月球手电筒任务:扫描月球南极寻找水冰
当月球永久社区口渴居民啥着从月球南极带来的淡水时,他们将享受 30 磅重航天器“月球手电筒”带来的益处。该器由佐治亚理工学院组装测试。月球手电筒将利用强力激光和船载光谱仪搜索南极陨石坑阴影区的地表冰证据。早期 NASA 任务显示这些区域可能有冻水,贴近表面轨道可识别值得未来任务探索的地点。
月球手电筒由 NASA 喷气推进实验室(JPL)、戈达德航天飞行中心(GSFC)、加州大学洛杉矶分校(UCLA)、佐治亚理工、马歇尔航天飞行中心(MSFC)团队开发。
佐治亚理工航空航天工程学院研究者与 MSFC 合作开发推进系统——使用改进环保推进剂的新技术;并与佐治亚理工研究院(GTRI)协作在亚特兰大独特设施组装测试月球手电筒。
除研究月球冰,月球手电筒将证明小型航天器也能具备大能力。它将是首个使用绿色单组元推进系统进行月球轨道插入的立方星——并改变位置瞄准仪器、无线电回传数据、收集阳光供电。这台台式电脑大小的立方星也将是首个用主动激光光谱探测月球表面。
至今立方星——因使用标准立方模块得名——多执行地球轨道任务,不需要强大推进。月球手电筒将展示小型相对廉价航天器处理原本大型飞船任务的能力。
月球手电筒携带四个强近红外激光器,在近红外光谱不同波长工作。激光瞄准陨石坑阴影区,按序照亮可能沉积并受保护不融化的冰位置。水冰吸收激光,干燥月壤(风化层)反射光束回航天器光谱仪。
“研究回波光,系统将告诉我们这些永久阴影区是否存在水冰,”GTRI 首席研究工程师、月球手电筒项目佐治亚理工首席研究员 Jud Ready 说。科学团队将解读立方星测量数据,结合其他航天器数据集,进一步了解月球冰沉积丰度和分布。
激光由大锂电池供电,四块太阳能板充电。激光、光谱仪、电池占立方星总体积约三分之一。
冰搜索数据经 NASA 深空网络由类似其他 NASA 任务的无线电发射器传回。无线电也接收地面控制器指令;因信号传月球需时,指令将存储定时执行。数据进入佐治亚理工任务操作控制中心(航空航天工程学院内),转发 UCLA 分析归档至 NASA 行星数据系统。佐治亚理工控制器监控信号确保月球手电筒按预期运行。
月球手电筒目标解决 NASA 战略知识空白:了解月球冷陷阱中水和水离子(如羟基 OH)的组成、数量、分布、形态。早期 NASA 月球轨道器等任务在月球高纬度探测到潜在水冰沉积。月球手电筒将以 1-2 公里空间分辨率绘制部分沉积图,提供比早期任务显著更多细节。除确认冻水存在,还将提供信息帮助确定未来任务着陆点采样水并评估人类利用潜力。
利用月球自身水资源维持人类生命和生产燃料,可通过减少从地球发射物资降低永久月球社区维护成本。除水,NASA 还希望利用月球材料制氧和推进剂用于返回飞行。
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