В среду, 26 февраля 2025 года, тепловизионная камера, созданная исследователями с факультета физики Оксфордского университета, должна отправиться на Луну в рамках миссии NASA «Лунный первопроходец». Цель полета — составить карту потенциальных источников воды, чтобы наметить направления будущих миссий с участием роботов и людей.
Оказавшись на орбите нашего природного спутника, космический аппарат весом 200 кг и размером со стиральную машину будет каждые 2 часа мониторить температуру и состав грунта на поверхности Луны и наносить данные на цифровую карту с максимальной погрешностью 50 метров. С помощью новейших инструментов он будет исследовать постоянно затененные кратеры на Южном полюсе, которые могут содержать значительное количество (до 600 миллионов тонн) водяного льда. Воду можно использовать по-разному, например очищать и пить или перерабатывать в топливо (водород) и пригодный для дыхания и сжигания водорода кислород. При этом вновь будет получаться вода.
Один из двух основных инструментов, Lunar Thermal Mapper (LTM), был создан исследователями из группы планетарных экспериментов на факультете физики Оксфордского университета. Он будет измерять температуру поверхности и различных минералов, из которых состоит лунный ландшафт, чтобы подтвердить наличие воды и определить ее местоположение. Термокартограф будет работать в тандеме с другим картографом HVM3, созданным в лаборатории реактивного движения НАСА (NASA/JPL). Он должен фиксировать на поверхности летучие вещества и минералы. В результате наложения данных планируется создать самые подробные карты воды на поверхности Луны на сегодняшний день.
Lunar Trailblazer был выбран в 2019 году в рамках программы NASA «Малые инновационные миссии по исследованию планет» (SIMPLEx), которая предоставляет возможность недорогим научным космическим аппаратам участвовать в совместных полетах с выбранными основными миссиями. Его запустят в качестве дополнительной полезной нагрузки в рамках запланированной высадки на спутник Земли под руководством команды Intuitive Machines, фактически присоединившись к более крупному космическому аппарату. Если запуск в Космическом центре Кеннеди NASA во Флориде пройдет успешно, первые изображения с LTM должны вернуться на Землю в течение трех дней.
Поскольку у космического аппарата относительно маломощный двигатель, его траекторию вывода на конечную орбиту будет корректировать гравитация Солнца, Земли и Луны. Этот метод называется низкоэнергетическим переносом. В заданный момент первопроходец отделится от основного аппарата и в результате маневрирования приблизится к Луне. Затем космический разведчик будет использовать небольшие импульсы двигателей, чтобы корректировать свою орбиту, пока не окажется на высоте около 100 километров над поверхностью Луны. В общей сложности Lunar Trailblazer должен выйти на рабочую орбиту через четыре-семь месяцев.
Миссия может объяснить, откуда вообще на Луне вода. Среди возможных гипотез ее появления — столкновение спутника с кометами и «мокрыми астероидами», древние извержения вулканов, выбрасывающие водяной пар из недр, или соединение водорода из солнечного ветра с кислородом.
Как работают лунные картографы
Два прибора на космическом аппарате Lunar Trailblazer — Lunar Thermal Mapper (LTM) и High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM3) — будут работать в паре, чтобы создавать карты воды на Луне с высоким разрешением и определять водный цикл.
Cозданный в Оксфорде сканер LTM будет использовать четыре широкополосных инфракрасных канала для измерения температуры лунной поверхности в диапазоне от -163°C до +127°C. Прибор также будет использовать одиннадцать узких инфракрасных каналов для картирования небольших изменений в составе силикатных минералов, из которых состоят различные породы. Это позволит получить больше информации о том, из чего состоит лунная поверхность и где потенциально можно найти воду.
В то же время HVM3 (разработанный Лабораторией реактивного движения НАСА) будет определять и отображать форму, количество и расположение воды на лунном ландшафте, измеряя спектральные характеристики (длину волн отраженного солнечного света). Температура измеряемой поверхности влияет на видимую интенсивность сигнала поглощения света водой, поэтому спектральные данные HVM3 будут откалиброваны с помощью измерений температуры, которые одновременно проводятся LTM.
С помощью картографирования Луны днем и ночью «Лунный первопроходец» сможет определить, меняется ли количество воды на этом лишенном воздуха небесном теле. Возможно, по мере нагревания поверхности вода превращается в пар, который из-за отсутствия атмосферы легко рассеивается в космосе. Также вода может накапливаться в виде инея в затененных областях по мере остывания поверхности. Миссия поможет выяснить, содержится ли влага внутри лунных пород и какой объем водяного льда накоплен в постоянно затененных кратерах на полюсах спутника.
Из нашего материала вы узнаете, зачем путешественникам на Луну и Марс прыгать во время полета.
