Lunar Trailblazer — это запланированный небольшой (класс D) лунный орбитальный аппарат, часть программы NASA SIMPLEx, который будет обнаруживать и картировать воду на поверхности Луны, чтобы определить, как ее форма, распространенность и местоположение связаны с геологией. [3] Его миссия — помочь в понимании лунной воды и водного цикла Луны. Lunar Trailblazer в настоящее время планируется запустить в январе 2025 года в качестве вторичной полезной нагрузки в миссии IM-2 . [2] Главным исследователем (ПИ) миссии является Бетани Элманн , профессор Калифорнийского технологического института. [4]
Lunar Trailblazer был выбран для участия в программе NASA « Малые инновационные миссии по исследованию планет» (SIMPLEx) в 2019 году. Целью запланированной миссии является использование небольшого спутника для картирования воды на Луне. [5]
Миссия имеет четыре научные цели: [3]
Кроме того, космический корабль будет искать подходящие места для будущих высадок на Луну.
Как и другие миссии SIMPLEx, Lunar Trailblazer будет запущен в качестве «попутчика» с другой миссией NASA или коммерческой миссией. По состоянию на сентябрь 2024 года его запуск в качестве вторичной полезной нагрузки миссии IM-2 запланирован на январь 2025 года. [2] Первоначально его планировалось запустить с IMAP в 2025 году, но NASA нашло другую возможность попутчика, поскольку космический корабль планировалось завершить в 2022 году.
Lunar Trailblazer будет вращаться вокруг Луны по полярной орбите высотой 100 км. Он будет изучать воду на Луне, используя два своих научных прибора. [4]
Незащищенные от космического вакуума, лунные ландшафты подвергаются полному освещению от Солнца в течение примерно двух недель и полной темноте в течение еще двух недель. Лунный день — один полный оборот — эквивалентен примерно двадцати восьми земным дням. В дополнение к суровости этой поверхностной среды , у Луны почти нет атмосферы и магнитосферы, которые защищали бы ее от солнечного излучения. Таким образом, лунная поверхность подвергается экстремальным перепадам температур каждый день и ночь. Днем температура вблизи экватора значительно выше точки кипения, до 400 К или 260 °F. [7] Ночью эти широты достигают температур намного ниже нуля (около 170 К/-150 °F максимум ). Любая вода, которая достигает поверхности ночью, как ожидается, выкипит в течение дня или быстро сублимируется в условиях низкого давления.
На Луне нет дождей, но есть и другие способы, которыми вода может быть доставлена на поверхность: удары микрометеоритов могут переносить воду из космоса или извлекать воду из-под поверхности, и потенциально вода может быть создана непосредственно на поверхностных минералах путем имплантации водорода из солнечного ветра . [8] Тем не менее, до недавнего времени ученые не ожидали, что вода будет присутствовать на большей части поверхности Луны.
В 1998 году Фельдман и др. [9] показали, что водяной лед может присутствовать в постоянно затененных кратерах на полюсах Луны. Они обнаружили присутствие водорода в верхнем полуметре (1,5 фута) лунной поверхности, что было наиболее вероятным доказательством наличия водяного льда. Это открытие обсуждалось в научном сообществе, поскольку миссии по изучению лунной поверхности пошли на убыль, а дополнительные данные были недоступны — пока в 2009 году LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) не сбросил один из своих пустых топливных баков в контролируемом столкновении, чтобы ударить по области Луны, которая находилась в постоянной тени, чтобы проверить наличие льда. Когда бак ударился, он создал шлейф, который наблюдался как LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), так и космическим аппаратом LCROSS, а также телескопами на Земле. Огромное количество данных было получено из наблюдаемого шлейфа, включая сигнатуры водяного льда и других летучих веществ. [10]
Также в 2009 году исследователи, изучавшие данные с трех отдельных космических аппаратов — Chandrayaan-1 , [11] Deep Impact , [12] и Cassini [13] — извлекли сигнатуру гидратации по всей поверхности Луны. Это стало неожиданностью для сообщества лунных ученых, особенно потому, что это означало, что вода может присутствовать на кипящих, освещенных солнцем участках Луны. Однако приборы, 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 водяного льда. Приборы Lunar Trailblazer специально разработаны для обнаружения и различения этих трех форм воды. [14]
Космический корабль Lunar Trailblazer будет построен и испытан компанией Lockheed Martin . Он будет использовать две развертываемые солнечные батареи, которые обеспечивают 280 Вт мощности, 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: High Resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM 3 ) и Lunar Thermal Mapper (LTM). HVM 3 предоставлен JPL ; LTM предоставлен Оксфордским университетом . [3]
На спутнике Lunar Trailblazer есть два научных прибора общим весом 20 кг. High Resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM 3 ) будет собирать и картировать коротковолновые инфракрасные спектральные данные лунной поверхности. Одновременно с этим Lunar Thermal Mapper (LTM) будет получать средневолновые инфракрасные данные. [3] Вместе эти два прибора создадут одновременную карту минерального состава поверхности, температуры и форм лунной воды, [15] каждый измерит не менее тысячи целей на лунной поверхности в течение основной миссии спутника продолжительностью один год. [16]
Инструмент HVM 3 был разработан программой Mauration of Instruments for Solar System Exploration (MatISSE) и производится Лабораторией реактивного движения . [3] Это коротковолновый инфракрасный спектрометр с сканирующим датчиком, созданный на основе конструкции инструмента M 3 , который был одним из первых приборов, обнаруживших доказательства гидратации в освещенных солнцем регионах Луны. [16] HVM 3 имеет спектральный диапазон от 0,6 до 3,6 микрон — он разработан 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. [16] [3] Каждый пиксель на изображении с HVM 3 будет покрывать 50–90 метров лунной поверхности. [3]
Инструмент LTM разрабатывается и создается Оксфордским университетом . [3] С одиннадцатью узкими каналами от семи до десяти микрон и разрешением менее 0,5 микрон он получает многоспектральные изображения для характеристики растяжения Si-O в силикатах для получения минералогического состава. [3] В то же время, используя четыре широкополосных канала от 6 до 100 микрон, он выводит температуру поверхности с точностью 5 К (9 °F/5 °C) в диапазоне 110-400 К (-262 до 260 °F/-163 до 126 °C). [3] [17] Размер пикселя LTM составляет 40-70 метров. [3]
