Maanzaklamp om naar water op de maan te zoeken

Wanneer dorstige bewoners van een permanente gemeenschap op de maan een slok zoet water nemen dat is binnengebracht vanaf de zuidpool van de maan, zullen ze genieten van de voordelen van een ruimtevaartuig van 30 pond dat bekend staat als de Lunar Flashlight en dat werd geassembleerd en getest in de Georgia Instituut voor Technologie (Georgia Tech). Lunar Flashlight zal krachtige lasers en een ingebouwde spectrometer gebruiken om schaduwrijke kraters op de zuidpool te doorzoeken op sporen van oppervlakte-ijs. Eerdere NASA-missies hebben aangetoond dat de maan in deze gebieden mogelijk bevroren water heeft, en door dicht bij het oppervlak te draaien, kan het ruimtevaartuig locaties identificeren die het waard zijn om door toekomstige missies te worden onderzocht.

Lunar Flashlight is ontwikkeld door een team van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA's Goddard Space Flight Center (GSFC), de University of California, Los Angeles (UCLA), Georgia Tech en NASA's Marshall Space Flight Center (MSFC).

Onderzoekers van de School of Aerospace Engineering van Georgia Tech werkten samen met MSFC om het voortstuwingssysteem van het ruimtevaartuig te ontwikkelen - een nieuwe technologie die gebruikmaakt van een verbeterd milieuvriendelijk drijfgas - en werkten samen met het Georgia Tech Research Institute (GTRI) om de Lunar Flashlight in een set van unieke faciliteiten in Atlanta.

Naast het bestuderen van het ijs van de maan, zal Lunar Flashlight aantonen dat kleine ruimtevaartuigen grote capaciteiten kunnen hebben. Het zal de eerste CubeSat zijn die een groen monopropellant-voortstuwingssysteem gebruikt voor orbitale inbrenging bij de maan - en om van positie te veranderen voor het richten van zijn instrumenten, het terugzenden van gegevens naar de aarde en het verzamelen van zonlicht om zijn operaties aan te drijven. De CubeSat, die ongeveer zo groot is als een desktopcomputer, zal ook de eerste zijn die actieve laserspectroscopie gebruikt om het maanoppervlak te verkennen.

Tot nu toe hebben CubeSats - genoemd naar hun gebruik van kubische modules van standaardformaat - meestal taken op zich genomen in een baan om de aarde en hadden ze geen krachtige voortstuwingssystemen nodig. Lunar Flashlight zal helpen aantonen dat kleine en relatief goedkope ruimtevaartuigen belangrijke ruimtemissies kunnen uitvoeren die voorheen waren voorbehouden aan grotere voertuigen.

Lunar Flashlight draagt ​​vier krachtige nabij-infraroodlasers die op verschillende golflengten in het nabij-infraroodspectrum werken. De lasers zullen worden gericht op beschaduwde gebieden van kraters en zullen in volgorde werken om locaties te verlichten waar mogelijk ijs is afgezet en beschermd tegen smelten. Water in de vorm van ijs zal het laserlicht absorberen, terwijl droge maangrond - bekend als regoliet - de stralen terugkaatst naar de spectrometer van het ruimtevaartuig.

"Door het teruggekeerde licht te bestuderen, zal het systeem ons vertellen of er waterijs aanwezig is in deze permanent beschaduwde gebieden", zegt Jud Ready, hoofdonderzoeksingenieur bij GTRI en hoofdonderzoeker van het Lunar Flashlight-project bij Georgia Tech. Het wetenschappelijke team van Lunar Flashlight zal de metingen van de CubeSat interpreteren, samen met datasets die zijn verzameld door andere ruimtevaartuigen om de overvloed en verspreiding van maanijsafzettingen beter te begrijpen.

De lasers worden aangedreven door een grote lithium-ionbatterij die wordt opgeladen door de vier zonnepanelen op het ruimtevaartuig. De lasers, spectrometer en batterij nemen ongeveer een derde van het totale volume van de Lunar Flashlight in beslag.

Gegevens van de zoektocht naar ijs zullen naar NASA's Deep Space Network worden gestraald door een radiozender die vergelijkbaar is met die van andere NASA-missies. De radio zal ook opdrachten ontvangen die naar het ruimtevaartuig worden gestuurd van controllers op aarde; vanwege de tijd die nodig is om signalen naar de maan te verzenden, worden de commando's opgeslagen en op specifieke tijden uitgevoerd. De gegevens komen in het controlecentrum voor missieoperaties van Georgia Tech, gelegen in de School of Aerospace Engineering, en worden doorgestuurd naar UCLA voor analyse en archivering in het NASA Planetary Data System. Ruimtevaartuigcontrollers bij Georgia Tech zullen de signalen controleren om ervoor te zorgen dat Lunar Flashlight werkt zoals bedoeld.

Het doel van Lunar Flashlight is om een ​​van NASA's strategische kennislacunes aan te pakken:het begrijpen van de samenstelling, hoeveelheid, distributie en vorm van water en waterionen - zoals hydroxyl (OH) - in koude maanplekken die bekend staan ​​als 'koude vallen'. Eerdere NASA-maan-orbiters en andere missies hebben potentiële waterijsafzettingen op hoge breedtegraden op de maan gedetecteerd. Lunar Flashlight zal een handvol van die afzettingen in kaart brengen met ruimtelijke resoluties van één tot twee kilometer, wat aanzienlijk meer details oplevert dan eerdere missies. Naast het bevestigen van het bestaan ​​van het bevroren water, zal Lunar Flashlight informatie verschaffen die kan helpen bepalen waar toekomstige missies kunnen landen om het water te bemonsteren en het mogelijke gebruik door mensen te evalueren.

Het gebruik van de eigen waterbronnen van de maan voor het ondersteunen van menselijk leven en het produceren van brandstof zou de kosten van het in stand houden van permanente maangemeenschappen kunnen verlagen door te verminderen hoeveel materiaal er vanaf de aarde moet worden gelanceerd. Naast water hoopt NASA maanmaterialen te gebruiken om zuurstof en drijfgas te maken voor het lanceren van retourvluchten.