Chociaż naukowcy wiedzą, że na Księżycu znajduje się woda, jej dokładne położenie i formy pozostają w dużej mierze nieznane. Przecieranie szlaków NASA misja przyniesie kilka odpowiedzi.
Misja NASA Lunar Trailblazer, której celem jest mapowanie i badanie wody na Księżycu, wykorzysta innowacyjne instrumenty do badania dynamiki wód powierzchniowych i wspierania przyszłych kolonii na Księżycu, dostarczając istotnych danych na temat potencjalnych źródeł wody, które można przekształcić w tlen lub paliwo.
Odkrywanie tajemnic Księżyca: misja NASA Trailblazer
Kiedy w przyszłym roku należąca do NASA sonda Lunar Trailblazer zacznie krążyć wokół Księżyca, zmierzy się z długoletnią zagadką: gdzie dokładnie znajduje się woda na Księżycu? Dowody sugerują, że woda może występować nawet na obszarach, gdzie temperatury powierzchni osiągają ekstremalne temperatury, a naukowcy uważają, że może ona występować również w postaci lodu powierzchniowego w trwale zacienionych kraterach – obszarach nietkniętych światłem słonecznym od miliardów lat. Pomimo tych wskazówek ostateczne odpowiedzi pozostają nieuchwytne, a zrozumienie Cykl wodny Księżyca w całości pozostaje poważnym wyzwaniem.
I tu z pomocą przychodzi Lunar Trailblazer. Zarządzane przez Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL) i kierowany przez Caltech w Pasadenie w Kalifornii, ten mały satelita będzie mapował wody powierzchniowe Księżyca z niespotykaną dotąd szczegółowością. Będzie śledzić obfitość, lokalizację, formę i zmiany wody w czasie, dostarczając informacji kluczowych dla rozwiązania zagadki wody księżycowej.
„Wykonywanie pomiarów o wysokiej rozdzielczości rodzaju i ilości wody księżycowej pomoże nam zrozumieć obieg wody na Księżycu i dostarczy wskazówek do innych pytań, na przykład jak i kiedy Ziemia zdobyła wodę” – powiedziała Bethany Ehlmann, główna badaczka ds. Księżycowy pionier w Caltech. „Ale zrozumienie inwentarza wody księżycowej jest również ważne, jeśli mamy zapewnić trwałą obecność ludzi i robotów na Księżycu i poza nim”.
Odkrywanie lodu księżycowego: przyszłe możliwości naukowe
Przyszli odkrywcy będą mogli przetwarzać księżycowy lód w celu wytworzenia oddychającego tlenu, a nawet paliwa. Mogli także prowadzić naukę. Wykorzystując informacje z Lunar Trailblazer, w przyszłych badaniach naukowych prowadzonych z udziałem ludzi lub robotów możliwe będzie pobranie próbek lodu do późniejszych badań w celu ustalenia, skąd wzięła się woda. Na przykład obecność amoniaku w próbkach lodu może wskazywać, że woda pochodziła z komet; Z drugiej strony siarka może wykazać, że została wypuszczona na powierzchnię z wnętrza Księżyca, gdy Księżyc był młody i aktywny wulkanicznie.
„W przyszłości naukowcy będą mogli analizować lód we wnętrzach trwale zacienionych kraterów, aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu wody na Księżycu” – powiedziała Rachel Klima, zastępca głównego badacza Lunar Trailblazer w Johns Hopkins Applied Physics Laboratory w Laurel w stanie Maryland . „Tak jak rdzeń lodowy na Ziemi może ujawnić starożytną historię składu atmosfery naszej planety, tak ten dziewiczy lód księżycowy może dostarczyć wskazówek, skąd wzięła się ta woda oraz jak i kiedy tam dotarła”.
Z naukowego punktu widzenia ważne jest również zrozumienie, czy cząsteczki wody poruszają się swobodnie po powierzchni Księżyca, czy też są uwięzione w skale. Cząsteczki wody mogą przemieszczać się z mroźnych „zimnych pułapek” do innych miejsc przez cały dzień księżycowy. Szron podgrzewany przez Słońce sublimuje (przemienia się ze stałego lodu w gaz bez przechodzenia przez fazę ciekłą), umożliwiając cząsteczkom przemieszczanie się w postaci gazu do innych zimnych miejsc, gdzie mogą tworzyć nowy szron, gdy Słońce przemieszcza się nad głową. Wiedza o tym, jak woda porusza się na Księżycu, może również dostarczyć nowych informacji na temat obiegów wody na innych ciałach pozbawionych powietrza, takich jak asteroidy
Pionierskie instrumenty: HVM3 i LTM
Dwa instrumenty naukowe znajdujące się na pokładzie statku kosmicznego pomogą odkryć te tajemnice: wysokiej rozdzielczości narzędzie do mapowania substancji lotnych i minerałów (HVM3) spektrometr w podczerwieni i wielospektralny obraz w podczerwieni Lunar Thermal Mapper (LTM).
Opracowany przez JPL, HVM3 wykryje i zmapuje widmowe odciski palców, czyli długości fal odbitego światła słonecznego, minerałów i różnych form wody na powierzchni Księżyca. Spektrometr może wykorzystać słabe światło odbite od ścian kraterów, aby zobaczyć dno nawet stale zacienionych kraterów.
Instrument LTM, który został zbudowany przez Uniwersytet Oksfordzki i finansowany przez Brytyjską Agencję Kosmiczną, sporządzi mapę minerałów i właściwości termicznych tego samego księżycowego krajobrazu. Razem stworzą obraz obfitości, lokalizacji i formy wody, śledząc jednocześnie zmiany jej rozmieszczenia w czasie.
Droga przed nami: testowanie i uruchomienie
„Instrument LTM precyzyjnie odwzorowuje temperaturę powierzchni Księżyca, podczas gdy HVM3 instrument szuka sygnatury widmowej cząsteczek wody” – powiedział Neil Bowles, naukowiec zajmujący się instrumentami w LTM na Uniwersytecie Oksfordzkim. „Obydwa instrumenty pozwolą nam zrozumieć, jak temperatura powierzchni wpływa na wodę, poszerzając naszą wiedzę na temat obecności i rozmieszczenia tych cząsteczek na Księżycu”.
Ważący zaledwie 200 kilogramów i mierzący 3,5 metra szerokości po całkowitym rozłożeniu paneli słonecznych Lunar Trailblazer będzie okrążał Księżyc w odległości około 100 kilometrów od powierzchni. Misja została wybrana w ramach programu NASA SIMPLEx (Small Innovative Missions for Planetary Exploration) w 2019 roku i odbędzie się w tym samym czasie, co dostawa Intuitive Machines-2 na Księżyc w ramach inicjatywy NASA Commercial Lunar Payload Services. Lunar Trailblazer przeszedł krytyczny przegląd gotowości operacyjnej na początku października w Caltech, po ukończeniu testów środowiskowych w sierpniu w Lockheed Martin Space w Littleton w Kolorado, gdzie został zmontowany.
Orbiter i jego instrumenty naukowe są obecnie poddawane testom oprogramowania systemu lotu, które symuluje kluczowe aspekty startu, manewrów i misji naukowej na orbicie wokół Księżyca. W tym samym czasie zespół operacyjny kierowany przez IPAC w Caltech prowadzi testy symulujące dowodzenie, komunikację z siecią Deep Space Network NASA i nawigację.
Więcej o Lunar Trailblazer
Lunar Trailblazer to misja NASA, której celem jest badanie i mapowanie wody na Księżycu. Misja, zarządzana przez Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) NASA i kierowana przez Caltech, ma na celu pogłębienie naszej wiedzy na temat obiegu wody na Księżycu, badając zarówno obfitość, jak i rozmieszczenie księżycowej wody. JPL zapewnia krytyczne wsparcie, w tym inżynierię systemów, zapewnienie misji i instrument HVM3, a także projektowanie misji i nawigację. Operacje misji odbywają się w centrum IPAC firmy Caltech, a za statek kosmiczny i integrację systemu lotu odpowiada Lockheed Martin Space.
W ramach inicjatywy NASA SIMPLEx (Small Innovative Missions for Planetary Exploration), Lunar Trailblazer jest nadzorowany przez Biuro Programu Misji Planetarnych w Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla NASA i finansowany w ramach programu Discovery Programu NASA. Program ten, koordynowany przez Dyrekcję Misji Naukowych NASA, ułatwia misje kosmiczne, które przyspieszają badania i eksplorację planet. Odkrycia Lunar Trailblazer wniosą cenne informacje nie tylko do przyszłych misji na Księżyc, ale także do zrozumienia cykli wodnych na pozbawionych powietrza ciałach niebieskich.
