Ett team av NASA-forskare vill rita en mer komplett bild av var vatten finns på månen och om det vandrar över månens yta, inklusive i de permanent skuggade områdena som inte har sett solljus på kanske en miljard år eller mer.
Den första antydan om potentiellt vatten vid båda månpolerna kom 1994, med Clementine-uppdraget som flygs gemensamt av NASA och försvarsdepartementet. Sedan dess, efterföljande uppdrag, som Chandrayann-1, Lunar Reconnaissance Orbiter, och Lunar CRater Observation and Sensing Satellite, har upptäckt tre smaker av flyktiga ämnen eller kemikalier som avdunstar snabbt:ett globalt lager av hydroxid och vatten som bara är en molekyl tjock, underjordisk polär is, och polär ytvattenfrost.
Tidigare uppdrag förändrade perspektiv
"Fjärrdetektering av månens flyktiga ämnen, speciellt vatten och hydroxid, har dramatiskt förändrat vårt perspektiv på en torr måne till en blötare måne, både inom och på ytan, " sa vetenskapsmannen Noah Petro. "Men, dessa uppdrag kunde inte rita en fullständig bild av spridningen och möjliga rörlighet för flyktiga ämnen."
Med finansiering från NASA:s Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, eller PSDS3, program, Petro och hans team, som också inkluderar University of Hawaii-forskaren Paul Lucey samt Goddard-instrumentexperter, kommer att studera ett CubeSat-uppdragskoncept som kallas Mini Lunar Volatiles Mission, eller MiLUV.
Den sex-enhets MiLUV skulle upptäcka vatten på månens yta med hjälp av en laserspektrometer som spårar dess arv till liknande Goddard-utvecklade instrument av lidartyp byggda för att kartlägga topografierna på Mars och Månen.
"Att förstå flyktiga ämnen i solsystemet är ett viktigt planetvetenskapligt mål för NASA, ", sa Petro. "Vi tror att det bäst lämpade instrumentet för att svara på var dessa flyktiga ämnen finns och deras möjliga rörelse är en laserspektrometer som mäter ytreflektans vid flera våglängder. Fördelen med detta tillvägagångssätt är att genom att använda ett aktivt instrument, vi kan mäta i områden som inte är upplysta."
Ompaketering av befintlig laserspektrometer
Med finansieringen, teamet studerar ompackningen av ett befintligt instrumentkoncept, Lunar Ice Lidar Spectrometer, eller LILIS, för att avgöra om den kan passa på en liten satellit och utföra en teknisk studie för att visa att byrån framgångsrikt kunde flyga MiLUV, Petro tillade.
Instrumentet är en anpassning av framgångsrika planetariska lidarsystem som flögs på Lunar Orbit Laser Altimeter och Mercury Laser Altimeter. Dessa instrument studsade laserljus från månens och Merkurius ytor, respektive, och använde den återkommande signalen för att kartlägga sina topografier. "Vi vill utöka instrumentets kapacitet bortom topografi, " sa Petro.
Till skillnad från det tidigare instrumentet som använde en enda våglängd, LILIS skulle inkludera en flerbandsspektrometer. Lasern skulle studsa ljus från månens yta och spektrometern skulle analysera den reflekterade eller återkommande signalen för att fastställa förekomsten av vatten och andra flyktiga ämnen.
Som alla kemikalier, vatten absorberar ljus vid specifika infraröda våglängder. Genom att noggrant ställa in instrumentets detektorer till dessa våglängder – i det här fallet, 1,6 och 3,0 mikron – forskare skulle kunna upptäcka och sedan analysera vattennivån i laserns vertikala bana. Ju mer vatten längs ljusets väg, desto djupare blir absorptionslinjerna.
Mått dygnet runt
Eftersom instrumentet bär sin egen ljuskälla – lasern – kunde uppdraget bokstavligen fungera dag och natt, oavsett solljusförhållanden. Detta betyder att MiLUV också kan studera månens permanent skuggade områden, samla in en komplett datamängd som skulle visa hur ytflyktiga ämnen varierar som en funktion av månens tid, Om överhuvudtaget, Petro tillade.
"Detta är ett fokuserat vetenskapsuppdrag, perfekt för ett CubeSat-uppdrag, " sade Petro. "Det riktar sig direkt till det vetenskapliga målet att förstå hur de kemiska och fysikaliska processerna i vårt solsystem fungerar, påverka varandra, och utvecklas. Vi hoppas att vår studie kommer att visa att detta är ett genomförbart uppdrag."
Små satelliter, inklusive CubeSats, spela en värdefull roll i byråns utforskning, vetenskap, teknik- och utbildningsutredningar. Dessa miniatyrsatelliter ger en lågkostnadsplattform för NASA:s vetenskapsuppdrag, inklusive planetarisk utforskning, Jordobservation, och grundläggande jord- och rymdvetenskap. De är en hörnsten i utvecklingen av banbrytande NASA-teknik som laserkommunikation, satellit-till-satellit-kommunikation och autonom rörelse.
