Rymdkapplöpningen mellan USA och Ryssland slutade för ett halvt sekel sedan när amerikanska astronauter blev de första att gå på månen. Idag är det ännu ett lopp, föranledd av Kinas framgångsrika landning på månens bortre sida och involverade privata företag såväl som nationella rymdorganisationer, att sätta människor tillbaka på månens yta.

Men att bygga en månbas och faktiskt leva på månen kräver noggrann planering. Först, vi behöver identifiera och kartlägga tillgängliga månresurser, inklusive väte och vattenis. Sådana föreningar är avgörande om vi ska skapa andningsluft och raketbränsle, oavsett om ett observatorium eller en lanseringsramp ska gå till de yttre planeterna i vårt solsystem.

Men att skicka uppdrag för att kartlägga månen efter resurser tillräckligt detaljerat för att möjliggöra framtida etableringar är ett dyrt åtagande som kommer att ta lång tid. Lyckligtvis, det finns en genväg — små satelliter som kallas CubeSats.

Det finns många önskvärda resurser på månen, från vattenisen som kan ge oss bränsle och luft och andra flyktiga ämnen till titan. Dessa kan ha samlats i permanent skuggade polarområden, där det är för kallt för att de ska förångas.

Tidigare orbitala och landade månuppdrag har gett oss en bred översikt över månens ytgeologi. Denna kunskap har förstärkts av returnerade månprover från Apollo och Lunas provreturuppdrag, såväl som återvunna månmeteoriter.

Faktiskt, det var så vi fick bevis för månens vattenis i permanent skuggade områden. Vi har också lärt oss att månens yta är sammansatt av varierande mängder ilmenit och relaterade oxidmineraler samt silikatmineraler och nanofasjärn (material med kornstorlekar under 100 nanometer), som alla är användbara för framtida konstruktion på månen.

Men denna kunskap kommer oss inte långt. Vi behöver också veta exakt hur ämnena är fördelade och vilken form de är i. Är de fria eller bundna till något? Är de innerst inne? Hur interagerar de med månens yta? Vi kan inte utvinna dem framgångsrikt utan att veta sådana saker.

Om vi ​​ska gå till botten med dessa frågor, vi behöver nya lågkostnadsuppdrag som kan uppnås snabbare jämfört med traditionellt stora och dyra projekt.

Nano-satelliter

Mini- och mikrosatelliter, en teknik som har mognat under de senaste 40 åren för att göra rymdvetenskapen betydligt billigare, har därför kommit fram som ett utmärkt alternativ. På senare år, vi har till och med börjat överväga att använda nanosatellitplattformar – som CubeSats. Det är små satelliter som väger några tiotals kilogram där en standardplattform har utvecklats på vilken olika instrument kan monteras.

Robotisk utforskning av solsystemet med hjälp av nanosatelliter är attraktivt eftersom de är billigare, mindre riskfyllda och har ett kortare utvecklingsschema jämfört med traditionella vetenskapsuppdrag. NASA planerar därför en serie månuppdrag med CubeSats inklusive Lunar Flashlight, LunaH-Map och Lunar Ice-Cube, som alla kommer att bidra till att förbättra vår förståelse av den rumsliga fördelningen av vattenis i månens köldfällor. Dock, den rumsliga upplösningen av observationerna av dessa uppdrag är inte stor – i storleksordningen en till många kilometer.

Med tanke på att framtida månlandare eller rovers som är avsedda för permanent skuggade områden sannolikt kommer att ha begränsad rörlighet, det finns ett behov av att förbättra den rumsliga noggrannheten hos kartor över vattenis. Jag arbetar på ett annat CubeSat-uppdrag som heter Volatile &Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO) finansierat av European Space Agency, som kommer att kunna uppnå detta med hjälp av laserteknik.

VMMO syftar till att ta itu med flera nyckelaspekter av framtida månutforskning. Att anta "12U CubeSat-design, " som har måtten 120 x 10 x 10 cm, den kommer att kartlägga platsen för relevanta resurser och flyktiga ämnen i tillräckliga mängder för att vara operativt användbara för framtida månbosättare för att göra bränsle och andningsbar luft. Dess primära vetenskapliga nyttolast är ett miniatyriserat laserinstrument som skulle undersöka Shackleton-kratern, intill sydpolen, för att mäta mängden vattenis.

Specifikt, instrumentet använder en lidar, en undersökningsmetod som kan avbilda ett objekt genom att belysa det med laserljus och mäta det reflekterade ljuset med en sensor. Skanna en tio meter bred väg, instrumentet skulle ta cirka 260 dagar att bygga en högupplöst karta över vattenis inuti kratern med en diameter på 20 kilometer på detta sätt.

Den kommer också att kartlägga månens resurser som ilmenit (TiFeO3) när den flyger över solbelysta områden, samt övervaka fördelningen av is och andra ämnen över mörka områden. Detta kommer att hjälpa oss att förstå hur kondensat vandrar över ytan under den två veckor långa månnatten.

VMMO-uppdraget ska lanseras 2023. Om allt går som det ska, det kommer att bidra till att bana väg för europeisk månutforskning på väg mot en månby och kommersiell exploatering inom tidsramen 2030-2040.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.