NASA har inte mätt månbävningar sedan Apollo-astronauter satte ut en handfull mätstationer på olika platser på månens yta och upptäckte oväntat att jordens enda naturliga satellit var långt ifrån seismiskt inaktiv.

Om Terry Hurford, en geofysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har sin vilja, en nästa generation, mycket robust seismometer som han nu utvecklar tillsammans med sin Arizona State University-partner kommer att vara en av de innovativa nya teknologierna och systemen som NASA använder för att utforska månen mer i detalj under sitt Artemis-program. Kallas Subsurface Lunar Investigation and Monitoring Experiment, eller SUBLIMERA, Systemets data kommer inte bara att kartlägga månens inre, från dess regolit till dess kärna, men också uppmärksamma astronauter på seismiska händelser.

NASA:s utveckling och avancemang av Lunar Instrumentation, eller DALI, stödjer insatsen.

Rudimentär förståelse

Före Apollo, forskare var omedvetna om månens darrande. Från 1969 till 1977, instrument utplacerade som en del av NASA:s Apollo Lunar Surface Experiment Package, eller ALSEP, spelade in 12, 000 seismiska händelser, inklusive meteornedslag och djupa och grunda månbävningar, vars intensitet varierade i magnitud från mindre än tre till så hög som fem. 1977, NASA stängde av ALSEP-arrayen. Även om forskare fortfarande bryter ALSEP-data, "vår förståelse av månens inre är fortfarande rudimentär och begränsad, sa Hurford.

Lär dig mer om månens interna struktur och tillhandahåller ett system för tidig varning för astronauter, därför, har hög prioritet. "Ett av nyckelinstrumenten skulle vara en seismometer, "särskilt en som är lätt att distribuera, oländig, och relativt billigt att bygga – prestandakriterier som SUBLIME förväntas uppfylla, han lade till.

Hurford och hans team designar specifikt SUBLIME så att alla NASA eller kommersiella landare eller roversystem kan distribuera det, oavsett terräng och uppdragets varaktighet. Det långsiktiga målet är att etablera ett nätverk av seismiska stationer.

Redan relativt mogen på grund av tidigare investeringar från flera NASA-teknologiutvecklingsprogram samt Goddards program för intern forskning och utveckling (IRAD), the path-finding SUBLIME förväntas vara nästan redo för utplacering när dess DALI-finansiering upphör om tre år. Fem andra team som involverade Goddard-experter fick DALI-finansiering för att främja andra instrument, säkerställa att centret har en roll att spela i byråns nästa era av utforskning.

Systemförbättringar

SUBLIME erbjuder förbättringar jämfört med andra system, sa Hurford. "Det gjordes flera försök att bygga planetseismometrar efter den fullständiga utbyggnaden av Apollo månnätverk, " sa han. NASA flög dem till slut på Mars Viking-uppdraget, Venus Venera 13 och 14 uppdrag, och nu Mars InSight-uppdraget, byråns första uppdrag tillägnad att titta under Mars yta.

Apollo-erans instrument var känsliga för lutning; därför, astronauterna var tvungna att placera dem. Och medan Mars InSight-instrumentet är den bäst presterande planetseismometern hittills, dess sensorsystem är mycket stort. En komplex robotarm måste använda instrumentet.

SUBLIME är baserad på Molecular Electronic Transducer, eller MET, en teknologi som Arizona State University bidrar till. Används inom terrestrisk seismologi, MET förlitar sig på en vätska som reagerar på seismiska accelerationer. Vätskan strömmar genom ett avkänningselement som genererar en mätbar ström, som ger mycket exakt markrörelsedata.

Det fina med MET-tekniken är att den är robust och lätt att använda. SUBLIME-enheten kommer att innehålla tre sensorer som är orienterade i olika riktningar inuti instrumentets hölje. Om förpackningen ramlar och hamnar på sidan, till exempel, orienteringen kommer inte att minska SUBLIME:s förmåga att samla in data och lokalisera källan till seismisk aktivitet. Med andra ord, instrumentpaketet behöver inte placeras exakt för att göra sitt jobb. Dessutom, den har inga rörliga delar och är lätt att tillverka, sa Hurford.

Goddard-teknologer hjälpte till att förbättra sensorns design för att inkludera ytterligare tätningar och ett bättre sätt att montera sensorerna, Hurford sa, och tillägger att målet under DALI-utmärkelsen är att höja sensorns tekniska beredskap så att den med tillförsikt föreslås för flygning.

Men centrets viktigaste bidrag är avläsningselektroniken, som har en avancerad, strålningshärdad applikationsspecifik integrerad krets, eller ASIC, som minimerar instrumentets massa- och effektbehov. Utvecklad av teknologen Gerard Quilligan under flera IRAD-priser, ASIC tillhandahåller alla hushållsfunktioner och omvandlar strömmen som detekteras av MET-sensorn till en spänningsavläsning och digitaliserar den sedan.

IRAD historia

"Det chipet har mycket historia i tidigare IRAD-utmärkelser, Hurford sa. "Sensorn är livsviktig, men det är inte ett instrument förrän du sätter ihop allt."

Som en första generationens seismometer, SUBLIME kommer sannolikt att användas initialt på kortvariga distributioner. Men det är design, som skulle kunna anpassas för användning på andra planeter och månar på grund av dess robusthet och känslighet, möjliggör långsiktiga utbyggnader som behövs för att skapa ett nätverk av övervakningsstationer.

"Någon dag, Jag vill upptäcka seismisk aktivitet på Europa, och SUBLIME är det första lilla steget mot det målet, sa Hurford.