مصباح يدوي قمري للبحث عن الجليد على القمر

شعاع ضوئي عمودي فوق سطح صخري رمادي مع وجود الأرض والنجوم في الخلفية فوق الأفق القمري.

مفهوم الفنان للمصباح القمري الذي يبحث عن رواسب الجليد في الحفر العميقة المظللة بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. الصورة عبر وكالة ناسا /مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

ناسا تمضي قدما معبرنامج أرتميس، هدفه الهبوطالمرأة الأولى والرجل التاليفي القطب الجنوبي للقمر بحلول عام 2024. شاهد أبريل 2020أبلغ عن. عندما يعود البشر إلى القمر هذه المرة ، فمن المحتمل أن يبقوا لفترة أطول من حياتهمأبولونظرائهم في أواخر الستينيات والسبعينيات ؛ كانت مدة البقاء القياسية خلال بعثات أبولو حوالي 75 ساعة.

لتحقيق إقامة أطول في المستقبل على القمر ، قد يستخدم رواد الفضاء القمري بعض الموارد الطبيعية من القمر نفسه ، ولا سيما الجليد المائي الذي يُقال إنه كان كذلك.تم تأكيد وجودها في عام 2018 ،في الحفر المظللة بعمق في أقطاب القمر. يمكن إذابة هذا الجليد وتنقيته للشرب ؛ يمكن استخدامه لوقود الصواريخ. يدخلمصباح يدوي قمري- قمر صناعي بحجم حقيبة الملفات ، يُعرف أيضًا باسم aكيوبسات- مع تاريخ الإطلاق المتوقع في عام 2021 ومهمة محددة للكشف عن الجليد السطحي الذي يحدث بشكل طبيعي في الحفر المظللة على القمر.

مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL)وصفهاتقنية Lunar Flashlight المبتكرة في 27 أبريل 2020. جديدمراجعة الأقرانكان الورق حول ذلكنشرتفي عدد أبريل 2020 منمجلة IEEE للفضاء والأنظمة الإلكترونية.

ما هو المصباح القمري وماذا سيفعل؟

دائرتان رمادية محطمة مع بقع متناثرة من اللون الأزرق في مناطقهما المركزية.

عرض أكبر. | لاحظ العلماء بشكل مباشر دليلًا قاطعًا على وجود جليد مائي على سطح القمر في عام 2018. تُظهر الصورة توزيع الجليد السطحي في القطب الجنوبي للقمر (يسارًا) والقطب الشمالي (يمينًا) ، الذي تم اكتشافه بواسطة جهاز Moon Mineralogy Mapper التابع لناسا. يمثل اللون الأزرق مواقع الجليد ، المرسومة على صورة سطح القمر ، حيث يتوافق المقياس الرمادي مع درجة حرارة السطح (تمثل الألوان الداكنة المناطق الأكثر برودة والظلال الأفتح تشير إلى المناطق الأكثر دفئًا). يتركز الجليد في الأماكن الأكثر ظلمة وبرودة ، في ظلال الحفر. صورة عبرناسا.

في الأساس ، يعمل Lunar Flashlight كضوء موضعي. سوف يقوم ضوء الفلاش القمري بمسح السطح بأشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، والتي تسطع على سطح القمر لمساعدة العلماء في البحث عن رواسب الجليد بالقرب من القطب الجنوبي للقمر.باربرا كوهينقال الباحث الرئيسي للمهمة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في مختبر الدفع النفاثبيان:



على الرغم من أن لدينا فكرة جيدة عن وجود جليد داخل أبرد وأغمق الفوهات على سطح القمر ، إلا أن القياسات السابقة كانت غامضة بعض الشيء.

علميًا ، هذا جيد ، ولكن إذا كنا نخطط لإرسال رواد فضاء إلى هناك لحفر الجليد وشربه ، فعلينا التأكد من وجوده.

رسم تخطيطي لمدارات ومسارات مصباح يدوي القمر مع خطوط ملونة وأشكال بيضاوية ومربعات على خلفية بيضاء.

ملف تعريف المهمة والجدول الزمني لمصباح القمر. الصورة عبر كوهين وآخرون /IEEE.

العديد من الصور الصغيرة المصنفة تحيط بجسم مستطيل أكبر به مجمعات شمسية.

المكونات التجارية والمصممة خصيصًا لمصباح Lunar Flashlight. الصورة عبر كوهين وآخرون /IEEE.

من الورق:

Lunar Flashlight عبارة عن قمر صناعي صغير جدًا [حوالي 5 × 10 × 14 بوصة ، أو 12 × 24 × 36 سم] ، تم تطويره وإدارته بواسطة مختبر الدفع النفاث ، والذي سيبحث عن حالات التعرض للجليد المائي ورسم خرائط مواقعها في القطب الجنوبي للقمر منطقة. ستعرض مهمة Lunar Flashlight تقنيات ناسا مثلالدفع الأخضرونشطمطيافية الليزرمع إثبات القدرة على إجراء تحقيق علمي كوكبي في عامل شكل CubeSat. تم اختيار Lunar Flashlight في عام 2014 من قبل NASA Advanced Exploration Systems (AES) البرنامج ... سيكون Lunar Flashlight واحدًا من 13 حمولة ثانوية يتم إطلاقهاأرتميس -1، المقرر حاليًا لعام 2020.

تم العثور على رواسب الجليد المائي عن طريق المركبة الفضائية المدارية ، لكن Lunar Flashlight سيسمح بتحديد المواقع الدقيقة للرواسب ، والتي يمكن بعد ذلك استخراجها واستخدامها من قبل رواد الفضاء المقيمين على القمر لفترات طويلة من الزمن. وستكون أيضًا أول مهمة قمرية تستخدم الليزر للعثور على الجليد.جون بيكرقال ، مدير مشروع Lunar Flashlight في JPL:

يمكن أن تساعدنا مهمة عرض تقنية مثل Lunar Flashlight ، وهي أقل تكلفة وتملأ فجوة معينة في معرفتنا ، على الاستعداد بشكل أفضل لوجود ناسا الموسع على القمر وكذلك اختبار التقنيات الرئيسية التي يمكن استخدامها في المهمات المستقبلية.

نظرًا لأن القمر خال تقريبًا من الهواء ، فإنه يصبح شديد الحرارة في ضوء الشمس ، ولكنه شديد البرودة في الظلام ، خاصة داخل الفوهات العميقة التي تظل دائمًا في الظل عند القطبين. في تلك الأماكن الباردة ، يمكن أن تتراكم جزيئات الماء المثلج وتظل مستقرة على السطح. كما أوضح كوهين:

تتحرك الشمس حول أفق الحفرة ولكنها لا تشرق في الواقع في الحفرة. نظرًا لأن هذه الفوهات شديدة البرودة ، فإن هذه الجزيئات لا تتلقى أبدًا طاقة كافية للهروب ، لذا فإنها تصبح محاصرة وتتراكم على مدى مليارات السنين.

مركبة فضائية بألواح شمسية كبيرة فوق فوهة بركان عميقة على سطح رمادي.

رؤية الفنانة لمصباح القمر من الأعلى. الصورة عبر وكالة ناسا /مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

هذه الرواسب على القمر ذات أهمية كبيرة وضرورية لرواد الفضاء المستقبليين الذين سيرغبون في البقاء على القمر لمهمات طويلة ، أو حتى البقاء هناك بشكل دائم في القواعد في نهاية المطاف. سيكون نقل المياه باستمرار من الأرض إلى القمر مكلفًا ، لذا فإن استخدام الموارد المتاحة لرواسب الجليد الموجودة بالفعل أمر منطقي.

سوف يرسل مصباح الضوء القمري أشعة الليزر الخاصة به إلى بعض هذه الحفر حيث يكون الجليد إما معروفًا أو مشتبهًا في وجوده. ستفعل ذلك لمدة شهرين على الأقل ، وستكون قادرة على تحديد مكان هذه الودائع بدقة كبيرة.

كيف يتعرف ضوء الفلاش القمري على الجليد؟

الليزر الرباعي للمركبة الفضائيةمقياس الانعكاس، الذي يدمجقياس الطيف الضوئي، سوف نستخدمقريب من الأشعة تحت الحمراءالأطوال الموجية في أشعة الليزر. سيتم امتصاص هذه الأطوال الموجية بواسطة جليد الماء ، لكن الصخور العارية ستعكسها ببساطة إلى المركبة الفضائية. إذا كان هناك قدر كبير من الامتصاص في فوهة البركان ، فسيكون ذلك دليلاً على انتشار رواسب الجليد. يمكن بعد ذلك مقارنة هذه النتائج مع تلك الموجودة في المدارات الأخرى التي سبق لها أن وجدت جليدًا على القمر. قال كوهين:

سنكون قادرين أيضًا على مقارنة بيانات Lunar Flashlight بالبيانات العظيمة التي لدينا بالفعل من المهمات الأخرى التي تدور حول القمر لمعرفة ما إذا كانت هناك ارتباطات في تواقيع الجليد المائي ، مما يمنحنا رؤية عالمية لتوزيع الجليد السطحي.

سيكون مصباح Lunar Flashlight أيضًا أول مهمة كوكبية CubeSat تستخدم الدفع 'الأخضر' ، وهو دافع أقل سمية وأكثر أمانًا منالهيدرازين، الذي يشيع استخدامه في معظم المركبات الفضائية.

امرأة ذات شعر أحمر في قميص أزرق أمام العلم.

باربرا كوهين في مركز جودارد لرحلات الفضاء ، المحقق الرئيسي في Lunar Flashlight. الصورة عبر وكالة ناسا /مديرية العلوم والاستكشاف.

في حين أن الجليد على القمر قد يبدو غير عادي إلى حد ما ، إلا أنه ليس مفاجئًا جدًا للعلماء. يمكن أن تحتوي الكويكبات والمذنبات بالطبع أيضًا على جليد مائي. حتى فيالزئبق، وهو أقرب إلى الشمس من القمر ،لديها جليد بالقرب من أقطابها، تم العثور عليه بواسطةرسولمركبة فضائية في عام 2012.

هناك أيضًا مهمتان أخريان في إطلاق Artemis-1 والتي ستكمل Lunar Flashlight ؛مكعب ثلج القمروLunaH- خريطةسيجري قياسات إضافية ، بحثًا عن الجليد ورواسب الهيدروجين الأخرى في القطب الجنوبي للقمر وعلى الجانب القريب من القمر. ستكون النتائج من جميع البعثات الثلاث متآزرة ، وفي نفس الوقت استكشاف طبيعة وتوزيع الجليد المائي على القمر قبل الاستكشاف البشري.

ستساعد البعثات مثل Lunar Flashlight رواد فضاء ناسا ليس فقط على مواصلة استكشاف القمر ، ولكن أيضًا تمهد الطريق لتوطين بشري طويل الأمد ودائم على أقرب جيراننا في الفضاء.

الخلاصة: صممت ناسا مركبة فضائية CubeSat جديدة ، Lunar Flashlight ، للبحث عن الجليد على القمر باستخدام أشعة الليزر.

المصدر: مصباح يدوي قمري: إضاءة القطب الجنوبي للقمر

عبر JPL