Artemis, mød ARTEMIS:Forfølger solvidenskab på månen

Inden 2024, NASA vil lande astronauter, inklusive den første kvinde og næste mand, på Månen som en del af Artemis-måneudforskningsprogrammet. Dette vil dog ikke være første gang, NASA tager navnet Artemis til Månen. To robot-rumfartøjer, der kredser om Månen i dag, blev oprindeligt kendt som ARTEMIS - en forkortelse for Acceleration, Genforbindelse, Turbulens og elektrodynamik i månens interaktion med solen. Siden 2011 har disse rumfartøjer har sendt videnskabsmænd værdifuld information om månemiljøet, og lægge grunden kritisk til at returnere mennesker til Månen.

Missionen, nu omdøbt THEMIS-ARTEMIS, bruger rumfartøjer, der oprindeligt var en del af missionen kendt som Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms, eller THEMIS, for kort, som lancerede fem rumfartøjer i 2007 for at opdage de fysiske processer, der fandt sted under de begivenheder, der forårsagede nordlyset.

"THEMIS-ARTEMIS har været en stifinder for teknologier, der vil være vigtige for NASAs nye Artemis-program, sagde Jasper Halekas, THEMIS-ARTEMIS videnskabsmand og forsker ved University of Iowa i Iowa City. "Noget af det arbejde, vi har udført med hensyn til navigation og operationer, vil blive brugt af fremtidige missioner."

En mission i to

De fem THEMIS-rumfartøjer blev sendt ind i omhyggeligt designede baner, der bragte dem på linje hver fjerde dag. Efter to produktive år med opdagelser om stråling og partikler i det nær-jordiske miljø, rumfartøjernes kredsløb havde betydeligt forudsat, eller drev. Orbitprecession er et naturligt og forventet fænomen for rumfartøjer, der typisk ikke påvirker videnskabelige undersøgelser. Men i tilfældet THEMIS, det betød, at rumfartøjet ikke længere ville justere hver fjerde dag.

At vide, at banerne i sidste ende ville præcessere, THEMIS-forskerne, i en fælles indsats koordineret gennem NASA og Space Sciences Lab ved University of California, Berkeley, besluttede på forhånd at lave noget nyt med to af rumskibene. I stedet for at bruge det resterende brændstof på at nulstille banerne, de ville sende dem i en radikalt ny retning - til Månen.

"NASA's Jet Propulsion Laboratory og Goddard Space Flight Center lavede et vidunderligt kredsløbsnavigationsdesign for os og kom op med disse meget smarte baner, der gjorde det muligt for os at komme til Månen, " sagde Halekas. "Og vi er der stadig."

Dermed, THEMIS-ARTEMIS-missionen blev født. Missionens akronym blev skabt for at afspejle dens videnskab og position ved Månen, siden i græsk mytologi, Artemis var månens gudinde. Artemis var også Apollons tvilling. NASA-administrator Jim Bridenstine navngav for nylig det nye måneprogram Artemis af disse grunde, plus det faktum, at bureauet vil sende den første kvinde til Månen som en del af programmet.

"THEMIS-ARTEMIS er NASAs eneste langtidsmonitor af forhold i og omkring månemiljøet, sagde David Sibeck, THEMIS-projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Rumfartøj genfødt

Med de samme instrumenter, som den brugte til at lede efter begivenheder rundt om på Jorden, den nye mission bruger de to rumfartøjer til at lære om, hvordan Månen interagerer med rummet omkring den.

"Før THEMIS-ARTEMIS var på Månen, de fleste havde den idé, at Månen bare var en stor sten på himlen, og at den ikke interagerede meget med sit miljø, " sagde Halekas. "Forståelsen, som vi har opbygget i løbet af de sidste otte år, er, at Månen virkelig er forbundet med rummiljøet omkring den. Rummiljøet påvirker Månen og omvendt."

I årenes løb har videnskabsmænd gjort opdagelser om solvinden og dens indvirkning på Månens overflade, interplanetariske elektromagnetiske felter, strukturen af ​​månens indre, og partiklerne i den spinkle måneatmosfære og ionosfære.

Arbejde sammen

Ud over at fremme vores forståelse af Månen, de målinger THEMIS-ARTEMIS har foretaget vil være nyttige til kommende missioner, herunder Artemis-programmet.

"Når vi designer robotsystemer og systemer til mennesker på Månen, vi er nødt til at forstå de forhold, de vil blive udsat for, " sagde Halekas. "Målingerne fra THEMIS-ARTEMIS har hjulpet os med at finde ud af, hvad disse forhold er, og hvordan de ændrer sig med tiden."

THEMIS-ARTEMIS kunne levere realtidsmålinger af meget energiske partikler, der kan være farlige for rumfartøjer og astronauter. Det vil også give værdifuld information til instrumenter placeret på månens overflade. Ligesom en vejrsatellit kan give information om indkommende storme, THEMIS-ARTEMIS kan give information om rummiljøet for at hjælpe med at kontekstualisere opdagelser gjort på overfladen.

"THEMIS-ARTEMIS ville være en naturlig partner for enhver heliofysisk mission, der sendes til Månen enten på et rumfartøj eller på månens overflade, " sagde Sibeck. "Begge rumfartøjer fungerer fint, tager deres fulde sæt af målinger, og kunne vare meget, meget lang tid i det miljø."

Som en del af initiativet Commercial Lunar Payload Services under Artemis-programmet, NASA vil sende en række nye instrumenter og teknologidemonstrationer for at studere Månen forud for en menneskelig tilbagevenden. De første to måneleverancer på kommercielle landere er målrettet til at blive lanceret i juli 2021. Mens mange af disse undersøgelser fokuserer på månevidenskab, nogle går tilbage til THEMIS' rødder i heliofysikkens videnskab, studiet af Solens interaktion med solsystemet. Lunar Surface Electromagnetics Experiment, eller LUSEE instrument, vil se på elektromagnetiske fænomener på månens overflade. Lunar Environment heliosfærisk røntgenbilleder, eller LEXI instrument, vil plante et teleskop på Månen for at studere Jordens magnetosfære og dens interaktion med solvinden.

I de kommende år, THEMIS-ARTEMIS, ligesom agenturets Lunar Reconnaissance Orbiter, vil fortsætte med at give værdifuld information til NASA, mens forberedelserne fortsætter med at sende astronauter frem til Månen, og i sidste ende videre til Mars.