LunaH-kort terningSat for at kortlægge månernes vandaflejringer

Arizona State University (ASU) er ved at udvikle en lille satellit, der skal søge brint i månekratere med det ultimative mål at skabe det mest detaljerede kort over månens vandaflejringer. Rumfartøjet, opkaldt Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map), forventes at kaste nyt lys over vandisens dybde og fordeling på månen.

LunaH-Map er en CubeSat med seks enheder med dimensioner på 3,9 × 7,9 × 11,8 tommer (10 × 20 × 30 centimeter) og en masse på omkring 30 lbs. (14 kg). Satellitten i skoæskestørrelse er planlagt til at blive opsendt i september 2018 som en del af NASAs Exploration Mission 1 (EM-1), der vil sende et ubemandet Orion-rumfartøj på en tur rundt om månen. CubeSat vil blive indsat i en meget elliptisk, lav-perilune (3,1 til 6,2 miles, eller 5 til 10 kilometer) kredsløb centreret omkring månens sydpol.

Orbiteren vil bruge omkring 60 dage på at udføre forskning, fuldfører 141 videnskabelige baner. Selvom LunaH-Map er mindre end typiske NASA-missioner og er billigere end tidligere sonder sender til månen, forventningerne er meget høje til dette universitetsbyggede rumfartøj.

"LunaH-Map har potentialet til at returnere højopløsningskort over neutrontal over månens sydpol, afsløre enhver væsentlig berigelse i vandis i permanent skyggede områder. Disse kort kunne bruges til bedre at forstå kilderne og drænene for flygtige stoffer i vores solsystem, samt til at bestemme fremtidige landingssteder for rovere eller endda mennesker, "Craig Hardgrove, LunaH-Map Principal Investigator ved ASU's School of Earth and Space Exploration fortalte Astrowatch.net.

For at kunne kortlægge vandaflejringer på månen, LunaH-Map vil bruge sine to identiske neutronspektrometre bestående af et array af otte elpasolit (Cs) ₂ YLiCl ₆ :Ce eller CLYC) scintillatorer hver. Et array er omkring to centimeter tykt og har et volumen på cirka 100 kvadratcentimeter.

Spektrometrene vil kortlægge fordelingen af ​​brint i en rumlig skala svarende til cirka halvanden gange orbitalhøjden. Instrumenterne vil kortlægge brint i permanent skyggede kratere for at bestemme dets rumlige fordeling; kortlægge brintfordelinger med en maksimal dybde på en meter samt kortlægge dens udbredelse i andre permanent skyggede områder i hele Sydpolen. Som resultat, LunaH-Map skulle producere kort over overfladenært brint i hidtil usete rumlige skalaer på omkring 7,5 kilometer/pixel.

"Neutronspektrometre leder efter udtømninger i mængden af ​​højenergineutroner, der siver fra månens overflade og bruger det som en proxy for, hvor meget brint og derfor vandis der kan være indeholdt i månens regolit. Detektoren bruger en række scintillatorkrystaller, der producerer en lille lysglimt, når de bliver ramt af en neutron. Den energi, der er forbundet med hvert lysglimt, tælles i detektorelektronikken og kan bruges til at producere et kort over neutrontællehastigheder over månens overflade, " sagde Hardgrove.

I betragtning af det faktum, at vandis er beriget ved månens poler, især i områder, der er i permanent skygge, LunaH-Map vil flyve over flere af disse regioner flere gange fra en meget lav højde. Det vil erhverve neutrontal, der kan relateres til mængden af ​​brint inden for den øverste meter af månens overflade. Den lave højde (mindre end 10 kilometer over overfladen) vil gøre det muligt for rumfartøjet at forbedre kortene over permanent skyggede områder ved at "se" alle områder i dem, der er væsentligt beriget med brint.

Missionsholdet overvejer muligheden for at udstyre rumfartøjet LunaH-Map i et lille farvekamera. Imidlertid, et sådant farvebilledinstrument er ikke nødvendigt for sondens primære videnskabelige mission, derfor kunne LunaH-Maps stjernetracker bruges som sort/hvid kamera.

Udover at udføre videnskabelig forskning, LunaH-Map will also demonstrate several new technologies that could be very useful in future CubeSat deep space missions. It is a highly efficient propulsion system that produces very low thrust which over time can change the spacecraft velocity sufficiently, allowing the spacecraft to achieve lunar orbit. In addition to the ion propulsion system, LunaH-Map will test a new deep-space radio for CubeSats, new solar arrays that provide higher power, a new flight computer and attitude control system, and a new science instrument.

"The demonstrated success of any one of these technologies will be a fantastic achievement for deep space CubeSats, " Hardgrove said.

He also underlined the importance of this mission for ASU. Although LunaH-Map is not the first planetary science mission for which ASU has provided instrumentation or science expertise, LunaH-Map is the first full planetary science mission to be led by ASU and the School of Earth and Exploration.

"The School of Earth and Space Exploration brings together scientists and engineers across multiple disciplines, and the selection of LunaH-Map, and more recently Psyche and Lucy, demonstrate that NASA is interested in supporting this model of ground-up, interdisciplinary, development of planetary science missions. The success of all these missions will not only enhance our knowledge of the solar system, but hopefully provide inspiration to Arizona students and excellent opportunities to engage ASU students, faculty and staff in missions of exploration across multiple disciplines, " Hardgrove concluded.

On its way towards the launch in September 2018, LunaH-Map has already passed a Preliminary Design Review in August 2016 and is scheduled for a Critical Design Review in May 2017.