Лунно фенерче за търсене на лед на луната

Вертикален лъч светлина над сива скалиста повърхност със Земята и звезди на заден план над лунния хоризонт.

Концепцията на художника за лунното фенерче, което търси ледени отлагания в дълбоки, засенчени кратери близо до южния полюс на Луната. Изображение чрез НАСА/JPL-Caltech.


НАСА продължава напред със свояПрограма Артемида, чиято цел е да кацнепървата жена и следващият мъжна южния полюс на Луната до 2024 г. Вижте този април 2020 гдоклад. Когато хората се върнат на Луната този път, те вероятно ще останат по-дълго от тяхАполонаналози в края на 60-те и 70-те години; рекордният престой по време на мисиите на Аполо беше около 75 часа.

За да постигнат бъдещ по-дълъг престой на Луната, лунните астронавти могат да използват някои природни ресурси от самата Луна, по-специално воден лед, за който се твърди, че е билпотвърдено, че съществува през 2018 г.,в дълбоко засенчени кратери на полюсите на Луната. Този лед може да бъде разтопен и пречистен за пиене; може да се използва за ракетно гориво. ВъведетеЛунно фенерче– сателит с размер на куфарче, известен още като aCubeSat– с прогнозирана дата на изстрелване 2021 г. и специфична мисия за откриване на естествено срещащ се повърхностен лед в засенчени кратери на Луната.


Лабораторията за реактивно движение на НАСА (JPL)описаноиновативната технология Lunar Flashlight на 27 април 2020 г. Новорецензиран от партньорихартия за това бешепубликуванив броя на април 2020 гСписание IEEE за аерокосмически и електронни системи.

Какво представлява лунното фенерче и какво ще прави?

Два сиви кръга с кратер, с разпръснати сини петна в централните им зони.

Вижте по-голям. | Учените директно наблюдаваха окончателни доказателства за воден лед на повърхността на Луната през 2018 г. Изображението показва разпределението на повърхностния лед на южния полюс на Луната (вляво) и северния полюс (вдясно), засечени от инструмента Moon Mineralogy Mapper на НАСА. Синьото представлява местата на лед, нанесени върху изображение на лунната повърхност, където сивата скала съответства на температурата на повърхността (по-тъмно представлява по-студените зони и по-светлите нюанси, показващи по-топлите зони). Ледът е концентриран на най-тъмните и студени места, в сенките на кратери. Изображение чрезНАСА.

По принцип Лунното фенерче действа като прожектор. Лунното фенерче ще сканира повърхността с близо инфрачервен лазерен лъч, осветяващ лунната повърхност, за да помогне на учените да търсят отлагания от лед близо до южния лунен полюс.Барбара Коен, главен изследовател на мисията в Центъра за космически полети Годард на НАСА, каза в JPLизявление:




Въпреки че имаме доста добра идея, че в най-студените и най-тъмните кратери на Луната има лед, предишните измервания бяха малко двусмислени.

От научна гледна точка това е добре, но ако планираме да изпратим астронавти там, за да изкопаят леда и да го изпият, трябва да сме сигурни, че съществува.

Диаграма на орбити и траектории на лунно фенерче с цветни линии, овали и кутии на бял фон.

Профил на мисията и времева линия за Лунно фенерче. Изображение чрез Cohen et al./IEEE.

Много малки, етикетирани изображения, обграждащи по-голям правоъгълен обект със слънчеви колектори.

Търговски и персонализирани компоненти на Лунния фенер. Изображение чрез Cohen et al./IEEE.


От хартията:

Лунното фенерче е много малък спътник [около 5 x 10 x 14 инча или 12 x 24 x 36 cm], разработен и управляван от лабораторията за реактивни двигатели, който ще търси експозиции на воден лед и ще картографира местоположението им в южния полюс на Луната регион. Мисията Lunar Flashlight ще демонстрира технологии за НАСА като напрзелено задвижванеи активенлазерна спектроскопиякато същевременно доказва възможността за извършване на планетарно научно изследване във форм-фактор CubeSat. Лунното фенерче е избрано през 2014 г. от НАСА Advanced Exploration Systems (AES) програма ... Лунното фенерче ще бъде един от 13-те вторични полезни натоварвания, стартирани наАртемида-1, в момента планирано за 2020 г.

Отлагания на воден лед са открити от орбитални космически кораби, но Лунното фенерче би позволило да се определят точните местоположения на отлаганията, които след това биха могли да бъдат добивани и използвани от астронавтите, пребиваващи на Луната за дълги периоди от време. Това ще бъде и първата лунна мисия, която използва лазери за намиране на леда.Джон Бейкър, ръководител на проекта Lunar Flashlight в JPL, каза:

Технологична демонстрационна мисия като Lunar Flashlight, която е с по-ниска цена и запълва специфична празнина в нашите знания, може да ни помогне по-добре да се подготвим за разширено присъствие на НАСА на Луната, както и да тестваме ключови технологии, които могат да бъдат използвани в бъдещи мисии.


Тъй като луната е практически безвъздушна, тя става много гореща на слънчева светлина, но изключително студена в тъмнината, особено в дълбоките кратери, които са постоянно в сянка на полюсите. В тези студени места молекулите на водния лед могат да се натрупват и да останат стабилни на повърхността. Както Коен обясни:

Слънцето се движи около хоризонта на кратера, но всъщност никога не свети в кратера. Тъй като тези кратери са толкова студени, тези молекули никога не получават достатъчно енергия, за да избягат, така че попадат в капан и се натрупват в продължение на милиарди години.

Космически кораб с големи слънчеви панели над дълбок кратер върху сива повърхност.

Концепцията на художника за лунно фенерче, погледнато отгоре. Изображение чрез НАСА/JPL-Caltech.

Такива депозити на Луната представляват голям интерес и са необходими за бъдещи астронавти, които ще искат да останат на Луната за дълги мисии или дори в крайна сметка да останат там за постоянно в бази. Би било скъпо да се транспортира непрекъснато вода от Земята до Луната, така че използването на наличните ресурси на вече съществуващите ледени находища има смисъл.

Лунното фенерче ще излъчи своите лазери в някои от тези кратери, за които се знае или се подозира, че съществува лед. Той ще прави това най-малко два месеца и ще може да начертае къде са тези депозити с голяма точност.

Как Лунното фенерче разпознава леда?

Четирилазерен на космическия корабрефлектометър, който включваспектрофотометрия, ще използвамблизък инфрачервендължини на вълните в лазерните лъчи. Тези дължини на вълната ще бъдат погълнати от водния лед, но голата скала просто ще ги отрази обратно към космическия кораб. Ако има много абсорбция в кратер, това би било доказателство за широко разпространени ледени отлагания. След това тези открития могат да бъдат сравнени с тези от други орбитални апарати, които преди това са открили лед на Луната. Коен каза:

Също така ще можем да сравним данните от лунното фенерче със страхотните данни, които вече имаме от други орбитални мисии на Луната, за да видим дали има корелации в сигнатурите на водния лед, като по този начин ни дава глобална представа за разпределението на повърхностния лед.

Лунното фенерче ще бъде и първата планетарна мисия CubeSat, която използва „зелено“ задвижване, гориво, което е по-малко токсично и по-безопасно отхидразин, който обикновено се използва от повечето космически кораби.

Червенокоса жена в синя риза пред знамето.

Барбара Коен от Центъра за космически полети на Годард, главен изследовател на Лунния фенер. Изображение чрез НАСА/дирекция 'Наука и проучване'..

Въпреки че ледът на Луната може да звучи доста необичайно, това всъщност не е твърде изненадващо за учените. Астероидите и разбира се кометите също могат да съдържат воден лед. Дориживак, което е много по-близо до слънцето, отколкото до луната,има лед близо до полюсите си, намерен отПРЕСТЕНИКкосмически кораб през 2012 г.

Има и две други мисии при изстрелването на Artemis-1, които ще допълнят Lunar Flashlight;Lunar IceCubeиLunaH-Картаще направи допълнителни измервания, търсейки лед и други водородни отлагания на южния полюс на Луната и от близката страна на Луната. Резултатите от трите мисии ще бъдат синергични, като едновременно ще изследват природата и разпределението на водния лед на Луната преди човешкото изследване.

Мисии като Лунно фенерче ще помогнат на астронавтите на НАСА не само да продължат да изследват Луната, но и да подготвят почвата за дългосрочно и след това постоянно човешко заселване в най-близкия ни съсед в космоса.

В крайна сметка: НАСА проектира нов космически кораб CubeSat, Лунното фенерче, за търсене на лед на Луната с помощта на лазерни лъчи.

Източник: Лунно фенерче: Осветяване на Южния полюс на Луната

Чрез JPL