Предстоящая миссия НАСА «Артемида II» должна вернуть астронавтов на Луну не раньше апреля 2026 года. Последний раз астронавты были на Луне в 1972 году во время миссии «Аполлон-17».
«Артемида II» будет использовать систему космического запуска НАСА, которая представляет собой чрезвычайно мощную ракету, которая позволит человеку исследовать космос за пределами земной атмосферы. Экипаж из четырех человек будет путешествовать на космическом корабле «Орион», который агентство запустило вокруг Луны и успешно вернуло во время миссии «Артемида I».
Но до «Артемиды II» НАСА отправит две миссии для исследования поверхности южного полюса Луны в поисках ресурсов, которые могли бы обеспечить полеты человека в космос и сделать возможным новые научные открытия.
Планетарные геологи, такие как я, заинтересованы в данных Лунного Первопроходца, одной из этих двух разведывательных миссий. Данные этой миссии помогут нам понять, как формируется и ведет себя вода на каменистых планетах и лунах.
Начинаем с научных исследований
ПРАЙМ-1, или Эксперимент по добыче льда в полярных ресурсах, будет установлен на лунном корабле. Запуск запланирован на январь 2025 года.
На борту посадочного модуля находятся два прибора: реголит и ледяной бур для исследования новой местности TRIDENT и масс-спектрометр для наблюдения за лунными операциями MSOLO. TRIDENT будет копать на глубину до 3 футов (1 метр) и извлекать образцы лунного грунта, а MSOLO оценит химический состав грунта и содержание воды.
К лунному эксперименту по добыче полезных ископаемых присоединяется Lunar Trailblazer, спутник, запускаемый на той же ракете Falcon 9.
Думайте об этой установке как о многомиллионном спутниковом пуле Uber или о поездке, где несколько миссий используют одну ракету и минимизируют расход топлива, избегая при этом гравитационного притяжения Земли.
Бетани Эльманн, планетолог, является главным исследователем Лунного первопроходца и возглавляет оперативную группу ученых и студентов из кампуса Калифорнийского технологического института. Trailblazer — это небольшая инновационная миссия НАСА по исследованию планет или SIMPLex.
Эти миссии намерены предоставить практический опыт операций с меньшими затратами. Бюджет каждой миссии SIMPLex составляет 55 миллионов долларов США, а у Trailblazer бюджет немного превышает бюджет в 80 миллионов долларов США. Даже сверх бюджета эта миссия будет стоить примерно четверть обычной роботизированной миссии в рамках программы НАСА Discovery. Миссии программы Discovery обычно стоят около 300 миллионов долларов при максимальном бюджете в 500 миллионов долларов.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Создание маленьких, но мощных спутников
Десятилетия исследований и разработок малых спутников, или SmallSats, открыли возможности для Trailblazer. SmallSats проводит весьма специфические измерения и дополняет данные, полученные от других инструментов.
Такие миссии, как TROPICS НАСА, используют сеть небольших спутников для сбора большего количества данных, чем один спутник мог бы сделать в одиночку. Фото: НАСА Прикладные науки.
Несколько малых спутников, работающих вместе в созвездии, могут одновременно выполнять различные измерения для получения изображения поверхности Земли или Луны в высоком разрешении.
Миссии SIMPLex могут использовать эти SmallSats. Поскольку они небольшие и более доступные, они позволяют исследователям изучать вопросы, связанные с более высоким техническим риском. Например, Lunar Trailblazer использует готовые коммерческие детали, чтобы снизить стоимость.
Эти недорогие и рискованные экспериментальные миссии могут помочь геологам лучше понять происхождение Солнечной системы, а также то, из чего она состоит и как она изменилась с течением времени. Lunar Trailblazer сосредоточится конкретно на картографировании Луны.
Краткая хронология открытия воды на Луне
Ученые уже давно очарованы поверхностью нашего ближайшего небесного соседа — Луны. Еще в середине 17 века астрономы ошибочно охарактеризовали древние извержения вулканов как «лунные кобылы», что происходит от латинского слова «моря».
Почти два столетия спустя расчеты астронома Уильяма Пикеринга показали, что на Луне нет атмосферы. Это привело его к выводу, что на поверхности Луны не может быть воды, поскольку эта вода испаряется.
Однако в 1990-х годах миссия НАСА «Клементина» обнаружила воду на Луне. «Клементина» была первой миссией, которая полностью нанесла на карту поверхность Луны, включая лунные полюса. Эти данные в низком разрешении выявили наличие льда в постоянно затененных областях Луны.
Первое обнаружение учёными воды побудило к дальнейшим исследованиям. НАСА запустило Lunar Prospector в 1998 году и Lunar Reconnaissance Orbiter в 2009 году. Индийская организация космических исследований запустила миссию Chandrayaan-1 с прибором Moon Mineralogy Mapper, M3, в 2008 году. M3, хотя и не предназначен для обнаружения жидкой воды, неожиданно это сделал. найдите его в освещенных солнцем областях Луны.
В совокупности эти миссии предоставили карты, показывающие, как водные минералы (минералы, содержащие в своем химическом составе молекулы воды) и ледяная вода распределяются на лунной поверхности, особенно в холодных, темных и постоянно затененных регионах.
Вода может поступать на Луну несколькими разными путями. Фото: Калифорнийский технологический институт/Лунный первопроходец.
Новая миссия, новая наука
Но как меняется температура и физическое состояние воды на Луне от изменений солнечного света и теней кратеров?
Lunar Trailblazer будет содержать два инструмента: Lunar Thermal Mapper, LTM, и эволюцию инструмента M3, Moon Mapper высокого разрешения для летучих веществ и минералов, HVM3.
Прибор LTM будет отображать температуру поверхности, а HVM3 будет измерять, как лунные породы поглощают свет. Эти измерения позволят ему обнаруживать и различать воду в жидкой форме и в форме льда.
В тандеме эти инструменты обеспечат термические и химические измерения водной лунной породы. Они будут измерять воду в разное время лунного дня, который составляет около 29,5 земных дней, чтобы попытаться показать, как химический состав воды меняется в зависимости от времени суток и от того, где она находится на Луне.
Эти результаты покажут исследователям, в какой фазе — твердой или жидкой — находится вода.
Научное значение и что дальше
Существует три основные теории происхождения лунной воды. Это может быть вода, которая хранилась внутри Луны с момента ее образования, в ее мантийном слое. Некоторые геологические процессы, возможно, позволили ему со временем медленно выйти на поверхность.
Или вода могла попасть на астероиды и кометы, которые столкнулись с лунной поверхностью. Возможно, он даже был создан в результате взаимодействия с солнечным ветром, который представляет собой поток частиц, исходящих от Солнца.
Lunar Trailblazer может пролить свет на эти теории и помочь исследователям добиться прогресса в ряде других важных научных вопросов, в том числе о том, как вода ведет себя на скалистых телах, таких как Луна, и смогут ли будущие астронавты ее использовать.
Информация от: Разговором
