Aterrizar a 384.000 km… sin estudio geotécnico

Antes de que ninguna nave tocara la superficie lunar, hubo intentos de entender aquel suelo desde la Tierra. En laboratorios de todo el mundo, durante finales de los 50 y principios de los 60, se empezó a “fabricar” regolito (suelo superficial lunar) sin haber visto nunca uno real. Se trituraban silicatos, se trabajaba en condiciones de vacío, se calentaban materiales intentando reproducir procesos geológicos imposibles de observar directamente. Y los resultados, lejos de aclarar el problema, lo complicaban aún más. A veces el material se comportaba como un polvo extremadamente suelto, formando estructuras frágiles, lo que dio lugar a la inquietante idea de una Luna cubierta por una capa profunda e inestable. Otras veces, los mismos ensayos producían superficies endurecidas, casi cerámicas. Incluso el polvo mostraba comportamientos extraños, adhiriéndose por efectos electrostáticos. Cada experimento parecía contar una historia distinta . Y mientras tanto, los ingenieros tenían que diseñar una nave que aterrizaría sobre ese terreno desconocido.

Por lo tanto, teníamos dos teorías. Por un lado, se pensaba que, durante millones de años, los micrometeoritos habían pulverizado la superficie. Y ese polvo podría haberse acumulado sin compactación: no hay agua, no hay viento, no hay ciclos geológicos como en la Tierra. Total, que el resultado podría ser una especie de “nieve seca” o “ceniza flotante”, donde el módulo lunar podría hundirse varios metros.

Aunque como siempre, también existía la preocupación opuesta. Otra idea que sugerían es que el regolito podía estar cementado o vitrificado y el suelo podría comportarse como una costra rígida o cerámica. Esto implicaba otros riesgos como impactos más severos en el aterrizaje, dificultades para perforar o muestrear o problemas para anclar equipos.

La primera evidencia clave la obtuvo la Unión Soviética con la misión Luna 9 (1966). Fue el primer alunizaje “suave” de la historia (tocando el suelo de manera controlada). ¿El “ensayo geotécnico”? Muy básico: el módulo aterrizó, se mantuvo estable y no desapareció en el suelo. Meses después, también los soviéticos dieron un paso más técnico con Luna 13 (1966). Aquí ya hubo instrumentación específica: penetrómetros mecánicos (algo primitivo), acelerómetros para medir el impacto y estimación de densidad. Por primera vez se obtuvieron datos de resistencia y comportamiento del suelo en los primeros centímetros.

El gran salto llegó con las misiones de la NASA Surveyor 1, 3, 5, 6 y 7 que aportaron los primeros ensayos sistemáticos del terreno. Especialmente importante fue la Surveyor 3, con el sistema desarrollado bajo la dirección de Ronald F. Scott. Este equipo realizó: excavaciones mediante zanjas ensayos de carga (tipo placa), pruebas de impacto y observación de deformaciones. Además: se analizaron las huellas de las patas del módulo y se midieron fuerzas de aterrizaje con instrumentación. Con todo esto se pudo estimar: resistencia al corte, capacidad portante y densidad del regolito.

Las observaciones y ensayos mostraron que el regolito (material no consolidado superficial, el suelo) estaba formado por partículas finas (70 micras de media) con mezcla de fragmentos mayores. Es decir, un material parecido a una arena fina con limo y algunos fragmentos angulosos. A partir de huellas y el comportamiento en zanjas se estimó un ángulo de rozamiento interno de 30° a 50° (muy alto) y con un comportamiento cohesivo, mayor de la esperado. Y también se concluyó que el regolito no era una capa superficial fina, tenía espesores de varios metros (5 a 15 m en muchas zonas).

Cuando se piensa en el programa Apollo, lo primero que viene a la cabeza son cohetes, órbitas, navegación…Pero una de las situaciones más delicadas, en términos de riesgo inmediato, era otra: el contacto con el suelo. ¿Qué podría salir mal? El modulo lunar podría tener problemas al asentarse en la superficie.

El diseño del módulo lunar fue, en gran medida, una respuesta directa a la incertidumbre geotécnica que tenían. Se diseñó con patas muy anchas circulares para reducir presión de contacto. Y con una estructura tolerante a cierta penetración y pequeños asientos diferenciales, y con una geometría antivuelco, con base amplia y centro de gravedad bajo.

A miles de kilómetros de distancia, sin poder pisarlo, tuvieron que interpretar el terreno a partir de imágenes (geomorfología): densidad de cráteres, sombras, texturas, pendientes apenas perceptibles. Los mares lunares, más llanos, se convirtieron en candidatos naturales frente a unas tierras altas mucho más caóticas e impredecibles. Y lo que hoy llamaríamos una campaña geotécnica se resolvió combinando fotografías orbitales con unos pocos puntos de ensayo reales, como los de Surveyor, que actuaban casi como “calicatas” a escala planetaria. El lugar donde aterrizó el Apollo 11, el Mar de la Tranquilidad, no era casual: era, dentro de lo desconocido, lo más parecido a un terreno fiable.

Y, en realidad, todo aquello no terminó con el Apollo. Más bien al contrario. Los alunizajes marcaron el momento en el que la geotecnia lunar dejó de ser una hipótesis para convertirse en una disciplina real. Por primera vez se ensayó el suelo in situ, se perforó, se excavó, se midió… y, sobre todo, se trajeron muestras a la Tierra que permitieron hacer ensayos de laboratorio con un material que hasta entonces solo existía en teorías. A partir de ahí, durante décadas, los datos se reinterpretaron, se refinaron los modelos y se entendió mejor ese comportamiento extraño del regolito. Los soviéticos, por su parte, continuaron explorando con rovers que recorrían kilómetros realizando penetraciones y midiendo densidades como si fueran pequeños laboratorios móviles. Y hoy, medio siglo después, la geotecnia lunar ha vuelto a cobrar protagonismo. Ya no se trata de saber si un módulo lunar se hundirá, sino de algo mucho más ambicioso: cómo construir, cómo hacer minería, cómo cimentar y cómo habitar un terreno extraterrestre. Casi nada.

Imagen de portada: Huella de la pisada del piloto del módulo lunar del Apolo 11, Buzz Aldrin, en la superficie lunar. Aldrin fotografió su huella tras cerca de una hora de su actividad lunar extravehicular del 20 de julio de 1969, como parte de las investigaciones sobre la mecánica del suelo de la superficie lunar. ( https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Apollo_11_bootprint.jpg )

Referencias:

“Geotechnical Techniques used in Planetary Exploration”, Howard A. Perko (2006)

“Geotechnical Aspects of Extraterrestrial Regolith Simulants”, Jesus Baca, University of Texas at El Paso 2024.

“Pioneer geotechnical research in space – Moon soil investigation”. Russian Society for soil mechanics, geotechnics and foundation engineering. Oleg Isaev (2022).

“Soil Mechanics” NASA James K. Mitchell, David Cartier,  Nicholas C. Costes, William N. Houston, Ronald F. Scott, and H. John Hovland.

“An Engineering Guide to Lunar Geotechnical Properties” Connolly, J. y David Carrier, W.