EL LUGAR DE ATERRIZAJE DEL APOLO 15 EN EL MONTE HADLEY DELTA (UNA HAZAÑA POCO CONOCIDA)

Alberto Martos, Jorge Arranz, Carlos de Luis y Fernando Bertran

(Traducción del artículo publicado en la página 11 del boletín The Lunar Observer de la sociedad ALPO, en el número de Enero de 2019*) * http://moon.scopesandscapes.com/tlo_back/tlo201901.pdf

“Después del Apolo 17, mi favorito es sin duda el Apolo 15 ". Estas palabras, dichas por uno de nosotros que trabajó en la estación de vuelos tripulados de Madrid durante el viaje del Apolo 15, resumen el resultado de un análisis crítico sobre los logros científico de las seis expediciones Apolo a la Luna (preferimos la palabra "expedición", aplicada a los viajes de exploración lunar, en lugar de la palabra "misión", que suena mucho más militar). El vuelo del Apolo 15 fue el primer viaje de las expediciones tipo Apolo "J", donde la letra "J" hace referencia a una larga jornada en la superficie de la luna (2 días y 18 horas, en nuestro caso). Nuestra preferencia por el Apolo 15 se basa en sus principales logros, que pueden resumirse como sigue: el primer aterrizaje lejos del ecuador lunar, a 26º N o 790 km. de distancia; la primera actividad extra-vehicular (SEVA por su siglas en inglés) antes de poner el pie en la superficie lunar, consistente en una descripción del paisaje a los geólogos sentados en el centro de control en Houston, de pie por la escotilla superior del módulo lunar; despliegue del primer vehículo itinerante lunar o LRV () para mejorar su movilidad exploratoria; desplazarse 28 km. a través la superficie lunar, examinando tres objetivos geológicos ampliamente separados para recoger 77 kg. de muestras lunares (rocas) de tres tipos de suelos lunares: terrae (rocas plutónicas, brechas y fundidos de impacto), maria o “mares” (muestras de vidrio verde hasta entonces desconocidas y basálticas) y rima Hadley (lava volcánica), así como arena y polvo; encontrar la roca más antigua traída a la Tierra hasta entonces (la roca Génesis, de unos 4 mil millones de años de edad); despliegue de un tercer laboratorio autónomo ALSEP ( Lunar Surface Experimental Package) en la superficie; difusión por televisión del experimento de Galileo sobre la caída libre; primer lanzamiento de un sub-satélite (partículas y campos sub-satélite, o P& FS) desde la órbita lunar para explorar el entorno lunar; y levantamiento por primera vez de un mapa de las características de reflectancia en UV y rayos X del suelo lunar, a lo largo del camino de tierra de la nave espacial en órbita, con cámaras espectrales conectadas al compartimiento SIM (Scientific Instrument Module) del módulo de servicio. Esta última característica elevó a 5 el número de EVAs (Actividades Extra Vehiculares) llevadas a cabo por la tripulación, y esta 5ª actividad fue la primera EVA realizada por el piloto del CSM (Módulo de Comando y Servicio).

¿Qué hizo que el resultado del Apolo 15 fuera tan superior al de los anteriores Apolos 11, 12 y 14? Como hemos intentado señalar, la clave del éxito del Apolo 15 fue su gran movilidad proporcionada por el LRV. Pero ¿por qué todas las expediciones precedentes carecieron de un vehículo automóvil? ¿Contó la tripulación del 15 con un lanzador Saturn V más potente y, por lo tanto, pudieron llevar una carga útil más pesada a la Luna? En absoluto. Por lo que conocemos, los cohetes Saturno V fueron exactamente iguales para todo el proyecto Apolo. La razón de la diferencia viene dada por las condiciones de la dinámica de vuelo, es decir, por las características orbitales en cada caso particular. Para entender esta diferencia debemos profundizar en las trayectorias del vuelo Tierra-Luna. Creemos que vale la pena encabezar nuestra observación geológica con un informe de las hazañas del vuelo del Apolo 15.

En primer lugar debemos tener en cuenta que una trayectoria de vuelo Tierra-Luna debe conectar dos órbitas circulares situadas en el plano Sol-Tierra-Luna (para aumentar la seguridad del vuelo facilitando la maniobras espaciales), una alrededor de la Tierra, la llamada órbita de estacionamiento terrestre, y la otra alrededor de la Luna, la llamada órbita de captura lunar. La trayectoria teórica de vuelo Tierra-Luna, llamada órbita de transferencia lunar (LTO), debe ser una órbita elíptica que una ambas órbitas circulares y tenga su perigeo cerca de la Tierra y su apogeo cerca de la Luna. De esta manera, una nave espacial lanzada a la Luna desde el perigeo, donde la velocidad es máxima, llegará a su objetivo en el apogeo, donde la velocidad es mínima, y será capturada fácilmente por la gravedad lunar. Para aprovechar las velocidades de rotación y traslación de la Tierra en el lanzamiento, el perigeo debe estar sobre el lado apuesto de la Tierra en el momento de lanzamiento y para facilitar la captura por la gravedad de la Luna, el apogeo debe estar sobre el lado oculto de la Luna en el momento de la llegada.

Pero la dinámica espacial impone sus leyes. La velocidad que una nave espacial debe adquirir para llegar a un apogeo situado detrás de la luna (aproximadamente 11,1 km/seg), es sólo un 1% menor que la velocidad de escape del sistema Tierra-Luna (11,2 km/seg). Por esa razón, un pequeño error de exceso en la determinación de este vector de velocidad (velocidad y orientación) podría causar que la nave espacial Apolo fuera lanzada más allá de la órbita lunar y quedara en la órbita solar, sin ninguna posibilidad de rescate. Y los ingenieros del centro de operaciones de la NASA no querían poner en peligro a los astronautas en sus vuelos a la Luna. Había una solución posible: reducir la distancia de apogeo al punto de libración (L1) del sistema Tierra-Luna. Esta solución divide la órbita de transferencia directa en dos ramas: una propulsada desde la órbita terrestre hasta el punto de libración (L1); y la segunda rama, una "caída libre" desde el punto L1 hasta la inserción en la órbita lunar. Como se puede imaginar fácilmente, la forma de esta trayectoria de vuelo curvada parece un "8" que rodea a la Tierra y la Luna, cada una dentro de un seno. De esta manera el peligro de escape desaparece y, como ventaja, el viaje tiene una trayectoria de retorno libre y puede ser abortado en el apogeo si es necesario (se consideró que el vuelo del Apolo 13 podría haber sido abortado en este punto). Una buena alternativa para la gente de la NASA, que apuntaba a una trayectoria sin elementos de azar.

Esto es todo acerca de los pros, pero hay que reflexionar sobre los contras. En realidad, con esta técnica el punto de la libración (L1) se convierte en el apogeo de la trayectoria propulsada de la Tierra a L1, y también el apolunio de la trayectoria de "caída libre" de L1 a la Luna. Y debido a esta circunstancia, la nave alcanza el punto de inserción en la órbita lunar en el perilunio, es decir, en el punto donde la velocidad es máxima, capaz de lanzar la nave espacial de vuelta a la Tierra (por eso es una trayectoria de retorno libre). En estas condiciones quedarse en órbita alrededor de la Luna requiere un impulso fuerte de ignición en sentido contrario para anular ese exceso de velocidad hiperbólica en el perilunio y entrar en una órbita lunar elíptica, que se irá redondeando disparando en sentido contrario el motor de la nave espacial con disparos sucesivos a sus pasos por el perilunio. Se guardan así unos 500 Kg. de combustible con dichas maniobras de disparo frenado.

Pero en los días de Apolo 15 el comité de ciencia lunar, que asesoró a la NASA en la selección de objetivos lunares en función de su importancia geológica, presionaba argumentando la conveniencia de aterrizar en sitios alejados de la banda ecuatorial (elegida por razones de seguridad en los primeros vuelos). Se quejaban de que, debido a la restricción a la banda ecuatorial para el aterrizaje, todas las expediciones Apolo habían aterrizado hasta el momento en terrenos tipo mare y ninguna en terrenos tipo terrae. Y señalaron varios objetivos situados fuera de esa banda, como la grieta Rima Hadley, cráter y cráter Litrow. (Se habían considerado también otros puntos, como las colinas de Marius, y los cráteres y , pero finalmente fueron abandonados debido al severo recorte de tres vuelos en la duración del Programa Apolo). Esta solicitud de los científicos implicaba volar a la Luna fuera del plano Sol-Tierra-Luna (el fácil utilizado hasta entonces por las naves anteriores de Apolo, que conduce a aterrizar en sitios localizados en la banda ecuatorial), para entrar en una órbita de la Luna inclinada nominalmente 25 grados, de modo que Apolo 15 aterrizase junto a Rima Hadley, al pie de Mons Hadley Delta, 6 grados para que Apolo 16 aterrizase en el cráter Descartes y 21 grados para que Apolo 17 aterrizase en Los Montes Tauro, cerca del cráter Littrow.

Afortunadamente, en julio de 1971 los planificadores de la NASA ya habían resuelto el asunto del control de la velocidad de la nave espacial, lo que hacía posible la trayectoria de transferencia directa con un aceptable riesgo pequeño. Apolo 15, 16 y 17, que volaron a la Luna fuera del plano de seguridad en una órbita de transferencia directa, fueron las expediciones de Apolo tipo J, superiores a todos los vuelos anteriores porque parte de los 500 kg. de combustible ahorrados por la nueva trayectoria de vuelo se emplearon en mejorar el Módulo Lunar, que pudiera mantener una estancia de 75 horas en la superficie de la Luna, y llevar un LRV para mejorar la movilidad de la tripulación. La tripulación del Apolo 15 fue la primera en disfrutar de estas mejoras y la primera en visitar un lugar donde había suelo de terrae (el frente de los ), suelo de maria () y de grietas volcánicas (Rima Hadley), recogiendo rocas de cada uno de los tres. Y todo esto al precio del riesgo de abrir una nueva trayectoria de vuelo. Una verdadera hazaña desde nuestro punto de vista.

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La zona de los Montes Apenninus es la zona escarpada más bonita e impresionante de la orografía lunar. Hemos observado los Montes Apenninus muchas veces, tanto en fase creciente como en menguante y tomado muchas fotos de esta región rica en rasgos lunares, llena de estructuras topográficas, como se puede ver en nuestra foto etiquetada 1. Pero la última vez (el 29 de noviembre, en fase menguante), cuando intentamos reunir alguna información particular sobre el Mons Hadley Delta relacionada con la expedición Apolo 15, fue por mala suerte bajo condiciones climáticas adversas (principalmente humedad alta). Las fotos 2 y 3 muestran evidentemente el efecto de la alta humedad. Para evitar la humedad que estropea las fotos nos conformamos con levantar un croquis observando por el ocular (croquis 1). Foto 1.- Fecha 12 enero 2011; hora 20:58 TU; observatorio 40.3 N, 3.9 W; edad Luna, 8.5 días; colong,, 9.3 deg.; LLat, -5º 58’; LLon, -4º 59’; telescopio, newtoniano 20 cm f/7.2; barlow x2; cámara Philips TouCam Pro; Registax 5; visibility 4/5; transparencia 5/5. Croquis 1.- Fecha, 12 noviembre 2018; hora inicio, 05:25 UT; observatorio, 40.4 N, 3.7 W; edad Luna 21.56 días; fase 59.1; colong., 167.3 deg.; telescopio, dobsoniano 250 mm f/5; ocular, 8 mm (312x) ; campo de visión 1’ 30” (170 km); visibilidad 2/5; transparencia, 2/5

El croquis 1 no está centrado en el sitio de aterrizaje (X) debido a un error de identificación inicial. En su lugar, apunta a una depresión indicada por la cadena de cráteres Carlos (4 km), Taizo(6 km), Béla (11x2 km) y Jomo (7 km), este último anotado en el croquis. Sin embargo Rima Hadley no se veía claramente y no pudimos dibujarla. Pero sí pudimos ver y dibujar un "rayo brillante" de suelo magmático de aluminio, como un trazo claro que corre hacia el noroeste y cruza Rima Bradley.

Incluso con una visibilidad tan pobre nos atrevimos a recrear en nuestra imaginación las condiciones del aterrizaje al final de las dos trayectorias de vuelo que hemos comentado antes: trayectoria de retorno libre y trayectoria de transferencia. Para la trayectoria de retorno libre la nave espacial Apolo cruzó la línea de visión de la Tierra y la Luna, exactamente en el apogeo de la primera rama, o el apolunio de la segunda rama (el nombre que se prefiera). Y luego entró en órbita lunar por el limbo oeste de la Luna, para salir de la cara oculta lunar por el limbo oriental. De esta manera orbitó por la cara visible de la Luna en un sentido de Este a Oeste. Así, un hipotético observador desde la Tierra vería (si eso fuera posible) la nave espacial moviéndose frente a la cara visible de la Luna, de derecha a izquierda.

Pero en una trayectoria de transferencia directa, la nave espacial Apolo llega a la Luna acercándose al limbo oriental y desaparece de la vista mientras orbita la cara oculta de la Luna, para luego aparecer desde el limbo occidental. Luego cruza la cara visible frente a nuestros ojos, siguiendo su órbita lunar elíptica en sentido de Oeste a Este. De esta manera, el mismo hipotético observador de la Tierra del que hemos hablado, vería la nave espacial sobrevolando la cara visible de la Luna de izquierda a derecha.

Si llegados a este punto piensas, lector, que todo esto no vale la pena en un contexto geológico, echa un vistazo a la foto 4. Observa las rampas NO y SE de los Montes Apenninus. Es fácilmente visible que las laderas que miran a Mare Imbrium, el Frente de los Apeninos, se precipitan abruptamente hacia las lavas del mare, mientras que la cara que mira hacia los Mare Vaporum y Mare Serenitatis, desciende con una pendiente mucho más suave.

Foto 3.- Fecha, 29 noviembre 2018; hora, 04:00 TU; observatorio 0.4 N, 3.7 W; edad Luna 21,5 días; colong., 166.2 deg.; LLat. -2º 40’; LLon, 2º 32’; Telescopio, SC 20 cm; cámara QHY5 III. Foto 4.- Fecha, 19 noviembre 2008; hora 03:00 UT; observatorio 40.3 N, 3.9 W; edad Luna, 21,2 days; colong., 162.9 deg.; LLat, 0º 51’; LLon, 7º 06’; telescopio, newtoniano 20 cm f/7.2; barlow x2; cámara Philips TouCam Pro; proc. Registax 5; visibility 4/5; transparency 4/5. Ahora mira en la foto 1 el lugar de aterrizaje del Apolo 15 (que hemos marcado con una pequeña y fina cruz roja) cerca de Rima Hadley, al pie del imponente Mons Hadley Delta (3.500 me de altura) y rodeado al norte por Mons Hadley (4.800 me de altura). Luego imagina una línea inclinada de 25 grados que viniera de NO a SE, cruzando el lugar de aterrizaje, y pregúntate cuál es la mejor manera de aterrizar en el punto objetivo: ¿de Este a Oeste (de derecha a izquierda) o de Oeste a Este (de izquierda a derecha)? Si estás de acuerdo con nuestro propio criterio, la única manera posible de aterrizar cerca de Rima Hadley es viniendo del NO. Lo que significa que tienes que arriesgar tu piel y volar siguiendo la transferencia directa por primera vez. Esta es la hazaña de Apolo 15, no muy conocida.

Después de Promontorium Fresnel, que se encuentra solo al norte de la cordillera, los Mons Hadley y Mons Hadley Delta son el primer y segundo macizo sobresalientes que uno se encuentra al dejar deslizar el ojo por el acantilado para disfrutar de la impresionante vista que ofrece el ocular. En el espacio entre los dos macizos, uno puede distinguir la delgada grieta Rima Hadley sin mucha dificultad y esto lo anima a inspeccionar el punto de aterrizaje, del que se sabe que está al lado del codo que forma la grieta donde gira hacia el Norte. Esto no es posible con la Luna joven, debido a las largas sombras que proyecta la vertiente en esta fase. Para poder verla mejor hay que esperar a una Luna creciente un poco más vieja, como es el caso en nuestras fotos 1 y 2, o quedarse una noche tarde para ver el lugar bajo la Luna menguante, como hicimos para tomar las fotos 3 y 4 y 5.

Allá abajo, donde nuestra vista pierde la agudeza, y utilizaron el LRV para ir recogiendo rocas de los lugares que hemos mencionado (una de ellas, la carismática roca Génesis), mientras Alfred Worden radiografió en UV y rayos X el suelo de la Luna a lo largo de su camino, para completar su excelente trabajo en la Luna. Justo después de aterrizar y mientras se asomaba por la escotilla superior del Módulo Lunar durante la SEVA, Scott había hecho un descubrimiento

Fotos 5.- Fecha, 29 septiembre 2010; hora, 02:05 UT; observatorio 40.3 N, 3.9 Fotos 6.- Fecha 19 noviembre 2008; hora 02:55 UT; observatorio 40.3 N, 3.9 W; edad Luna, 20.7 días; colong,, 160.1 deg.; LLat, -2º 37’; LLon, -6º 19’; W; edad Luna, 21,2 días; colong., 162.9 deg.; LLat, 0º 51’; LLon, 7º 06’; telescopio, newtoniano 20 cm f/7.2; barlow x2; cámara Philips TouCam Pro; telescopio, newtoniano 20 cm f/7.2; cámara Philips TouCam Pro; proc. Registax Registax 5; visibilidad 4/5; transparencia 4/5. 5; visibilidad 3/5; transparencia 4/5.

sorprendente: ¡una montaña más pequeña situada al sudeste de Mons Hadley Delta (llamada después Mount Silver Spur) tenía la superficie estratificada! Mirando con más atención descubrió que el Mons Hadley Delta también tenía las mismas franjas horizontales, aunque menos notorias. Nosotros habíamos observado el Mons Hadley Delta en condiciones de buena visibilidad, utilizando nuestro ocular más potente (3,6 mm o 400x) con un telescopio newtoniano de 20 cm, y pudimos distinguir una claridad diferente entre la cima del pico del Mons Hadley y los del resto de la cordillera, pero sin ver franjas (¡por supuesto!). En relación con la observación del Mare Imbrium, la historia es diferente y está revelada por las muestras recubiertas por una capa de vidrio verde, recogidas de esta región basáltica y traídas a casa por la tripulación del Apolo 15. De lo que hemos aprendido en nuestro libro de texto (que hemos escrito nosotros mismos), el recubrimiento exótico que rodea estas muestras consiste en una capa de vidrio piroclástico rico en aluminio, formado por una erupción explosiva precoz que ocurrió 600 millones de años antes de que las lavas basálticas surgieran del manto lunar. ¡Había lavas de aluminio mucho antes de que surgieran las lavas basálticas! Y dado que el aluminio es el componente blanco que hace que las rocas de las terrae sean brillantes, uno podría esperar ver lavas brillantes en algún lugar del Mare Imbrium. Si deseas verlos, lector, mira a la llamada plataforma de Arquímedes en la foto 6. Es la lengua blanquecina que sobresale del Mons Bradley en la vertiente de los Apeninos, hacia los Montes Arquímedes, al sur del cráter que lleva el mismo nombre. (También está representada como un rayo brillante en el croquis 1). ¡Lavas sin basaltos! (A partir de entonces, la expresión "lava basáltica" dejó de ser una tautología).

El aspecto sinuoso de la grieta es claramente visible en las fotos 1 y 5. Al menos desde su origen, al pie de un pico anónimo situado al oeste de Mons Bradley y a lo largo de la mitad de los 80 km. de surco esculpido en la vertiente de los Apeninos, que pasa por el lugar de aterrizaje del Apolo 15, donde tuerce hacia el norte cuesta abajo, hasta que alcanza un macizo anónimo alargado que está rodeado por Rimae Fresnel, como si fuera el foso de un castillo. A partir de este punto corre hacia el Norte hasta Palus Putredinis, donde desaparece porque la grieta se estrecha o se aplana, de modo que no es visible en nuestras imágenes. Hoy en día la opinión más común de los selenógrafos sobre el origen de esta grieta apunta a un túnel de lava colapsado. Este túnel de lava habría comenzado en una fosa tectónica, cuyo mejor vestigio hoy es Mons Hadley Delta. La existencia de una fosa tectónica pre-ímbrica puede explicar por qué la espléndida orografía de los Montes Apenninus no rodea todo el borde de la cuenca, sino solo el sector sureste, donde habría estado situada esta fosa antes de su destrucción por el impacto que originó la cuenca ímbrica. Otro vestigio de su existencia es la plataforma de los Apenninus, que alberga el grupo de grietas concéntricas, como Rima Bradley, Rima Hadley y Rima Fresnel.