Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
В феврале 2024 года миссия IM-1 компании Intuitive Machines отправится в южный полярный регион Луны в рамках инициативы NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Эта миссия является частью постоянных усилий CLPS по снижению стоимости научных исследований и демонстраций технологий на Луне и сделать их более рутинными в преддверии высадки «Артемиды» в конце этого десятилетия.
Среди исследований, предоставленных НАСА на борту IM-1, будет прибор, предназначенный для наблюдения за поверхностной средой Луны на радиочастотах, чтобы определить, как естественная и антропогенная деятельность вблизи поверхности взаимодействует с проводимой там наукой и может помешать ей.
Прибор называется «Радиоволновое наблюдение на лунной поверхности фотоэлектронной оболочки» (РОЛСЭС) и предназначен для изучения динамической радиоэнергетической среды вблизи лунной поверхности. Он будет запущен на борту посадочного модуля Nova-C компании Intuitive Machines.
Проект создания прибора ROLSES возглавляет доктор Начимутук «Нэт» Гопалсвами из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Гопалсвами описывает конструкцию ROLSES как очень простую систему.
«У нас есть четыре антенны, которые отслеживают любые радиоизлучения, присутствующие на Луне. [radio emissions are a type of light, or electromagnetic radiation, which have the longest wavelength, or distance between peaks in their energy waves]», — сказал Гопалсвами. — Эти антенны очень длинные, около 8 футов (2,5 метра). Но для запуска их упаковывают в небольшую канистру размером около 8 дюймов (21 сантиметр).
Основной целью ROLSES будет учет разнообразия излучений, создаваемых космическими явлениями, а также деятельностью человека на Земле. «Существуют различные виды радиоизлучения», — сказал Гопалсвами. «К ним относится деятельность на Земле, которая создает радиопомехи на поверхности Луны. А еще у нас есть естественные радиоизлучения, исходящие от Юпитера, исходящие от Солнца, даже исходящие от нашей галактики Млечный Путь. Существует даже излучение Земли, которое связано с с полярным сиянием».
Хитрость, как указывает Гопалсвами, заключается в том, что каждый из этих типов радиошума создает свою собственную динамическую спектральную структуру, чем-то похожую на то, как отпечатки пальцев уникальны для каждого человека.
«Спектр каждого события отличается от других», — сказал он. «Поэтому нам легко определить, что исходит от Юпитера, от Ауна или от галактики, что является очень низкочастотным фоновым излучением».
Еще одним источником радиопомех станет сам лунный корабль.
«Очевидно, что у посадочных аппаратов есть механизмы, двигатели и тому подобное; все они будут производить какое-то радиоизлучение, и это также будет записано в спектре», — сказал Гопалсвами. «И они создадут отчетливые особенности, которые покажут, что в этом конкретном месте происходят помехи».
Выявив этот тип помех, ученые смогут разобраться в шуме, который они создают при анализе данных, возвращаемых такими инструментами, как ROLSES. Таким образом, они смогут сосредоточиться на реальных данных, а не на «шуме», создаваемом искусственными процессами.
Четыре антенны ROLSES также установлены на двух разных высотах, а это означает, что, как только они начнут проводить измерения, они смогут предоставить информацию об изменениях в облаке отрицательно заряженных электронов, выбрасываемых с поверхности Луны солнечным светом, и о том, как оно меняется на разных высотах.
«Таким образом, мы можем измерить плотность электронов в зависимости от расстояния до поверхности», — сказал Гопалсвами. «Тогда мы сможем увидеть, как количество электронов уменьшается по мере удаления от поверхности».
Эта информация, отмечает он, будет важна, когда придет время проектировать и строить будущие лунные обсерватории, поскольку необходимо будет учитывать радиочастотные помехи от электронного облака и наземных радиопередатчиков.
Эти радионаблюдения помогут создать то, что Гопалсвами называет библиотекой знаний о лунной среде.
«Таким образом, мы будем знать, находимся ли мы на этой широте, на этой высоте, будет ли у нас такой тип радиации и эмиссионного фона, и мы сможем соответствующим образом спроектировать наше оборудование». Это поможет НАСА в его миссии по возвращению людей на Луну в течение следующего десятилетия и далее, а также в обеспечении устойчивого и долгосрочного присутствия.
ROLSES и IM-1 являются частью инициативы агентства CLPS, которая была разработана с целью создания лунной экономики посредством коммерческих поставок полезной нагрузки, предоставленной НАСА. В рамках CLPS частные компании разного размера и опыта несут ответственность за проектирование посадочных модулей и закупку ракет-носителей, что позволяет НАСА сосредоточить свои усилия на разработке полезной нагрузки инструментов. Когда программа агентства «Артемида» установит присутствие человека на Луне, данные, собранные приборами на борту полетов CLPS, помогут астронавтам проводить больше лунных исследований.
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
