NASACelem pakietu Farside Seismic Suite, wyposażonego w zaawansowane sejsmometry, jest zbadanie niewidocznej strony Księżyca w 2026 roku, oferując nowy wgląd w jego aktywność sejsmiczną i strukturę geologiczną.
Misja ta dostarczy pierwszych od dziesięcioleci danych sejsmicznych z tego obszaru, wnosząc znaczący wkład w naukę o Księżycu. Technologia zastosowana w dwóch sejsmometrach została wykorzystana do wykrycia ponad tysiąca trzęsień ziemi na Czerwonej Planecie.
Najbardziej czuły instrument, jaki kiedykolwiek zbudowano do pomiaru trzęsień ziemi i uderzeń meteorów w innych światach, zbliża się do swojej podróży na tajemniczą, niewidoczną stronę Księżyca. To jeden z dwóch sejsmometrów przystosowanych do pomiaru powierzchni Księżyca z instrumentów pierwotnie zaprojektowanych dla NASA InSight Mars lądownik, który przed zakończeniem misji w 2022 r. zarejestrował ponad 1300 trzęsień ziemi.
Część ładunku o nazwie Apartament sejsmiczny na Farside (FSS), który został niedawno zmontowany w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL) w południowej Kalifornii, oczekuje się, że oba sejsmometry dotrą w 2026 roku do basenu Schrödingera, szerokiego krateru uderzeniowego położonego około 500 kilometrów od bieguna południowego Księżyca. Samowystarczalny, zasilany energią słoneczną apartament ma własny sprzęt komputerowy i komunikacyjny, a także zdolność do ochrony przed ekstremalne ciepło księżycowego dnia i mroźnych warunków nocy.
Wznowienie badań sejsmicznych Księżyca
Po dostarczeniu na powierzchnię przez lądownik księżycowy w ramach inicjatywy NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services) zestaw przekaże agencji pierwsze dane sejsmiczne z Księżyca od czasu ostatniego programu Apollo sejsmometry zaczęły działać prawie 50 lat temu. Nie tylko to, ale także umożliwi wykonanie pierwszych w historii pomiarów sejsmicznych z niewidocznej strony Księżyca.
Do 30 razy bardziej czuły niż poprzednie modele Apollo, zestaw będzie rejestrował sejsmiczne wibracje „tła” Księżyca, napędzane przez mikrometeoryty wielkości małych kamyków rozrzucanych po powierzchni. Pomoże to NASA lepiej zrozumieć obecne środowisko oddziaływania, gdy agencja przygotowuje się do wysłania astronautów Artemis w celu zbadania powierzchni Księżyca.
Badanie trzęsień księżyca i struktury Księżyca
Planetolodzy nie mogą się doczekać, co FSS powie im na temat wewnętrznej aktywności i struktury Księżyca. To, czego się dowiedzą, da wgląd w to, jak Księżyc – a także planety skaliste, takie jak Mars i Ziemia – formowały się i ewoluowały.
Odpowie także na nurtujące pytanie dotyczące trzęsień Księżyca: dlaczego instrumenty Apollo znajdujące się na bliższej stronie Księżyca wykryły niewielką aktywność sejsmiczną po drugiej stronie? Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że coś w głębokiej strukturze Księżyca zasadniczo pochłania wstrząsy po stronie odległej, co utrudnia ich wykrycie sejsmometrom Apolla. Innym jest to, że po drugiej stronie jest mniej trzęsień, które na powierzchni wyglądają zupełnie inaczej niż strona zwrócona w stronę Ziemi.
„FSS zapewni odpowiedzi na pytania, które zadajemy na temat Księżyca od dziesięcioleci” – powiedział Mark Panning, główny badacz FSS w JPL i naukowiec projektu InSight. „Nie możemy się doczekać, aż zaczniemy odzyskiwać te dane”.
Transfer technologii: Mars na Księżyc
Dwa uzupełniające się instrumenty Farside Seismic Suite zostały zaadaptowane na podstawie projektów InSight do działania w grawitacji księżycowej — mniejszej o połowę niż na Marsie, co z kolei stanowi około jednej trzeciej grawitacji ziemskiej. Są one spakowane razem z baterią, komputerem i elektroniką w sześciennej strukturze otoczonej izolacją i zewnętrzną kostką ochronną. Umieszczony na szczycie lądownika zestaw będzie gromadził dane nieprzerwanie przez co najmniej 4,5 miesiąca, pracując podczas długich, zimnych księżycowych nocy.
Sejsmometr bardzo szerokopasmowy (VBB) to najczulszy sejsmometr, jaki kiedykolwiek zbudowano do użytku w eksploracji kosmosu: może wykrywać ruchy gruntu mniejsze niż rozmiar pojedynczego wodoru atom. Gruby cylinder o średnicy około 14 centymetrów. Mierzy ruch w górę i w dół za pomocą wahadła utrzymywanego w miejscu przez sprężynę. Pierwotnie został skonstruowany jako awaryjny instrument zastępczy („lot zapasowy”) dla InSight przez francuską agencję kosmiczną CNES (Centre National d’Études Spatiales).
Philippe Lognonné z Institut de Physique du Globe de Paris, główny badacz ds Sejsmometr InSightjest współbadaczem FSS i kierownikiem instrumentu VBB. „My dowiedziałem się tak wiele o Marsie z tego instrumentu, a teraz jesteśmy podekscytowani możliwością skierowania tego doświadczenia na tajemnice Księżyca” – powiedział.
Mniejszy sejsmometr zestawu, zwany czujnikiem krótkiego okresu (ang. Short Period Sensor, w skrócie SP), został zbudowany przez firmę Kinemetrics w Pasadenie w Kalifornii we współpracy z Uniwersytet Oksfordzki i Imperial College w Londynie. Urządzenie w kształcie krążka mierzy ruch w trzech kierunkach za pomocą czujników wyrytych w trzech kwadratowych krzemowych chipach, każdy o szerokości około 1 cala (25 milimetrów).
Montaż i testowanie pakietu sejsmicznego
Ładunek FSS zebrano w JPL w ciągu ostatniego roku. W ostatnich tygodniach przeszła rygorystyczne testy środowiskowe w próżni i ekstremalnych temperaturach symulujących przestrzeń kosmiczną, a także silne wstrząsy imitujące ruch rakiety podczas startu.
„Zespół JPL od początku był podekscytowany faktem, że lecimy na Księżyc z naszymi francuskimi kolegami” – powiedział Ed Miller, kierownik projektu FSS z JPL i, podobnie jak Panning i Lognonné, weteran misji InSight. „Wspólnie polecieliśmy na Marsa, a teraz będziemy mogli spojrzeć na Księżyc i wiedzieć, że coś tam zbudowaliśmy. To sprawi, że będziemy dumni.”
Więcej o apartamencie sejsmicznym Farside
Zespół sejsmiczny Farside Seismic Suite (FSS), zarządzany przez Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie, oddział Caltech, stanowi znaczący krok w eksploracji Księżyca. Ten ambitny projekt, zaprojektowany, zmontowany i przetestowany przez JPL, jest wspólnym wysiłkiem międzynarodowym i obejmuje najważniejsze komponenty od różnych globalnych partnerów. Francuska agencja kosmiczna CNES wraz z Institut de Physique du Globe de Paris dostarczyła sejsmometr Very Broadband, przy wsparciu Université Paris Cité i CNRS. Tymczasem w ramach współpracy między firmami opracowano czujnik krótkiego okresu Imperial College w LondynieUniwersytet Oksfordzki i zarządzany przez Kinemetrics w Pasadenie. Uniwersytet Michigan dostarczył niezbędny komputer pokładowy, elektronikę mocy i oprogramowanie, uzupełniając ten wyrafinowany pakiet naukowy.
W ramach inicjatywy NASA PRISM (Ładunki i badania badawcze na powierzchni Księżyca), FSS jest finansowany przez Biuro ds. Strategii i Integracji Nauki Eksploracyjnej w ramach Dyrekcji Misji Naukowych NASA. Zarządzanie programem zapewnia Biuro Programu Misji Planetarnych w Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla należącym do NASA. Zestaw ma wylądować na powierzchni Księżyca w ramach nadchodzącej misji w ramach inicjatywy NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS), której celem jest dostarczenie bezprecedensowych danych sejsmicznych z niewidocznej strony Księżyca – regionu nigdy wcześniej nie badanego sejsmicznie.
