Передовой инструмент JPL, который позволит получить представление о круговороте воды на Луне и составе поверхности Луны, был встроен в небольшой спутник.

Lunar Trailblazer, миссия НАСА по изучению лунной воды и круговорота воды на Луне, возглавляемая Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене, Калифорния, на один шаг ближе к запуску в следующем году. Ранее в этом месяце Лаборатория реактивного движения агентства в Южной Калифорнии доставила ключевой научный прибор в Lockheed Martin Space в Колорадо, и команды интегрировали его с небольшим спутником, или SmallSat.

Инструмент, называемый картографом летучих веществ и минералов высокого разрешения (HVM3), является одним из двух на Lunar Trailblazer. HVM3 обнаружит и нанесет на карту воду на поверхности Луны, чтобы определить ее количество, местоположение, форму и то, как она меняется с течением времени. Эта информация предоставит данные о лунном водном цикле и поможет информировать будущие человеческие миссии о том, где можно найти запасы воды и извлечь ее в качестве ресурса.

«Калибровка и интеграция HVM3 — важная веха, потому что после трех лет напряженной работы команда представила наш ключевой научный прибор. Это очень захватывающее время», — сказал Уолтон Уильямсон, системный инженер JPL и менеджер по приборам HVM3.

Другой инструмент, инфракрасный мультиспектральный тепловизор Lunar Thermal Mapper, разрабатывается Оксфордским университетом в Великобритании, его поставка и интеграция запланированы на начало 2023 года.

Изысканная чувствительность

Лунный первопроходец, выбранный НАСА в рамках программы малых инновационных миссий для исследования планет (SIMPLEx) в 2019 году, имеет ширину всего 11,5 футов (3,5 метра) с полностью развернутыми солнечными панелями, но это компактный космический корабль с далеко идущими целями.

Хотя прошлые наблюдения подтвердили, что на поверхности Луны есть вода, мало что известно о ее распределении или форме. Спектрометр HVM3 восполнит этот пробел в знаниях, сопоставив спектральные отпечатки — или длины волн отраженного солнечного света — различных форм воды над лунным ландшафтом для создания карт с высоким разрешением.

Например, молекулы воды могут быть заперты внутри лунной породы и реголита — разбитой породы и пыли — и могут оседать на короткие периоды, как иней в холодных тенях. Когда Солнце движется по небу в течение лунного дня, тени тоже перемещаются, возвращая эти молекулы воды в экзосферу Луны и перенося их в другие холодные места, где они могут снова осесть в виде инея. Наиболее вероятными местами содержания водяного льда в значительных количествах являются постоянно затененные кратеры на лунных полюсах, которые являются ключевыми объектами для науки и исследований.

Чтобы различать эти различные формы воды, то, как они движутся и где они расположены, HVM3 имеет две ключевые особенности, которые отличают его от других спектрометров. Во-первых, это его способность обнаруживать широкий диапазон инфракрасных длин волн, которые легко поглощаются различными формами воды. Во-вторых, это его чувствительность к этим длинам волн: HVM3 спроектирован так, чтобы быть чувствительным к низким уровням освещенности, что будет иметь решающее значение для обнаружения воды, которая может быть найдена в самых темных кратерах Луны.

«Измерение постоянно затененных областей лунной поверхности будет самой сложной частью миссии», — сказал Дэвид Р. Томпсон, старший научный сотрудник JPL и специалист по приборам HVM3. «Чтобы наблюдать за льдом на дне этих кратеров, которые не видели солнечного света в течение тысячелетий, мы будем использовать свет, рассеянный от стен соседних кратеров, освещенных солнцем».

Томпсон сравнивает это с броском в бок в баскетболе, когда игрок делает бросок, который отскакивает от щита в корзину. Солнечные фотоны — квантовые частицы света — отскакивают или рассеиваются от залитых солнцем склонов кратера и перенаправляются в постоянно затененные днища кратеров. Этот свет может быть более чем в тысячу раз тусклее, чем прямое солнечное освещение, что требует высокой чувствительности прибора.