Los mapas que llevaron al Hombre a la Luna

Viaje implica mapa.

Todo desplazamiento lleva asociado una imagen del camino recorrido. Nos gusta saber dónde estamos, por dónde vamos a pasar, pero sobre todo nos gusta conocer el lugar de destino.

Cuando en 1962 el presidente John F. Kennedy prometió al mundo poner un hombre en la Luna y devolverlo sano y salvo, esa promesa llevaba implícita la creación de mapas detallados de la superficie lunar. El único inconveniente es que estamos hablando de una superficie a casi 400.000 km de distancia y a la que ningún equipo de topografía había accedido jamás.

Desde los albores de la carrera espacial, unos cuantos años antes de la promesa de Kennedy, los americanos ya tenían puestos sus ojitos sobre la Luna. Tanto la ACIC, Aeronautical Chart and Information Center, perteneciente a las Fuerzas Aéreas, como el Servicio de Mapas del Ejército se habían anticipado a esta necesidad de cartografía lunar y estaban trabajando en el tema. En 1959 la recién creada NASA financió un proyecto conjunto entre las tres instituciones para recopilar toda la información al respecto y crear el mejor mapa de la Luna posible.

Mapas lunares han existido desde el siglo XVI. Por entonces eran meros dibujos a mano alzada de las imágenes observadas por los telescopios. Lógicamente la precisión del plano dependía de la sofisticación del telescopio y de la habilidad del astrónomo. Con el desarrollo de las técnicas fotográficas los dibujos pudieron sustituirse por fotografías dejando de lado la interpretación del astrónomo/cartógrafo.

Lo que la NASA hizo con este proyecto fue recopilar todas esas imágenes existentes y convertirlas en un mapa. El proyecto le dio coordenadas precisas a todo aquello que aparecía en las fotos, coordenadas que luego los ingenieros espaciales pudieron utilizar en sus cálculos de las órbitas de vuelo.

¿Y cómo se transforma una foto en un mapa?

Lo primero es hacer una recopilación y un mosaico de las fotos, como si fueran piezas de un puzzle. Solo se podrá dar coordenadas a aquellos elementos que aparezcan en más de una foto. Mediante un proceso matemático se compara la posición del elemento en las distintas fotos en las que aparece y se le van otorgando coordenadas en relación a su entorno. Es un proceso complicado que solo pudo realizarse gracias a que ya se habían desarrollado los primeros ordenadores.

Este fue uno de los primeros mapas obtenidos con estas técnicas. Comprende toda la cara visible de Luna a escala 1:10.000.000, lo que significa que 1 cm en el mapa representaba 100 km en la Luna. La precisión es extraordinaria teniendo en cuenta que todas las imágenes procedían de observatorios situados en la Tierra.

Estos mapas fueron un logro a nivel cartográfico pero eran claramente insuficientes para hacer aterrizar una sonda de 4 metros en la superficie lunar.

¿Qué hacer entonces?

Como parte de la carrera espacial, el programa Ranger se había iniciado en 1959 para competir con el programa Luna soviético. Los primeros lanzamientos no habían resultado muy exitosos y, ante la necesidad de una cartografía precisa, se decidió redirigir el programa y otorgarle la tarea de fotografiar la Luna a altitudes cada vez más bajas.

Los Ranger VII, VIII y IX produjeron centenares de imágenes entre 1964 y 1965 dando lugar a mapas como estos, complilados con las mismas técnicas que los anteriores pero ya a escala 1:250.000. Ahora 1 cm en el mapa representaba 2.5 km reales.

La galería entera está disponible en la página del Lunar and Planetary Institute

Con toda esta información se determinó la viabilidad del alunizaje y se establecieron una serie de exigencias con respecto al lugar:

• Debía de ser en la cara visible, por razones evidentes de comunicación.
• Debía de estar ubicado en la zona ecuatorial, comprendido entre 5º N y 5ºS. En teoría era posible alcanzar casi cualquier punto de la superficie lunar pero por la geometría de las trayectorias de vuelo las zonas ecuatoriales necesitaban menos combiustible y soportaban cargas útiles mayores.
• Debía permitir el retorno libre, es decir, la vuelta a la Tierra usando la gravedad lunar sin necesidad de combustible en caso de problemas. Las zonas ecuatoriales son también más favorables a este requisito.
• Debía de estar centrada entre 45ºE y 45ºW. La NASA, logicamente, quería tener comunicación en todo momento con el Apollo 11. Parecía un poco arriesgado iniciar las maniobras de descenso inmediatamente después de salir de la cara oculta, por eso el límite al E, o con el tiempo justo de descender antes de entrar en ella, por eso el del W.

Evidentemente también se requería una zona plana dónde posarse, que fuese además lo suficientemente grande como para subsanar los errores de navegación o las irregularidades gravitatorias que parecía tener la Luna y que podían alterar la trayectoria de vuelo.

Como los mapas aún no podían proporcionar precisiones tan detalladas se decidió lanzar el programa Lunar Orbiter. Fueron 5 sondas que orbitaron la Luna entre el verano del 66 y el del 67. Todas iban equipadas con cámaras más sofisticadas y precisas que las del programa Ranger. Como a la era digital aún le quedaba un tiempo para aparecer, estas sondas usaban una película fotográfica que, una vez pasada, escaneaban en órbita y enviaban a la Tierra. El proceso era lento y limitado con lo que no se podía fotografiar toda la Luna, asi que, al menos al principio, se limitaron al rectángulo que cumplía los requisitos mencionados antes. El éxito de las primeras sondas permitió extenderlo luego a toda la superficie lunar.

Paralelamente, y para conocer el tipo y la consistencia del suelo sobre el que habría que posarse, se desarrolló el programa Surveyor. 7 sondas (5 exitosas) que se posaron sobre las superficie lunar, en un ensayo de lo que sería el alunizaje tripulado, e hicieron el papel de los primeros topógrafos y geólogos lunares.

Los Lunar Orbiter dieron como resultado una colección de 2600 fotografías de este tipo. Están todas disponibles en Lunar Orbiter photo gallery, del Lunar and Panetary Institute

Con todas ellas más las 19.000 de las Surveyor y la información procedente del análisis geológico que realizaron también las sondas Surveyor, se crearon dos mapas geológicos, uno a escala 1:100.000 y otro a escala 1:25.000. En este último la precisión ya empieza a ser considerable (1 cm del mapa equivale a 250 m reales). Los mapas estuvieron disponibles desde principios de 1969, a tiempo para ser utilizados en el primer alunizaje, aunque no se publicaron hasta 1970.

Toda esta documentación se pasó al comité de selección de zonas de aterrizaje. Ellos elaboraron un extenso informe y seleccionó 5 sitios como posibles candidatos para el primer alunizaje tripulado de la Historia.

Para ayudar a los investigadores e ingenieros a decidirse por uno de ellos se organizaron todos los mapas, imágenes y conclusiones obtenidas durante todo el proceso en un libro por cada zona candidata. Estos libros presentaban fotografías, datos topográficos, geológicos, geofísicos, y en general todo lo que se conocía de cada lugar. Cada libro cubría un área de 8º de latitud (N-S) y 5º de longitud (E-W). Este área se llamó elipse de aterrizaje, un margen para cubrir posibles errores de navegación o anomalías gravitatorias de la Luna no detectadas.

Y ya está. No hay más. Estos son los mapas que llevaron al Hombre a la Luna. Con esta cartografía la tripulación del Apollo 11 alunizó en el Mar de la Tranquilidad el 20 de julio de 1969. Sé que es un tópico pero los mapas de nuestros móviles tienen mucha más precisión. Esto nos da una idea de la proeza realizada.

Referencias:
– https://www.nga.mil/About/History/Apollo%2011/Pages/default.aspx
– https://www.lpi.usra.edu/lunar/lunar_images/Ranger8toApollo11/
– https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-lunar-landing-sites-selected