Una pequeña nave espacial está lista para emprender un gran trabajo: iluminar el hielo de agua en el polo sur de la Luna.
Lunar Flashlight es un satélite cúbico del tamaño de un maletín, que se lanzará el 1 de diciembre en un cohete SpaceX Falcon 9, compartiendo un viaje con Hakuto-R Mission to the Moon.
La pequeña nave espacial de 14 kg (30 lb) utilizará láseres de infrarrojo cercano y un espectrómetro a bordo para mapear las regiones permanentemente sombreadas cerca del polo sur de la Luna, donde podría haber depósitos de agua helada.
“Si vamos a tener humanos en la Luna”, dijo Barbara Cohen, investigadora principal de Lunar Flashlight, “necesitarán agua para beber, respirar y combustible para cohetes. Pero es mucho más barato vivir de la tierra que llevar toda esa agua contigo”.
Varias misiones anteriores han encontrado evidencia de hielo de agua en los polos de la Luna, incluido Lunar Prospector, Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) y Lunar Reconnaissance Orbiter. Además, otras observaciones han proporcionado muchas líneas de evidencia de depósitos de hielo de aguas profundas en las regiones permanentemente sombreadas en ambos polos lunares.
Cohen le dijo a Universe Today que Lunar Flashlight buscará cantidades de hielo «operativamente útiles», lo que significa suficiente hielo de agua dentro de los cráteres o incrustado en el regolito que podría ser fácilmente extraído por futuros rovers o exploradores lunares.
Lunar Flashlight tiene solo un instrumento, un reflectómetro de cuatro láseres que utiliza un haz infrarrojo de baja potencia para iluminar las regiones permanentemente sombreadas en los cráteres polares. El espectrómetro puede distinguir entre regolito seco y hielo de agua, ya que la luz reflejada desde la superficie lunar permitirá que la nave espacial detecte bandas de absorción de hielo de agua en el infrarrojo cercano.
«Las longitudes de onda infrarrojas son absorbidas por el agua», explicó Cohen, «por lo que si el agua se congela allí, obtendremos menos fotones de los que enviamos».
Al repetir estas mediciones en múltiples puntos y en múltiples órbitas, el equipo de Lunar Flashlight podrá crear un mapa de concentración de hielo superficial. Este método podría permitirle a la NASA no solo encontrar depósitos de hielo, sino también potencialmente determinar qué tan grandes son, ya que una mayor absorción podría indicar más agua. Cohen dijo que los datos que obtienen se pueden correlacionar con datos de misiones anteriores para ayudar a guiar a futuros rovers y humanos a dónde encontrar el hielo de agua.
Esa es una gran tarea para una nave espacial tan pequeña, y Cohen dijo que tener una huella tan pequeña para trabajar fue un desafío en la construcción de la nave espacial.
“Tener una nave espacial de 14 kilogramos significa que tienes que encoger muchas cosas”, dijo Cohen. “Pero también significa que debe ser innovador sobre lo que está incluyendo y lo que no. Eso significa que solo podíamos tener un instrumento, ya que no teníamos espacio para más. Pero es un gran instrumento y es la primera vez que se realizará espectroscopía láser activa en la Luna”.
También tuvieron que hacer que su nave espacial requiera muy poca energía, ya que no hay espacio para muchas baterías.
“Nuestros láseres tienen una intensidad similar a la de un puntero láser”, explicó Cohen. «Tal baja potencia significa que necesitamos estar muy cerca de la superficie lunar, a unos 15-20 kilómetros de distancia».
Incluso un satélite de tamaño completo con mucho combustible tendría dificultades para mantener una órbita tan baja, por lo que Lunar Flashlight utilizará una órbita innovadora llamada órbita de halo casi rectilínea. Esta es la misma órbita que está siendo utilizada actualmente por el CAPSTONE (Experimento de Navegación y Operaciones de Tecnología del Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar) del tamaño de un horno de microondas, que está realizando pruebas para asegurarse de que esta órbita lunar única sea realmente estable. Se ha propuesto la misma órbita para el futuro Lunar Gateway de la NASA. Esta órbita de halo casi rectilínea lo llevará a 70 000 km (42 000 millas) de la Luna en su punto más distante y, en su aproximación más cercana, el satélite rozará la superficie de la Luna, acercándose a 15 km (9 millas) por encima de la Luna. polo sur lunar.
«Esta órbita nos permite acercarnos mucho, mucho a la superficie cuando queremos hacer las mediciones y luego alejarnos mucho como medida de ahorro de energía para el resto de la órbita», dijo Cohen, y agregó que su equipo definitivamente se mantiene un ojo en cómo van las cosas para CAPSTONE.
Para la misión principal, Lunar Flashlight obtendrá aproximadamente 10 pases de la Luna, dependiendo de la cantidad de combustible que tengan.
“Tenemos una misión principal de ocho meses, pero depende del combustible”, dijo Cohen. Aproximadamente 50 minutos después del lanzamiento, Lunar Flashlight se expulsará de la segunda etapa del cohete Falcon 9. “Cuando somos expulsados, la nave espacial caerá y necesitamos usar combustible para entrar en la órbita correcta. Con un tanque de combustible tan pequeño, no tenemos una gran cantidad de margen”.
Lunar Flashlight se considera una misión de demostración de tecnología, ya que está probando varias novedades tecnológicas, incluido el primer uso del reflectómetro láser para buscar hielo de agua y la primera misión planetaria CubeSat en usar propulsión «verde», un propulsor que es menos tóxico. y más seguro que la hidracina, un propulsor común utilizado por las naves espaciales.
Otro aspecto único es que el «control de la misión» de la nave espacial se encuentra en Georgia Tech y contará con un grupo de 14 operadores: ocho estudiantes graduados y seis estudiantes universitarios.
“Estos estudiantes ayudaron a armar esta nave espacial, escribieron todos los guiones, estarán haciendo el enlace ascendente y descendente, ellos son los que realmente controlan la nave espacial. Ha sido muy gratificante ver un nivel tan significativo de participación de los estudiantes, y van a conocer los entresijos de la operación de una nave espacial. Solo sabes que esos estudiantes tendrán carreras increíbles”.
Ha habido algunos retrasos antes del lanzamiento de Lunar Flashlight y la misión Hakuto-R de Japón, pero la hora de lanzamiento ahora está fijada para el jueves 1 de diciembre a las 3:37 am ET desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida.
Para más detalles sobre la misión, ver el sitio web de Georgia Tech y este artículo de JPL.
