Лунный первопроходец
| Тип миссии | Лунное картографирование |
|---|---|
| Оператор | НАСА |
| Веб-сайт | первопроходец |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Лунный первопроходец |
| Тип космического корабля | Маленький спутник |
| Производитель | Локхид Мартин |
| Стартовая масса | 200 кг [1] |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | IV квартал 2024 г. (планируется) [2] |
| Ракета | Сокол 9 Блок 5 |
| Запуск сайта | Кеннеди , LC-39A |
| Подрядчик | SpaceX |
| Лунный орбитальный аппарат | |
Lunar Trailblazer — это запланированный небольшой лунный орбитальный аппарат (класс D), входящий в программу НАСА SIMPLex, который будет обнаруживать и картировать воду на поверхности Луны, чтобы определить, как ее форма, количество и местоположение связаны с геологией. [3] Его миссия — помочь в понимании лунной воды и круговорота воды на Луне. Lunar Trailblazer в настоящее время планируется запустить в 2024 году в качестве вторичной полезной нагрузки миссии IM-2 . [4] Главным исследователем (PI) миссии является Бетани Эльманн , профессор Калифорнийского технологического института. [5]
Миссия
[ редактировать ]Lunar Trailblazer был выбран для участия в программе НАСА SIMPLex (Малые инновационные миссии по исследованию планет) в 2019 году. Цель запланированной миссии — использовать небольшой спутник для составления карты воды на Луне. [6]
Миссия преследует четыре научные цели: [3]
- измерить и составить карту количества, местоположения и формы ( гидроксила , H 2 O или льда) лунной воды и определить любую корреляцию с широтой и составом поверхности.
- изучить временную изменчивость лунной воды на освещенных солнцем участках Луны.
- определить форму, количество и расположение лунной воды в постоянно затененных частях Луны.
- изучить, как изменения температуры поверхности влияют на концентрацию воды и льда [7]
Кроме того, космический корабль будет искать хорошие места для будущих посадок на Луну.
Запуск
[ редактировать ]Как и другие миссии SIMPLex НАСА, Lunar Trailblazer будет запускаться совместно с другой миссией НАСА или коммерческой миссией. По состоянию на июль 2023 года планируется запустить его в качестве вторичной полезной нагрузки в Intuitive Machines в 2024 году. миссии IM-2 компании [4] Первоначально его планировалось запустить по протоколу IMAP в 2025 году, но НАСА нашла другую возможность совместного использования, поскольку запуск космического корабля планировалось завершить в 2022 году.
Орбита
[ редактировать ]Lunar Trailblazer будет вращаться вокруг Луны по полярной орбите длиной 100 км. Он будет изучать воду на Луне с помощью двух своих научных инструментов. [5]
Научная основа
[ редактировать ]Незащищенные от космического вакуума лунные ландшафты подвергаются полному солнечному освещению в течение примерно двух недель и полной темноте еще две недели. Лунный день — один полный оборот — равен примерно двадцати восьми земным суткам. Вдобавок к суровости этой поверхностной среды , на Луне почти нет ни атмосферы , ни магнитосферы, которые могли бы защитить ее от солнечного излучения. Таким образом, лунная поверхность испытывает резкие перепады температуры каждый день и ночь. Днем температура вблизи экватора значительно выше точки кипения, до 400 К или 260 °F. [8] Ночью в этих широтах температура достигает намного ниже нуля ( максимум около 170 K/-150 °F ). Ожидается, что любая вода, которая достигнет поверхности ночью, выкипит в течение дня или быстро испарится при низком давлении.
На Луне нет осадков, но есть и другие способы доставки воды на поверхность: удары микрометеоритов могут переносить воду из космоса или выкапывать воду из-под поверхности, и потенциально вода может создаваться непосредственно на поверхностных минералах за счет Имплантация водорода из солнечного ветра . [9] Тем не менее, до недавнего времени ученые не ожидали присутствия воды на большей части поверхности Луны.
В 1998 году Фельдман и др. [10] показали, что водяной лед может присутствовать в постоянно затененных кратерах на полюсах Луны. Они обнаружили присутствие водорода в верхних полуметре (1,5 фута) лунной поверхности, что, скорее всего, свидетельствовало о наличии водяного льда. Это открытие обсуждалось в научном сообществе, поскольку миссии по изучению лунной поверхности сокращались, а дальнейшие данные были недоступны — до тех пор, пока в 2009 году LCROSS (Спутник наблюдения и зондирования лунного кратера) не выбросил за борт один из своих пустых баков с топливом в результате контролируемого столкновения, чтобы ударить о область Луны, находящаяся в постоянной тени, для проверки наличия льда. Когда танк врезался, он создал шлейф, который наблюдали как LRO (Лунный разведывательный орбитальный аппарат), так и космический корабль LCROSS, а также телескопы на Земле. Из наблюдаемого шлейфа было получено огромное количество данных, включая следы водяного льда и других летучих веществ. [11]
Также в 2009 году исследователи просматривали данные трех отдельных космических аппаратов — Чандраяан-1 , [12] Глубокий удар , [13] и Кассини [14] — извлекли следы гидратации по всей лунной поверхности. Это стало неожиданностью для лунного научного сообщества, особенно потому, что это означало, что вода может присутствовать на раскаленных, освещенных солнцем участках Луны. Однако инструменты, собирающие спектральные данные , не были предназначены для поиска воды и не имели достаточного разрешения в 3-микронном диапазоне инфракрасного света, чтобы исследователи могли различать особенности поглощения гидроксила (OH), H 2 O, и водяной лед. Приборы Lunar Trailblazer специально разработаны для обнаружения и различения этих трех форм воды. [15]
Космический корабль
[ редактировать ]Космический корабль Lunar Trailblazer будет построен и испытан компанией Lockheed Martin . Он будет использовать две развертываемые солнечные батареи мощностью 280 Вт и химическую двигательную установку. С полностью выдвинутыми солнечными панелями его длина составит 3,5 метра. Космический корабль будет весить 200 кг. Космический корабль оснащен двумя научными приборами: картографом летучих веществ и минералов высокого разрешения (HVM). 3 ) и Лунный тепловизионный картограф (LTM). ХВМ 3 предоставляется JPL ; LTM предоставляется Оксфордским университетом . [3]
Научная полезная нагрузка
[ редактировать ]На спутнике Lunar Trailblazer имеются два научных прибора общим весом 20 кг. Картограф Луны с высоким разрешением для летучих веществ и минералов (HVM 3 ) соберет и нанесет на карту коротковолновые инфракрасные спектральные данные лунной поверхности. Одновременно Lunar Thermal Mapper (LTM) будет получать данные в средневолновом инфракрасном диапазоне. [3] Вместе два инструмента создадут одновременную карту поверхностного минерального состава, температуры и форм лунной воды. [16] каждый из них измеряет не менее тысячи целей на поверхности Луны в течение годовой основной миссии спутника. [17]
Картограф Луны с высоким разрешением и минералами (HVM) 3 )
[ редактировать ]ХВМ 3 Инструмент был разработан в рамках программы «Созревание инструментов для исследования солнечной системы» (MatISSE) и производится Лабораторией реактивного движения . [3] Это коротковолновый инфракрасный спектрометр, основанный на конструкции М. 3 инструмент, который был одним из инструментов, впервые обнаруживших доказательства гидратации в освещенных солнцем регионах Луны. [17] ХВМ 3 имеет спектральный диапазон от 0,6 до 3,6 микрон — он предназначен для работы с высокой чувствительностью (разрешение 10 нм) прямо в центре ключевой области длин волн воды в инфракрасном свете (от 2,5 до 3,5 микрон) с достаточно высоким спектральным разрешением, чтобы различать формы воды. [17] [3] Каждый пиксель изображения из HVM 3 покроет 50–90 метров лунной поверхности. [3]
Лунный тепловизионный картограф (LTM)
[ редактировать ]Прибор LTM разрабатывается и изготавливается Оксфордским университетом . [3] Благодаря одиннадцати узким каналам размером от семи до десяти микрон и разрешению менее 0,5 микрона он получает мультиспектральные изображения, позволяющие охарактеризовать растяжение Si-O в силикатах и определить минералогический состав. [3] В то же время, используя четыре широкополосных канала от 6 до 100 микрон, он определяет температуру поверхности с точностью 5K (9 °F/5 °C) в диапазоне 110–400K (от –262 до 260 °F/). от -163 до 126 °С). [3] [18] Размер пикселя LTM составляет 40–70 метров. [3]
См. также
[ редактировать ]
- Список миссий на Луну
- LunaH-Map — аналогичная миссия, также являющаяся частью программы SIMPLex.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Добраться до Луны» . Лунный первопроходец Калифорнийского технологического института. Архивировано из оригинала 8 октября 2021 года . Проверено 10 октября 2021 г.
- ^ Фауст, Джефф (13 февраля 2024 г.). «Intuitive Machines готова к запуску своего первого лунного корабля» . Космические новости . Проверено 17 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Эльманн, Б.Л. «Лунный первопроходец: новаторский малый спутник для исследования лунной воды и лунной геологии» (PDF) . Научная конференция по Луне и планетам 2022 . Лунно-планетарный институт . Проверено 16 апреля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б «Сокол 9 Блок 5 — ПРАЙМ-1 (ИМ-2)» . Следующий космический полет . 4 июля 2023 г. Проверено 8 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Миссия лунного первопроходца под руководством Калифорнийского технологического института одобрила начало окончательного проектирования и строительства - Пасадена сейчас» . www.pasadenanow.com . Проверено 21 января 2022 г.
- ^ Фауст, Джефф (26 марта 2021 г.). «НАСА ожидает более раннего запуска миссии малого спутника на лунной орбите» . Космические новости . Проверено 5 января 2022 г.
- ^ Леонард Дэвид (5 октября 2020 г.). «У крошечных космических кораблей, направляющихся на Луну, очень большие цели» . Space.com . Проверено 21 января 2022 г.
- ^ Пейдж, Дэвид. "Наука" . прорицатель . Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ Тейлор, Дж. Джеффри (12 июля 2019 г.). «Рецепт получения H2O в лунном реголите: имплантация водорода и тепла солнечного ветра с помощью микрометеоритов» . ПСРД . Гавайский университет . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ Фельдман, WC; Морис, С.; Биндер, AB; Барраклаф, БЛ; Эльфик, РЦ; Лоуренс, ди-джей (4 сентября 1998 г.). «Потоки быстрых и эпитепловых нейтронов от Lunar Prospector: свидетельства наличия водяного льда на лунных полюсах». Наука . 281 (5382): 1496–1500. Бибкод : 1998Sci...281.1496F . дои : 10.1126/science.281.5382.1496 . ПМИД 9727973 .
- ^ «НАСА врезало ракету в Луну» . Торонто Стар . 9 октября 2009 года . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ Питерс, CM; Госвами, Дж. Н.; Кларк, Р.Н.; Аннадурай, М.; Бордман, Дж.; Буратти, Б.; Комб, Ж.-П.; Дьяр, доктор медицины; Грин, Р.; Руководитель, JW; Хиббиттс, К.; Хикс, М.; Исааксон, П.; Клима, Р.; Крамер, Г.; Кумар, С.; Ливо, Э.; Ландин, С.; Маларет, Э.; МакКорд, Т.; Горчица, Дж.; Неттлс, Дж.; Петр, Н.; Раньон, К.; Стад, М.; Саншайн, Дж.; Тейлор, Луизиана; Томпкинс, С.; Варанаси, П. (23 октября 2009 г.). «Характер и пространственное распределение OH/H 2 O на поверхности Луны, увиденной М 3 на Чандраяане-1» . Наука . 326 (5952): 568–572. Бибкод : 2009Sci...326..568P . дои : 10.1126/science.1178658 . ПМИД 19779151 . S2CID 447133 .
- ^ Саншайн, Джессика М.; Фарнхэм, Тони Л.; Феага, Лори М.; Груссен, Оливье; Мерлин, Фредерик; Милликен, Ральф Э.; А'Хирн, Майкл Ф. (23 октября 2009 г.). «Временная и пространственная изменчивость лунной гидратации, наблюдавшаяся с помощью космического корабля глубокого удара» . Наука . 326 (5952): 565–568. Бибкод : 2009Sci...326..565S . дои : 10.1126/science.1179788 . ПМИД 19779149 . S2CID 26870791 .
- ^ Кларк, Роджер Н. (23 октября 2009 г.). «Обнаружение адсорбированной воды и гидроксила на Луне» . Наука . 326 (5952): 562–564. Бибкод : 2009Sci...326..562C . дои : 10.1126/science.1178105 . ПМИД 19779152 . S2CID 34849454 .
- ^ «Научные цели | Лунный первопроходец» . Trailblazer.caltech.edu . Калтех . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ «Программа открытия и исследования Луны (LDEP) | Управление научных миссий» . science.nasa.gov . НАСА . Проверено 19 апреля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Клима, Рэйчел; Питерс, Карл; Грин, Роберт; Блейни, Диана ; Эльманн, Бетани; Томпсон, Дэвид; Боулз, Нил; Калькутт, Саймон; Дональдсон Ханна, Керри (1 января 2021 г.). «Непосредственное определение характеристик поверхностного гидроксила/воды на Луне с помощью миссии Lunar Trailblazer» . 43-я научная ассамблея Коспар. Состоялось 28 января – 4 февраля . 43 . Гарвард: 352. Бибкод : 2021cosp...43E.352K .
- ^ Уильямс, Дэвид Р. «НАСА - NSSDCA - Космический корабль - Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . НАСА . Проверено 22 апреля 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Калтех | Лунный первопроходец» в Калифорнийском технологическом институте