Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Wiemy już dzisiaj, że pod warstwą księżycowego regolitu, czyli pyłu i rozdrobnionej skały, znaleźć można wodę w postaci lodu. Badacze Księżyca podejrzewają też, że największe zagłębienia księżycowych kraterów pokrywa stała warstwa wodnego szronu. Żeby się o tym przekonać, NASA przygotowuje do startu satelitę badawczą, nie większą niż zwykła walizka. Lunar Flashlight, zwany też SmallSat, wysłany będzie w okolice bieguna południowego Księżyca, aby za pomocą technik laserowych zajrzeć w głąb najciemniejszych kraterów i odkryć przed nami ich tajemnice. Satelita ma być wysłany na pokładzie rakiety SpaceX Falcon 9 w połowie listopada (2022). Dotarcie w odpowiednie miejsce, ustawienie się i rozpoczęcie badań ma zająć około trzech miesięcy.

– Lunar Flashlight będzie szukał lodu na powierzchni Księżyca w miejscach, do których nikt i nic innego nie potrafiło dotąd zajrzeć – mówi John Baker, kierownik projektu w NASA Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii.

Nowe technologie w podróży

Projektując misję, inżynierowie Jet Propulsion Laboratory musieli odpowiedzieć na dwa wyzwania: jak umożliwić urządzeniu zbliżanie się na niewielką odległość do powierzchni Księżyca, by badania były skuteczne i jak równocześnie zapewnić dość energii satelicie tak niewielkiemu, a więc mającemu niewiele miejsca na paliwo. Odpowiedzią okazało się wykorzystanie orbity w kształcie halo. Podczas lotu satelita – sterowana przez ziemskiego nawigatora – minie najpierw Księżyc, a potem, wykorzystując ziemską i księżycową grawitację, stopniowo będzie wchodzić na odpowiednią orbitę. Taka orbita halo opiera się właśnie na siłach grawitacyjnych dwóch ciał i umożliwia przemieszczanie się satelity w sposób stabilny i prosty, a jednocześnie mniej zależny od grawitacji ciała, które ma badać, czyli w tym przypadku Księżyca. Krążąc nad biegunem południowym Lunar Flashlight będzie przemieszczał się w zmiennej odległości od 70 tysięcy kilometrów do jedynie 15 kilometrów ponad powierzchnią Księżyca. Jednocześnie, urządzenie przemieszczające się po orbicie halo zużywa znacznie mniej energii niż urządzenia przemieszczające się po zwykłej orbicie.

Lunar Flashlight będzie wyposażony w nowy, bardziej „zielony” rodzaj paliwa. Zamiast typowej dla takich statków hydrazyny, satelita będzie miała na pokładzie związek nazywany przez badaczy monoproplentem, bezpieczniejszy w transporcie i przechowywaniu, a przy spalaniu posługujący się katalizatorem, a nie utleniaczem, i dzięki temu mniej narażony na potencjalne eksplozje.

Nowe technologie w badaniu

SmallSat po raz pierwszy wykorzysta technologię opartą o czterolaserowy reflektometr. Reflektometr działa w bliskiej podczerwieni, której fale są bardzo dobrze absorbowane przez wodę. Kiedy więc laser trafi na czystą skalną powierzchnię, odbije się i wróci do urządzenia, sygnalizując brak wody. Jeżeli natomiast światło zostanie pochłonięte, będzie to sygnał, że zaciemnione kratery rzeczywiście zawierają wodę. Ilość wody będzie wprost proporcjonalna do ilości zaabsorbowanego światła.

Skąd właściwie wzięła się woda na Księżycu? Cząsteczki wody pochodzą z planetoid i komet, które przelatywały w pobliżu Księżyca i czasem w niego uderzały. Woda mogła też powstawać w reakcji regolitu z wiatrem słonecznym. Z biegiem czasu takie cząsteczki mogły gromadzić się w postaci lodu w mroźnych zakamarkach.

Nie wiemy zbyt wiele o tym, jak dużo jest wody na naszym naturalnym satelicie. Badacze po raz pierwszy podejmują się poszukiwań tego cennego materiału na Księżycu na tak dużą skalę. Kiedy badania przeprowadzone przez Lunar Flashlight skorelowane zostaną z innymi danymi, będzie można ustalić, czy zasoby wody są na tyle obfite, żeby przyszli odkrywcy i badacze mogli je wykorzystać.

Za naukowe próby i wnioski wynikające z projektu odpowiedzialny jest zespół Barbary Cohen z Goddard Space Flight Center NASA. Obok poruszania się na orbicie halo i pytań na temat obfitości wody na Księżycu interesuje ich pytanie bardziej ogólne – jak to w ogóle się dzieje, że lotne cząsteczki, takie jak woda, przemieszczają się z miejsca na miejsce i w określonych lokalizacjach osiadają i się gromadzą? Jak zawsze więc, misja NASA ma nie tylko konkretny, jednorazowy cel odkrywczy, ale jest też częścią wielkiego rozwoju i otwiera nas na pytania i problemy, które pozwolą w przyszłości na kolejne etapy eksploracji kosmosu.

Przygotowano na podstawie artykułu NASA’s Lunar Flashlight Ready to Search for the Moon’s Water Ice opublikowanego na portalu NASA Jet Propulsion Laboratory.