小衛(wèi)星用于研究持續(xù)的月球存在所需的資源

隨著我們前往月球并建立持續(xù)的月球存在，尋找和了解月球表面的水變得越來越重要。月球水主要以但不限于水冰的形式存在。月球上的宇航員可以將這種冰用于各種乘務(wù)人員的需求，其中可能包括火箭燃料。由肯塔基州莫爾黑德的莫爾黑德州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的月球冰立方任務(wù)將研究月球上的水分布和相互作用。該任務(wù)將攜帶稱為寬帶紅外緊湊型高分辨率探測(cè)光譜儀(BIRCHES)的NASA儀器，以調(diào)查水和其他有機(jī)揮發(fā)物的分布。NASA科學(xué)家將使用這些數(shù)據(jù)來了解月球上的水，其來源以及我們?nèi)绾问褂盟?/p>

勘探研發(fā)經(jīng)理Mark Lupisella表示：“ Lunar IceCube將通過成本顯著降低的機(jī)器人任務(wù)并解決月球上的水動(dòng)力學(xué)問題，為人類任務(wù)鋪平道路。” “這不僅對(duì)科學(xué)很重要，而且對(duì)于長(zhǎng)期減少人類執(zhí)行任務(wù)的成本也可能很重要。”

BIRCHES儀器不僅有助于繪制月球表面水的分布和動(dòng)力學(xué)圖，還有助于繪制出大氣層(圍繞月球的非常薄的類似于大氣的體積)的圖?？茖W(xué)家有興趣了解月球積土中水的吸收和釋放，這相當(dāng)于地球表面的土壤。通過研究水的吸收和釋放，科學(xué)家可以開始繪制月球上發(fā)生的變化。在月球表面尋找和理解水對(duì)于在月球上建立持久存在至關(guān)重要。

月球冰立方計(jì)劃繞月球運(yùn)行一個(gè)七個(gè)小時(shí)的橢圓軌道，在那里它將觀測(cè)月球表面一個(gè)小時(shí)。有限的觀察時(shí)間歸因于BIRCHES對(duì)月球的觀察。如果太陽在觀察或移動(dòng)到月球時(shí)窺視月球冰立方的視線，則BIRCHES儀器將由于太陽在紅外探測(cè)器和儀器內(nèi)部其他敏感光學(xué)組件上的能量強(qiáng)度而永久受損。為了防止這種情況，研究小組在儀器上開發(fā)了一個(gè)類似車庫(kù)的小門，可以將其打開和關(guān)閉以保護(hù)儀器。

月球冰立方旨在提供不同緯度的多個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果，以進(jìn)一步了解月球上的水循環(huán)。此外，月球冰立方的發(fā)現(xiàn)將為其他觀測(cè)月球的立方衛(wèi)星提供免費(fèi)測(cè)量。

BIRCHES首席工程師Cliff Brambora表示：“任何有關(guān)月球的知識(shí)都是有價(jià)值的。“月球是技術(shù)和探索的試驗(yàn)場(chǎng)，我們從那里獲得的知識(shí)將幫助我們有潛力在其他星球(例如火星)上持續(xù)存在。”

月球IceCube離子推進(jìn)推進(jìn)器的可視化。信用：Busek公司

除了BIRCHES儀器的小型化技術(shù)外，Lunar IceCube將配備一種離子推進(jìn)推進(jìn)器，這是CubeSats的一項(xiàng)新技術(shù)。由于航天器的體積很小，推進(jìn)器使用少量推進(jìn)劑進(jìn)行電氣操作，以進(jìn)行小的推動(dòng)并沿航天器的路徑驅(qū)動(dòng)航天器，類似于蝴蝶的機(jī)翼。

莫德黑德州立大學(xué)的本杰明·馬爾弗魯斯說：“通過使用創(chuàng)新的推進(jìn)系統(tǒng)和創(chuàng)新的軌跡，利用CubeSats進(jìn)行行星際探索是可能的。” “離子推進(jìn)系統(tǒng)是一項(xiàng)啟用技術(shù)，它將為使用小型衛(wèi)星平臺(tái)的太陽系探索打開一扇門，從而開創(chuàng)了太空探索的新時(shí)代。”

作為CubeSat(一顆通常重量不到397磅的微型衛(wèi)星)，Lunar IceCube(重31磅)為該機(jī)構(gòu)提供了一種有效且具有成本效益的研究月球的方式。CubeSats為NASA，大學(xué)和其他組織提供了一個(gè)用于科學(xué)調(diào)查，技術(shù)演示和高級(jí)任務(wù)概念的平臺(tái)。BIRCHES的有效載荷大約只有一個(gè)8英寸紙巾盒的大小，在BIRCHES的開發(fā)過程中，該團(tuán)隊(duì)不得不將舊硬件從以前的NASA任務(wù)大幅縮小到其原始大小的六分之一。

Lunar IceCube是美國(guó)宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心之間的合作。NASA位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室;美國(guó)宇航局在西弗吉尼亞州費(fèi)爾蒙特的凱瑟琳·約翰遜獨(dú)立驗(yàn)證與驗(yàn)證中心;莫爾黑德州立大學(xué)(MSU);和商業(yè)伙伴，包括Busek太空推進(jìn)公司。

BIRCHES儀器目前正在Goddard進(jìn)行環(huán)境測(cè)試，并計(jì)劃于8月份交付給MSU，以整合到航天器中。該任務(wù)將作為輔助載荷在太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)的Artemis -1上發(fā)射。

Lunar IceCube正在為NASA登月任務(wù)鋪平道路。通過區(qū)分月球表面及其周圍的水，科學(xué)家將能夠預(yù)測(cè)季節(jié)變化并確定月球上水的原位使用量。隨著NASA努力在2024年之前建立持續(xù)的月球存在，這將是寶貴的信息。