Es ist bekannt, dass Wassereis unter dem Mond-Regolith (zerbrochenes Gestein und Staub) existiert, aber die Wissenschaftler verstehen noch nicht, ob Oberflächeneis den Boden in diesen kalten Kratern bedeckt. Um das herauszufinden, schickt die NASA Lunar Flashlight, einen kleinen Satelliten (oder SmallSat), der nicht größer als eine Aktentasche ist. Es schwebt tief über dem Südpol des Mondes und wird Laser verwenden, um Licht auf diese dunklen Krater zu werfen – ähnlich wie ein Prospektor, der nach verborgenen Schätzen sucht, indem er eine Taschenlampe in eine Höhle richtet. Die Mission wird Mitte November an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete starten.
„Dieser Start wird den Satelliten auf eine Flugbahn bringen, die etwa drei Monate brauchen wird, um seine wissenschaftliche Umlaufbahn zu erreichen“, sagte John Baker, Projektmanager der Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Dann wird Lunar Flashlight versuchen, Wassereis auf der Oberfläche des Mondes an Orten zu finden, die sonst niemand sehen konnte.“
Kraftstoffeffiziente Umlaufbahnen
Nach dem Start werden Missionsnavigatoren das Raumschiff am Mond vorbei führen. Es wird dann langsam durch die Schwerkraft von der Erde und der Sonne zurückgezogen, bevor es sich in einer weiten, kurvenreichen Umlaufbahn zum Sammeln von Wissenschaft niederlässt. Diese nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn wird ihn an seinem entferntesten Punkt 42.000 Meilen (70.000 Kilometer) vom Mond entfernt führen, und bei seiner größten Annäherung wird der Satellit die Oberfläche des Mondes streifen und sich innerhalb von 9 Meilen (15 Kilometer) über dem Mond befinden Mond-Südpol.
SmallSats tragen eine begrenzte Menge an Treibstoff, sodass treibstoffintensive Umlaufbahnen nicht möglich sind. Eine nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn benötigt weitaus weniger Treibstoff als herkömmliche Umlaufbahnen, und Lunar Flashlight wird erst die zweite NASA-Mission sein, die diese Art von Flugbahn verwendet. Das erste ist das Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment der NASA (SCHLUSSSTEIN)-Mission, die am 13. November ihre Umlaufbahn erreicht und den Nordpol des Mondes am nächsten passiert.
„Der Grund für diese Umlaufbahn ist, nahe genug heranzukommen, damit Lunar Flashlight seine Laser strahlen und eine gute Rückkehr von der Oberfläche erzielen kann, aber auch eine stabile Umlaufbahn zu haben, die wenig Treibstoff verbraucht“, sagte Barbara Cohen, Lunar Flashlight Hauptforscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Als Technologiedemonstration wird Lunar Flashlight das erste interplanetare Raumschiff sein, das eine neue Art von „grünem“ Treibstoff verwendet, der sicherer zu transportieren und zu lagern ist als die üblicherweise im Weltraum verwendeten Treibstoffe wie Hydrazin. Dieses neue Treibmittelentwickelt vom Air Force Research Laboratory und getestet auf a frühere Technologie-Demonstrationsmission der NASA, verbrennt über einen Katalysator, anstatt ein separates Oxidationsmittel zu erfordern. Deshalb wird es als Monotreibstoff bezeichnet. Das Antriebssystem des Satelliten wurde vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, mit Integrationsunterstützung des Georgia Tech Research Institute in Atlanta entwickelt und gebaut.
Lunar Flashlight wird auch die erste Mission sein, die ein Vier-Laser-Reflektometer verwendet, um nach Wassereis auf dem Mond zu suchen. Das Reflektometer arbeitet mit Wellenlängen im nahen Infrarot, die leicht von Wasser absorbiert werden, um Eis auf der Oberfläche zu identifizieren. Sollten die Laser auf nackten Fels treffen, wird ihr Licht zum Raumschiff zurückreflektiert und signalisiert einen Mangel an Eis. Aber wenn das Licht absorbiert wird, würde das bedeuten, dass diese dunklen Taschen tatsächlich Eis enthalten. Je größer die Absorption, desto mehr Eis kann an der Oberfläche sein.
Wasserkreislauf des Mondes
Es wird angenommen, dass Wassermoleküle von Kometen- und Asteroidenmaterial stammen, das auf die Mondoberfläche einwirkt, und von Sonnenwind-Wechselwirkungen mit dem Mond-Regolith. Im Laufe der Zeit haben sich die Moleküle möglicherweise als Eisschicht in „Kühlfallen“ angesammelt.
„Wir werden zum ersten Mal definitive Messungen des Oberflächenwassereises in dauerhaft schattigen Regionen durchführen“, sagte Cohen. „Wir werden in der Lage sein, die Beobachtungen von Lunar Flashlight mit anderen Mondmissionen zu korrelieren, um zu verstehen, wie umfangreich dieses Wasser ist und ob es von zukünftigen Entdeckern als Ressource genutzt werden könnte.“
Cohen und ihr Wissenschaftsteam hoffen, dass die von Lunar Flashlight gesammelten Daten verwendet werden können, um zu verstehen, wie flüchtige Moleküle wie Wasser von Ort zu Ort zirkulieren und wo sie sich ansammeln und in diesen Kühlfallen eine Eisschicht bilden können.
„Dies ist eine aufregende Zeit für die Erforschung des Mondes. Der Start von Lunar Flashlight könnte zusammen mit den vielen kleinen Satellitenmissionen an Bord von Artemis I die Grundlage für wissenschaftliche Entdeckungen bilden und zukünftige Missionen zur Mondoberfläche unterstützen“, sagte Roger Hunter, Programmmanager für Small Spacecraft Technology am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley.