Ett nytt uppdragskoncept som involverar två CubeSats anslutna av en tunn, milslång bindning kan hjälpa forskare att förstå hur månen fick sina mystiska "tatueringar"-virvlande mönster av ljus och mörker som hittades på mer än 100 platser över månytan.

NASAs Planetary Science Deep Space SmallSat -studier, eller PSDS3, programmet valde nyligen ett team på Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, att vidareutveckla ett uppdragskoncept som kallas Bi-sat Observations of the Lunar Atmosphere ovanför virvlar, eller BOLAS. Studien, ledd av Goddards huvudutredare Timothy Stubbs, kan leda till det första bundna planetära CubeSat -uppdraget, Sa Stubbs.

"Det här är ett spännande koncept, "sa Michael Collier, en BOLAS-medforskare som har studerat bindningsbaserade uppdrag för att samla in svåråtkomliga månmätningar sedan 2015. "Uppriktigt sagt, Jag tycker att det är banbrytande. Uppbundna satelliter är ett mycket naturligt tillvägagångssätt för att rikta in sig på månvetenskap. "

Som för närvarande tänkt, uppdraget skulle omfatta två CubeSats med 12 enheter, vars individuella enheter skulle mäta bara fyra tum på en sida. När paret nådde ett lågt underhåll, kvasi-stabil bana cirka 62 miles över månens yta, de två, ansluten med en 112 mil lång tunn tether, skulle separera. Den översta satelliten skulle klättra 118 miles över ytan, medan den lägre, nästan identiska tvillingar skulle falla till en höjd av cirka sex miles över ytan.

"Spänningen i bandet håller CubeSats i vertikal inriktning när de kretsar, "Sa Stubbs." Konfigurationen, med massans centrum i en kvasi-stabil bana, bör göra det möjligt för den nedre CubeSat att flyga under långa perioder på låga höjder. "

Utan ett kopplingssystem, ett jämförbart uppdrag med låg höjd skulle behöva oöverkomliga mängder bränsle för att behålla sin bana. NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter, eller LRO, till exempel, flög i en cirkelbana 31 mil över ytan tidigt i sitt uppdrag. Om NASA inte hade genomfört framdrivande manövrar för att upprätthålla denna bana, rymdfarkosten skulle ha krossat i ytan.

Detta beror på de stora koncentrationerna av massa som lurar på månytan. Dessa "maskoner" förändrar tyngdkraftsfältet och kan antingen dra rymdfarkosten eller skjuta dem ur kurs, att döma dem till en missionsavslutande kollision.

"För planetobjekt som saknar atmosfär, tethering är ett innovativt tillvägagångssätt för den tekniska utmaningen med låghöjdsmätningar med minimalt drivmedel, "Collier sa, tillägger att en CubeSat inte kunde bära den mängd bränsle som behövs för att utföra periodiska stationsmanövrer.

För forskare som försöker bättre förstå månens udda, luftlös miljö, ju lägre de kan distribuera CubeSat, desto bättre.

Utrustad med en nästan identisk svit med miniatyriserade instrument, inklusive spektrometrar och avbildare som redan utvecklats av BOLAS-medforskare och samarbetspartners, tvilling -satelliterna skulle karakterisera månvätecykeln från både låg och hög höjd. "Det finns mycket vetenskap du kan göra med denna instrumentpaket, "Sa Stubbs, tillägger att laget planerar att utnyttja delsystem som utvecklats av Kentuckys Morehead State University, som leder NASA:s Lunar IceCube -uppdrag. Lunar IceCube kommer att leta efter månflyktiga och vatten under sina sex månader i månbana.

Under det föreslagna ett året i omloppsbana, BOLAS -instrumenten skulle känneteckna mekanismerna för väteimplantation på månens yta samt deras beroende av månens sammansättning, regolit, lokal topografi, plasmaförhållanden, tidpunkt på dygnet, och magnetfält i skorpan.

Ett av uppdragets främsta mål är att förstå bildandet av månens virvlar - de udda märkena av ljus och mörker som ser nästan ut som om de var målade på månens yta - och den roll som magnetiska avvikelser och rymdvittring kan spela i deras skapande .

Observationer indikerar att virvlarna dyker upp där gamla bitar av magnetfält är inbäddade i månskorpan. De visar också att de ljusa områdena verkar vara mindre vittrade än omgivningen. Flera fenomen kan få material som utsätts för rymden att förändras både fysiskt och kemiskt, vilket resulterar i mörkare med tiden, inklusive solvind och mikrometeoroider.

Dessa ledtrådar har lett till tre framstående teorier om deras bildande.

En teori antyder att virvlarna och de magnetiska fälten båda bildats av materialplumeringar som matas ut av kometpåverkan. En annan hypotes säger att när mikrometeoroider bombarderar loftet månens fina dammpartiklar, ett befintligt magnetfält över virvlarna sorterar dem efter deras känslighet för magnetism, bildar ljusa och mörka mönster med olika kompositioner. Och en annan teori postulerar att eftersom partiklar i milvinden per timmes solvind är elektriskt laddade, de reagerar på magnetiska krafter. Kanske skyddar magnetfältet ytan från vittring av solvinden.

Observationer från NASA:s LRO ger trovärdighet till magnetsköldhypotesen, säger forskare. Dock, ingen utesluter någonting än.

Tills forskare startar ett uppdrag som kan utföra nära-till-marken globala mätningar, ett definitivt svar är inte troligt, Collier sa. Dock, han tror att BOLAS-uppdraget med två satelliter skulle kunna tillhandahålla data som det vetenskapliga samfundet behöver.

"Detta kan vara ett paradigmskifte, "Collier sa." Allt tyder på att detta uppdrag kan utföras med befintlig teknik. "

Små satelliter, inklusive CubeSats, spelar en allt större roll i prospektering, teknik demonstration, vetenskaplig forskning och utbildningsutredningar vid NASA, inklusive:planetarisk rymdutforskning; Jordobservationer; grundläggande jord- och rymdvetenskap; och utveckla precursor science-instrument som avancerad laserkommunikation, satellit-till-satellit-kommunikation och autonoma rörelsefunktioner.