Arizona State University (ASU) utvecklar en liten satellit som söker väte i månkratrar med det slutliga målet att skapa den mest detaljerade kartan över månens vattenavlagringar. Rymdfarkosten, heter Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map), förväntas kasta nytt ljus över djupet och fördelningen av vattenis på månen.

LunaH-Map är en CubeSat med sex enheter med måtten 3,9 × 7,9 × 11,8 tum (10 × 20 × 30 centimeter) och en massa på cirka 30 kg. (14 kilo). Satelliten i skokartong är planerad att lanseras i september 2018 som en del av NASA:s Exploration Mission 1 (EM-1) som kommer att skicka ett obemannat Orion-rymdfarkoster på en resa runt månen. CubeSat kommer att sättas in i en mycket elliptisk, låg risk (3,1 till 6,2 miles, eller 5 till 10 kilometer) bana centrerad runt månens sydpol.

Orbitern kommer att spendera cirka 60 dagar med forskning, genomföra 141 vetenskapsbanor. Även om LunaH-Map är mindre än typiska NASA-uppdrag och är billigare än tidigare prober skickar till månen, förväntningarna är mycket höga för detta universitetsbyggda rymdfarkoster.

"LunaH-Map har potential att returnera högupplösta kartor över neutronräkningar över månens sydpol, avslöjar alla betydande berikningar av vattenis inom permanent skuggade områden. Dessa kartor kan användas för att bättre förstå källorna och sänkorna för flyktiga ämnen i vårt solsystem, liksom för att bestämma framtida landningsplatser för rovers eller till och med människor, "Craig Hardgrove, LunaH-Map Principal Investigator vid ASU:s School of Earth and Space Exploration berättade för Astrowatch.net.

För att framgångsrikt kunna kartlägga vattenavlagringar på månen, LunaH-Map kommer att använda sina två identiska neutronspektrometrar bestående av en rad åtta elpasolit (Cs ₂ YLiCl ₆ :Ce eller CLYC) scintillatorer vardera. En matris är cirka två centimeter tjock och har en volym på cirka 100 kvadratcentimeter.

Spektrometrarna kommer att kartlägga fördelningen av väte i en rumslig skala som är ungefär en och en halv gånger orbitalhöjden. Instrumenten kommer att kartlägga väte inom permanent skuggade kratrar för att bestämma dess rumsliga fördelning; kartlägga vätefördelningar med ett maximalt djup på en meter samt kartlägga dess fördelning i andra permanent skuggade områden i hela Sydpolen. I resultat, LunaH-Map bör producera kartor över väte nära ytan vid en aldrig tidigare skådad rumslig skala på cirka 7,5 kilometer/pixel.

"Neutronspektrometrar letar efter utarmning av mängden högenergi -neutroner som läcker från månytan och använder det som proxy för hur mycket väte och därför vattenis som kan finnas i månregoliten. Detektorn använder en rad scintillatorkristaller som producerar en liten ljusblixt när de träffas av en neutron. Energin som är associerad med varje ljusblixt räknas i detektorelektroniken och kan användas för att ta fram en karta över neutronräknefrekvenser över månytan, Sa Hardgrove.

Med tanke på att vattenis är berikat vid månens poler, särskilt inom regioner som är i permanent skugga, LunaH-Map kommer att flyga över flera av dessa regioner flera gånger från en mycket låg höjd. Det kommer att förvärva neutronantal som kan relateras till överflödet av väte inom den övre metern på månytan. Den låga höjden (mindre än 10 kilometer över ytan) gör att rymdfarkosten kan förbättra kartorna över permanent skuggade områden genom att "se" alla områden inom dem som är väsentligen berikade med väte.

Missionsteamet funderar över möjligheten att utrusta rymdfarkosten LunaH-Map i en liten färgkamera. Dock, ett sådant färgavbildningsinstrument är inte nödvändigt för sondens primära vetenskapliga uppdrag, Därför kan LunaH-Maps stjärntracker användas som en svartvitt kamera.

Förutom att bedriva vetenskaplig forskning, LunaH-Map kommer också att demonstrera flera nya tekniker som kan vara mycket användbara i framtida CubeSat-rymduppdrag. It is a highly efficient propulsion system that produces very low thrust which over time can change the spacecraft velocity sufficiently, allowing the spacecraft to achieve lunar orbit. In addition to the ion propulsion system, LunaH-Map will test a new deep-space radio for CubeSats, new solar arrays that provide higher power, a new flight computer and attitude control system, and a new science instrument.

"The demonstrated success of any one of these technologies will be a fantastic achievement for deep space CubeSats, " Hardgrove said.

He also underlined the importance of this mission for ASU. Although LunaH-Map is not the first planetary science mission for which ASU has provided instrumentation or science expertise, LunaH-Map is the first full planetary science mission to be led by ASU and the School of Earth and Exploration.

"The School of Earth and Space Exploration brings together scientists and engineers across multiple disciplines, and the selection of LunaH-Map, and more recently Psyche and Lucy, demonstrate that NASA is interested in supporting this model of ground-up, interdisciplinary, development of planetary science missions. The success of all these missions will not only enhance our knowledge of the solar system, but hopefully provide inspiration to Arizona students and excellent opportunities to engage ASU students, faculty and staff in missions of exploration across multiple disciplines, " Hardgrove concluded.

On its way towards the launch in September 2018, LunaH-Map has already passed a Preliminary Design Review in August 2016 and is scheduled for a Critical Design Review in May 2017.