Explorando el legado de la misión Clementine a la Luna
En 1994, una misión conjunta de la NASA y el Departamento de Defensa (DOD) llamada Clementine cambió radicalmente nuestra visión de la Luna. Como la primera misión estadounidense a la Luna en más de dos décadas, los principales objetivos de Clementine fueron realizados para realizar pruebas tecnológicas para evaluar el rendimiento de componentes y sensores ligeros. Los sensores ligeros a bordo de la nave espacial regresaron 1.6 millones de imágenes digitales, proporcionando los primeros mapas globales multiespectrales y topográficos de la Luna. Los datos de un instrumento de radar indicaron que grandes cantidades de hielo de agua podrían estar en cráteres permanentemente sombreados en el polo sur lunar, mientras que otras regiones polares podrían permanecer en una luz solar casi permanente. Aunque un problema técnico impidió un sobrevuelo planificado de un asteroide, el estudio de la Luna por parte de Clementine demostró que una misión de demostración tecnológica puede lograr importantes avances científicos.
La Organización de Iniciativa de Defensa Estratégica (SDIO) del DOD, rebautizada como Organización de Defensa de Misiles Balísticos en 1993, dirigió el proyecto Clementine, formalmente llamado Experimento Científico del Programa del Programa Espacial Profundo. El Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en Washington, D.C., se encargó del diseño de la misión, la fabricación y prueba de la nave espacial, la integración del vehículo de lanzamiento y las operaciones aéreas. El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en Livermore, California, proporcionó los nueve instrumentos científicos, incluyendo cámaras de imágenes ligeras y sensores de alcance. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Beltsville, Maryland, brindó apoyo para la planificación de trayectorias y misiones para la fase lunar, y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, brindó planificación de trayectorias y misiones para el encuentro con el asteroide y comunicaciones espaciales y seguimiento a través de la Red del Espacio Profundo. La misión principal planeada de Clementine involucró la prueba de nuevas tecnologías satelitales livianas en el duro entorno del espacio profundo. Como misión secundaria, Clementine observaría la Luna durante dos meses utilizando sus múltiples sensores, luego abandonaría la órbita lunar y viajaría a 1620 Geographos, un asteroide pedregoso elongado de 1.6 millas de largo. A una distancia de 5.3 millones de millas de la Tierra, Clementine volaría a 62 millas del asteroide cercano a la Tierra, devolviendo imágenes y datos utilizando su conjunto de sensores.
La idea inicial detrás de una misión conjunta de demostración tecnológica de la NASA y el DOD comenzó en 1990, con financiamiento aprobado en marzo de 1992 para NRL y LLNL para comenzar el diseño de Clementine y sus sensores, respectivamente. En un tiempo increíblemente corto de 22 meses, la nave espacial completó el diseño, la construcción y las pruebas para prepararlo para el vuelo. Clementine fue lanzado el 25 de enero de 1994 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 4-West en la Base de la Fuerza Aérea de Vandenberg, ahora Space Force, en California sobre un cohete Titan IIG.
La nave espacial pasó los siguientes ocho días en órbita terrestre baja verificando sus sistemas. El 3 de febrero, un motor de cohete sólido se encendió para colocarlo en una trayectoria lunar de fase que incluía dos sobrevuelos a la Tierra para ganar suficiente energía para llegar a la Luna. Durante la primera órbita, la nave espacial eyectó el Subsistema de Adaptador de Interetapa que permaneció en una órbita terrestre altamente elíptica durante tres meses recopilando datos de radiación al pasar repetidamente a través de los cinturones de radiación Van Allen. El 19 de febrero, Clementine encendió su propio motor para colocar la nave espacial en una altamente elíptica órbita lunar polar con un período de 8 horas. Un segundo quemado dos días después colocó a Clementine en su órbita de mapeo de 5 horas. El primer ciclo de mapeo comenzó el 26 de febrero, durando un mes, y el segundo ciclo finalizó el 21 de abril, seguido de observaciones especiales.
A lo largo del primer mes de mapeo, el punto más bajo de la órbita de Clementine estaba sobre el hemisferio sur para permitir imágenes de mayor resolución y altimetría láser de las regiones polares del sur. Clementine ajustó su órbita para colocar el punto más bajo sobre el hemisferio norte durante el segundo mes de mapeo para capturar imágenes de la región polar norte con una mayor resolución. Clementine pasó las últimas dos semanas en órbita rellenando cualquier brecha y realizando estudios adicionales en busca de hielo en la región polar norte. Durante 71 días y 297 órbitas lunares, Clementine capturó imágenes de la Luna, regresando 1.6 millones de imágenes digitales, muchas de ellas con una resolución de 330 pies. Mapeó toda la superficie de la Luna, incluyendo las regiones polares, en longitudes de onda desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo lejano. La altimetría láser proporcionó el primer mapa topográfico global de la Luna. Datos similares de las misiones Apollo solo mapearon las regiones ecuatoriales de la Luna que se encontraban debajo de la órbita de la nave espacial. La localización del rastreo por radio de la nave espacial mejoró nuestros conocimientos sobre el campo gravitatorio de la Luna. Un hallazgo con una aplicación significativa para futuras misiones de exploración, Clementine encontró áreas cerca de las regiones polares donde podrían existir cantidades significativas de hielo de agua en los fondos de los cráteres permanentemente sombreados. Por el contrario, Clementine encontró otras regiones cerca de los polos que podrían permanecer en una luz solar casi perpetua, proporcionando una fuente de energía abundante para futuros exploradores. El 16 de diciembre de 1994, Science, Vol. 266, No. 5192, publicó los primeros resultados obtenidos por Clementine. El equipo del proyecto Clementine elaboró una serie de lecciones aprendidas de la misión para ayudar en el desarrollo y operación futura de las naves espaciales.
Terminada su observación en la Luna, Clementine abandonó la órbita lunar el 5 de mayo, dirigiéndose a Geographos a través de otros dos sobrevuelos asistidos por la gravedad de la Tierra. Desafortunadamente, dos días después, un fallo informático causó que uno de los propulsores de control de actitud de la nave espacial disparara incorrectamente durante 11 minutos, gastando combustible precioso y haciendo que Clementine girara a 80 rotaciones por minuto. El problema habría reducido significativamente el retorno de datos del sobrevuelo del asteroide planeado para agosto y los responsables decidieron mantener la nave espacial en una órbita geocéntrica elíptica. Una falla en el suministro de energía en junio hizo que la telemetría de Clementine fuera ininteligible. El 20 de julio, la gravedad lunar impulsó la nave espacial hacia la órbita solar y la misión finalizó oficialmente el 8 de agosto. Los controladores terrestres recuperaron brevemente el contacto entre el 20 de febrero y el 10 de mayo de 1995, pero Clementine no transmitió datos útiles.
A pesar de la pérdida del sobrevuelo de Geographos, Clementine dejó un legado duradero. La misión demostró que un vuelo diseñado principalmente como una demostración tecnológica puede lograr avances significativos en la ciencia. Los datos que Clementine devolvió revolucionaron nuestro conocimiento de la historia y evolución lunar. El descubrimiento de los entornos únicos en los polos lunares, incluida la probabilidad de grandes cantidades de hielo de agua en las regiones permanentemente sombreadas, cambió la perspectiva de las futuras misiones científicas y la exploración humana. Misiones científicas subsiguientes, como el Lunar Prospector y el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, la nave espacial Chang’e de China y la nave espacial Chandrayaan de India, se basaron en el conocimiento que Clementine obtuvo por primera vez. Las misiones actuales no tripuladas se centran en las regiones polares lunares para agregar verdad al terreno a las observaciones orbitales, y el programa Artemis de la NASA tiene la intención de aterrizar a la primera mujer y a la primera persona de color en esa región como un paso hacia una exploración lunar sostenible.