En miniatyrenhet som skannar djupt under marken utvecklas för att identifiera isavlagringar och ihåliga lavarör på månen för möjlig mänsklig bosättning.

Prototypenheten, känd som MAPrad, är bara en tiondel av storleken på befintliga markpenetrerande radarsystem, kan ändå se nästan dubbelt så djupt under marken – mer än 100 meter ner – för att identifiera mineraler, isavlagringar, eller tomrum såsom lavarör.

Det lokala nystartade företaget CD3D PTY Limited har nu fått ett bidrag från Australian Space Agencys initiativ moon to Mars för att vidareutveckla prototypen med RMIT University, inklusive att testa det genom att kartlägga ett av jordens största tillgängliga system av lavarör.

CD3D VD och RMIT hedersprofessor, James Macnae, sa att deras unika geofysiska sensor hade flera fördelar jämfört med befintlig teknik som gjorde den mer lämpad för rymduppdrag.

"MAPrad är mindre, lättare och använder inte mer ström än befintliga markpenetrerande radarenheter, ändå kan se upp till hundratals meter under ytan, som är ungefär dubbelt så djup som befintlig teknik, sa Macnae.

"Det kunde uppnå denna förbättrade prestanda, även efter att ha krympts till en handhållen storlek, eftersom den fungerar i ett annat frekvensområde:använder den magnetiska snarare än den elektriska komponenten av elektromagnetiska vågor."

De magnetiska vågorna som sänds ut och detekteras av enheten mäter konduktivitet och elektromagnetiska vågreflektioner för att identifiera vad som ligger under jorden. Tomrum och vattenis ger starka reflektioner, medan olika metallavlagringar har hög ledningsförmåga på unika nivåer.

Från gruvdrift till månuppdrag

Det specialiserade radarsystemet har utvecklats av RMIT University och det kanadensiska företaget International Groundradar Consulting i ett forskningsprojekt som finansierats genom AMIRA Global-nätverket.

Framgångsrika fälttester har sedan dess genomförts i Australien och Kanada med en ryggsäckad prototyp för gruvdrift och mineralprospektering.

"MAPrads initiala utveckling var specifikt inriktad på att underlätta drönarundersökningar för gruvtillämpningar, men det har uppenbara tillämpningar i rymden där storlek och vikt är av högsta vikt, så det är där vi nu fokuserar våra ansträngningar, sa Macnae.

För att ytterligare bevisa teknikens användbarhet för en rad månuppdrag, forskarna kommer att söka tillstånd att skanna ett av världens största tillgängliga system av lavarör vid de spektakulära Undara-grottorna i Far North Queensland, Australien.

Undara är ett aboriginiskt ord som betyder lång väg, " med hänvisning till det ovanligt långa systemet av lavarör som finns i parken. Rören har diametrar på upp till 20 meter och vissa är flera hundra meter långa.

RMIT University ingenjör, Dr Graham Dorrington, sa att de skulle korsa parken ovanför grottorna för att upptäcka tomrummen nedanför, varav några inte är helt kartlagda ännu.

"Vi vet dimensionerna på huvudrören, så jämförelse med ytskanningar för att kontrollera noggrannheten borde vara möjlig, " han sa.

"Undara kommer att vara en utmärkt testplats för oss eftersom det är det närmaste på jorden till lavarören som tros existera på månen och Mars."

Jakten på vatten och skydd i rymden

Massiva tunnlar som lämnats av forntida vulkaniska lavaströmmar kan finnas på grunt djup under månens och Mars yta.

Man tror att dessa höljen kan vara lämpliga för konstruktion av rymdkolonier eftersom de ger skydd mot månens frekventa meteoritnedslag, högenergisk ultraviolett strålning och energipartiklar, för att inte tala om extrema temperaturer.

På månens yta, till exempel, dagtemperaturerna är ofta långt över 100 grader Celsius, sjunker dramatiskt till under -150 grader Celsius på natten, medan de isolerade tunnlarna skulle kunna ge en stabil miljö på runt -22 grader Celsius.

Men av mer omedelbar oro är att kartlägga isvattenavlagringar på månen och få en tydligare bild av de resurser som finns tillgängliga där för att stödja livet.

Dorrington sa att deras system kunde monteras på en rymdrover, eller till och med fäst vid en rymdfarkost i låg omloppsbana, att övervaka mineraler i nära framtida uppdrag och efter lavarör i senare uppdrag.

"Efter lavarörstesten senare i år, nästa steg kommer att vara att optimera enheten för att inte störa eller interagera med någon av rymdroverns eller rymdfarkostens metallkomponenter, eller orsaka inkompatibla elektromagnetiska störningar med kommunikation eller andra instrument, sa Dorrington.

"Kvalificerar MAPrad för utrymmesanvändning, speciellt för användning på månen, kommer att vara en betydande teknisk utmaning för oss, men vi förutser inga showstoppers."

Teamet kommer att använda de unika funktionerna hos RMIT Micro Nano Research Facility och Advanced Manufacturing Precinct och vill också samarbeta på senare utvecklingsstadier med specialister inom rymdfarkostsintegration eller organisationer med tillgång till nyttolast.