The Next Generation Lunar Retroreflektor (NGLR). Kredit:Simone Dell'Agnello från INFN-LNF
1969, University of Maryland fysiker Doug Currie hjälpte till att designa tre måninstrument som fortfarande är i bruk placerade på månen av Apollo 11, 14 och 15. Femtio år senare, Currie är den ledande vetenskapsmannen för ett just godkänt NASA-projekt för att placera nästa generations versioner av dessa instrument på månen.
Kända som månreflexer, instrumenten reflekterar laserpulser som skickas från jorden tillbaka till deras exakta ursprungspunkt, tillåter exakta mätningar av avståndet mellan jorden och månen; tillhandahålla data för att bättre förstå aspekter av månens inre, inklusive dess flytande kärna; testa frågor om grundläggande fysik, och möjliggör bättre kartläggning och navigering av månens yta.
Enligt Currie, en senior forskare och professor emeritus vid University of Maryland, det nya UMD-ledda projektet kan leda till förbättringar inom alla dessa forskningsområden:(1) på grund av den hundrafaldiga förbättringen av noggrannheten för individuella intervall med de nya retroreflektorerna och (2) på grund av den ökade noggrannheten som produceras av ett större antal reflektorer med ett bredare månområde som täcks av nätverket. För närvarande, det finns fem retroreflektorer på månen:de tre placerade av Apollo-uppdrag och två franskdesignade instrument placerade av sovjetiska månuppdrag. Det Currie-ledda förslaget skulle lägga till tre nästa generations retroreflektorer för totalt åtta månretroreflektorer.
På bilden (L-R) 1969 är University of Maryland (UMD) fysiker Doug Currie, Direktör för University of Texas (UT) McDonald Observatory Harlan J. Smith, NASA-forskaren och astronauten Philip Chapman, UMD professor i fysik Carroll Alley och NASA-forskaren och astronauten Don L. Lind diskuterar användningen av McDonald Lunar Laser Ranging Observatory (MLLRO) för att skicka korta laserpulser till den första Lunar Laser Ranging (LLR) retroreflektorn som lämnats på månytan av Apollo 11 astronauter. MLLRO-programmet utvecklades och drevs initialt av professor Currie (då docent) med stöd av Goddard Space Flight Center och University of Texas. UMD:s professor Alley var huvudutredare för projektet att placera LLR på månen för att ta itu med månens fysik, gravitation, Allmän relativitet och jordfysik. LLR-retroreflektorerna designades och utvecklades av ett team som förutom UMD-fysikerna Alley och Currie, inkluderade forskare från universitet och federala institutioner som inkluderade Princeton University, NASA Goddard Space Craft Center, National Bureau of Standards, Wesleyan University och University of California. NASA:s Scientist-Astronaut-program utbildade Ph.D. forskare och ingenjörer som astronauter. Kredit:Doug Currie, University of Maryland
"Vår nästa generations månretroreflektor är en 2000-talsversion av de instrument som för närvarande finns på månen. Varje placering av en nästa generations månlaserretroreflektor kommer att avsevärt förbättra de vetenskapliga och navigeringsmöjligheterna hos retroreflektornätverket, ", sa Currie. "Dessa tillägg förbättrar kartläggnings- och navigeringsmöjligheterna som är viktiga för NASA:s planer på att återvända till månen och senast 2028 etablera en varaktig mänsklig närvaro."
"Och dessa kommer också att avsevärt öka forskarnas förmåga att använda nätverket för att bedriva viktig vetenskap, som nya tester av allmän relativitet och andra gravitationsteorier. Sådana studier kan hjälpa oss att förstå naturen av mystisk mörk materia, som verkar utgöra nästan 27 procent av universum, " han sa.
Enligt en NASA-release, the Next Generation Lunar Retroreflectors (NGLR) är en av 12 nya vetenskaps- och tekniknyttolaster som valts ut av byrån för att hjälpa människor att studera månen och utforska mer av dess yta som en del av NASA:s månprogram Artemis. Byrån säger att retroreflektorn och de andra 11 undersökningarna och demonstrationerna "kommer att hjälpa byrån att skicka astronauter till månen senast 2024 som ett sätt att förbereda sig för att skicka människor till Mars för första gången."
(L) Nästa generations Lunar Retroreflektor (NGLR) bredvid (R) Apollo-erans version. Bakgrunds-CD ger storleksreferens. Kredit:Doug Currie, University of Maryland
De utvalda undersökningarna kommer att gå till månen på framtida flygningar genom NASAs projekt Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Enligt byrån, CLPS-projektet möjliggör ett snabbt förvärv av månleveranstjänster för nyttolaster som dessa som främjar vetenskapens förmåga, utforskning, eller kommersiell utveckling av månen.
NASA har valt ut de tre första kommersiella månlandningstjänsterna som kommer att leverera vetenskap och teknik nyttolaster till månens yta. Enligt Currie, Next Generation Retroreflektors är för närvarande inte planerade av NASA att vara bland nyttolasten som bärs på dessa tre kommersiella månlandningar. "Dock, vi tror på grund av den låga storleken och vikten på dessa retroreflektorer, varje uppdrag kan säkert lägga till en till sina planerade nyttolaster för vart och ett av dessa kommersiella leveransuppdrag, " han sa.
"De utvalda månens nyttolaster representerar banbrytande innovationer, och kommer att dra fördel av tidiga flygningar genom vårt kommersiella serviceprojekt, sa Thomas Zurbuchen, biträdande administratör för byråns Science Mission Directorate i Washington. "Var och en demonstrerar antingen ett nytt vetenskapligt instrument eller en teknisk innovation som stöder vetenskapliga och mänskliga utforskningsmål, och många har bredare tillämpningar för Mars och bortom."
NGLR-teamet består av:chefsutredare Douglas Currie professor emeritus, Institutionen för fysik, University of Maryland College Park (UMD); Co-I/Co-PI:Simone Dell'Agnello Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italien; och Co-Investigators Professor Christopher Davis Electrical Engineering Department (UMD); Giovanni Delle Monache Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italien; James Williams Jet Propulsion Laboratory teknisk personal; John Rzasa (UMD); och Dennis Wellnitz Institutionen för astronomi (UMD). UMD assisterande forskare Chensheng Wu, en medlem av professor Chris Daviss Maryland Optical Group in Electrical and Computer Engineering har också gjort ett avgörande arbete med utformningen av Next Generation Lunar Retroreflectors.
