At bygge en månebase er en stor opgave, men disse små satellitter vil bane vejen

Rumkapløbet mellem USA og Rusland sluttede for et halvt århundrede siden, da amerikanske astronauter blev de første til at gå på månen. I dag er der endnu et løb, foranlediget af Kinas succesrige landing på den anden side af månen og involverer private virksomheder såvel som nationale rumbureauer, at sætte mennesker tilbage på månens overflade.

Men at bygge en månebase og faktisk leve på månen vil kræve omhyggelig planlægning. Først, vi er nødt til at identificere og kortlægge tilgængelige måneressourcer, herunder brint og vandis. Sådanne forbindelser er afgørende, hvis vi skal skabe åndbar luft og raketbrændstof, om et observatorium eller en affyringsrampe skal gå til de ydre planeter i vores solsystem.

Men at sende missioner for at kortlægge månen for ressourcer i tilstrækkelig detaljer til at muliggøre fremtidige etableringer er en dyr virksomhed, som vil tage lang tid. Heldigvis der er en genvej - små satellitter kaldet CubeSats.

Der er mange ønskværdige ressourcer på månen, fra vandisen, der kan give os brændstof og luft og andre flygtige grundstoffer til titanium. Disse kan have akkumuleret i permanent skyggede polare områder, hvor det er for koldt til at de kan fordampe.

Tidligere orbitale og landede månemissioner har givet os et bredt overblik over månens overfladegeologi. Denne viden er blevet styrket af returnerede måneprøver fra Apollo- og Luna-prøvereturmissionerne, samt genvundne månemeteoritter.

Faktisk, det var sådan, vi fik beviserne for månens vandis i permanent skyggede områder. Vi har også erfaret, at månens overflade er sammensat af variable mængder af ilmenit og relaterede oxidmineraler samt silikatmineraler og nanofasejern (materiale med kornstørrelser under 100 nanometer), som alle er nyttige til fremtidig konstruktion på månen.

Men denne viden kommer os ikke langt. Vi skal også vide præcis, hvordan stofferne er fordelt, og hvilken form de er i. Er de frie eller bundet til noget? Er de inderst inde? Hvordan interagerer de med månens overflade? Vi kan ikke udvinde dem med succes uden at vide sådanne ting.

Hvis vi skal komme til bunds i disse spørgsmål, vi har brug for nye lavprismissioner, der kan opnås hurtigere sammenlignet med traditionelt store og dyre projekter.

Nano-satellitter

Mini- og mikrosatellitter, en teknologi, der er modnet i løbet af de sidste 40 år for at gøre rumvidenskab betydeligt billigere, er derfor kommet frem som en god mulighed. I de senere år, vi er endda begyndt at overveje at bruge nanosatellitplatforme – såsom CubeSats. Det er bittesmå satellitter, der vejer et par titusvis af kilogram, hvor der er udviklet en standardplatform, hvorpå forskellige instrumenter kan monteres.

Robotudforskning af solsystemet ved hjælp af nano-satellitter er attraktivt, fordi de er billigere, mindre risikabelt og har en kortere udviklingsplan sammenlignet med traditionelle videnskabelige missioner. NASA planlægger derfor en række månemissioner ved hjælp af CubeSats inklusive Lunar Flashlight, LunaH-Map og Lunar Ice-Cube, som alle vil hjælpe med at forbedre vores forståelse af den rumlige fordeling af vandis i månens kuldefælder. Imidlertid, den rumlige opløsning af observationerne af disse missioner er ikke stor - i størrelsesordenen en til mange kilometer.

I betragtning af at fremtidige månelandere eller rovere bestemt til permanent skyggede områder sandsynligvis vil have begrænset mobilitet, der er behov for at forbedre den rumlige nøjagtighed af kort over vandis. Jeg arbejder på en anden CubeSat-mission kaldet Volatile &Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO) finansieret af European Space Agency, som vil kunne opnå dette ved hjælp af laserteknologi.

VMMO sigter mod at behandle flere nøgleaspekter af fremtidig måneudforskning. Vedtagelse af "12U CubeSat-design, " som har målene 120 x 10 x 10 cm, det vil kortlægge placeringen af ​​relevante ressourcer og flygtige stoffer i tilstrækkelige mængder til at være operationelt nyttige for fremtidige månebosættere til at lave brændstof og åndbar luft. Dens primære videnskabelige nyttelast er et miniaturiseret laserinstrument, der ville sondere Shackleton-krateret, ved siden af ​​Sydpolen, til måling af mængden af ​​vandis.

Specifikt, instrumentet bruger en lidar, en opmålingsmetode, der kan afbilde et objekt ved at belyse det med laserlys og måle det reflekterede lys med en sensor. Scanner en ti meter bred sti, instrumentet ville tage omkring 260 dage at bygge et højopløsningskort over vandis inde i krateret med en diameter på 20 kilometer på denne måde.

Den vil også kortlægge månens ressourcer såsom ilmenit (TiFeO3), når den flyver over solbeskinnede områder, samt overvågning af fordelingen af ​​is og andre stoffer på tværs af mørke områder. Dette vil hjælpe os med at forstå, hvordan kondensat vandrer hen over overfladen i løbet af den to-ugers månenat.

VMMO-missionen skal lanceres i 2023. Hvis alt går vel, det vil hjælpe med at bane vejen for europæisk måneudforskning på vej mod en månelandsby og kommerciel udnyttelse i tidsrammen 2030-2040.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.