terrenal, los investigadores pretenden “ver” lo que hay al girar una esquina sin tener que ir hasta ella, ni empleando un espejo. Y lo están consiguiendo.
La historia tras la tecnología
El año 2013, el instituto tecnológico de Massachussets (MIT) quería conmemorar de alguna forma el 50 aniversario de la famosa fotografía tomada por el ingeniero Harold E. Edgerton en 1964. Aquella fotografía, en la que se observa una bala atravesando una manzana, supuso un hito tecnológico para la época, ya que permitió “congelar el tiempo” de sucesos ultra rápidos. De este modo, Edgerton abrió una ventana a un mundo totalmente desconocido. Gracias a él, ahora se podían observar los detalles de las formas que crea una gota de líquido al caer, o detener el instante en el que se inicia una devastadora explosión nuclear. Pero ¿Cómo repetir una hazaña similar? ¿Cómo se podría detener todavía más el tiempo?
“La bala que disparó Edgerton probablemente se movía a unos 300 metros por segundo, mientras que los proyectiles modernos pueden llegar a los 800m/s. Por tanto, pensamos en disparar balas modernas contra manzanas. Pero con la tecnología actual aquello no suponía un gran desafío” nos cuenta el investigador Diego Gutiérrez en una entrevista. “Y entonces desde el MIT lanzaron una idea… ¿Qué otras cosas en el universo se mueven a mucha velocidad? Pronto llegaron a la respuesta: La luz. Nada puede supe
Sin embargo, tratar de fotografiar la luz suponía un enorme desafío, ya que habría que capturar imágenes a un billón (un millón de millones) de fotogramas por segundo. Esta velocidad sobrepasa el límite teórico de cualquier dispositivo óptico. Ningún obturador de ninguna cámara puede moverse tan rápido. Por ello, junto un equipo de ingenieros y científicos que se encontraban en el MIT entre los cuales estaban los españoles Belén Masiá, Adrián Jarabo y el propio Diego, idearon un sistema de imagen computacional en el que un ordenador les asistiría para “congelar la luz”.
Tras unos meses de prueba y error, y gracias a las facilidades que les ofreció el MIT, el equipo consiguió desarrollar los programas y el dispositivo, y publicaron sus resultados en la revista ACM Transactions on Graphics en el año 2013. El artículo, titulado “Femto-Photography: Capturing and Visualizing the Propagation of Light” (Femto-fotografía: capturando y visualizando la propagación de la luz) proponía una solución elegante a un problema de la ingeniería, así como el inicio de la femto-fotografía, una ventana al mundo de la luz.
Ahora, en 2024, recibirán el galardón Test of Time, que se concede a los artículos que marcaron un “antes y un después” 10 años tras de su publicación. “Ha sido toda una sorpresa y no nos lo esperábamos, que este trabajo en el que pudimos colaborar siga siendo considerado tan relevante 10 años después de su publicación”, nos cuenta Diego, que parte hoy a la gala de entrega del premio.
Entre sus líneas de investigación actuales, se encuentran trabajando en un dispositivo con el que pretenden preguntarle a un haz de luz lo que ha “visto” durante un recorrido. De este modo, los investigadores, pretenden estudiar estructuras ocultas a simple vista, como las elusivas cuevas lunares.
La propuesta, que lleva 6 años en desarrollo, consiste en enviar un haz de luz láser a una cueva y medir el tiempo que tardan en volver los fotones que lo componen. Sabiendo la distancia entre el emisor láser y la cueva, y el tiempo que tardan los fotones en volver, pueden inferir cuánto tiempo han estado los fotones rebotando en el interior de la cueva y, con ello, conocer sus características.
Simplificando los números, si la Luna se encuentra a 384.000 kilómetros, un fotón que se mueve a 300.000 kilómetros por segundo debería tardar 1,24 segundos en ir, y 1,24 segundos en volver. Pero si se mete en una cueva y rebota por su interior en varias estructuras, el tiempo será un poco mayor al esperado. Lanzando muchos fotones y calculando estos tiempos y distancias para cada uno de ellos, pueden medir cuánto han estado “atascados” en el interior la cueva y, así, crear un mapa computacional. Para aumentar la precisión de las medidas, los investigadores plantean la posibilidad de montar la maquinaria necesaria en un satélite que orbite la Luna y que realice las observaciones más de cerca.
En la actualidad, el equipo de la Universidad de Wisconsin está probando los láseres en cuevas de Nuevo México y obteniendo resultados muy prometedores. Estas cavernas son de especial interés por su similitud a las que se pueden encontrar en la superficie lunar, lo que las convierte en el banco de pruebas perfecto para esta tecnología. Mientras tanto, desde el laboratorio de Graphics and Imaging Lab, en el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón, en Zaragoza, la parte computacional del equipo, en la que se encuentran tanto Belén como Diego, procesa los datos y crea el mapa de la cueva. El equipo es consciente de que esta tecnología tiene ciertas limitaciones, pero siguen investigando para dar con nuevas soluciones ante los problemas que les van surgiendo.
De este modo, lo que comenzó como un homenaje a una fotografía, se ha convertido en un nuevo camino en el campo de la imagen computacional. Una tecnología creada por una colaboración entre España y Estados Unidos que podría ayudar a explorar nuestro satélite en vistas a garantizar la seguridad de los futuros asentamientos luna.
FUENTE: Nationalgeographic