Amerykańska agencja kosmiczna NASA podjęła kluczowy krok w przygotowaniach do powrotu ludzkości na Księżyc, wybierając trzy zaawansowane instrumenty naukowe, które odegrają decydującą rolę w badaniu naszego naturalnego satelity. Dwa z tych instrumentów zostaną zintegrowane z rewolucyjnym księżycowym pojazdem terenowym (LTV), podczas gdy trzeci jest przewidziany dla przyszłej misji na orbicie Księżyca. Wybór ten stanowi podstawę dla celów naukowych ambitnego programu Artemis, którego celem jest ustanowienie długoterminowej obecności człowieka na Księżycu i przygotowanie do przyszłych misji na Marsa.

Księżycowy pojazd terenowy (LTV) znajduje się w centrum nowej ery eksploracji. W przeciwieństwie do swoich poprzedników z programu Apollo, pojazd ten został zaprojektowany do wielokrotnych i długotrwałych misji. Będzie to pierwszy pojazd z załogą ludzką na powierzchni Księżyca od ponad pięćdziesięciu lat, zdolny do transportu dwóch astronautów i znacznej ilości sprzętu naukowego. Jedną z jego kluczowych cech jest możliwość zdalnego sterowania, co pozwoli naukowcom na Ziemi kontynuować badania i zbieranie danych nawet wtedy, gdy astronauci nie będą obecni. Ta podwójna funkcjonalność drastycznie rozszerzy zasięg i skuteczność badań, umożliwiając pokrycie znacznie większego obszaru powierzchni Księżyca niż kiedykolwiek wcześniej.

Nicky Fox, zastępca administratora w Dyrekcji Misji Naukowych w siedzibie NASA w Waszyngtonie, podkreśliła znaczenie tego projektu. „Księżycowy pojazd terenowy Artemis zabierze ludzkość dalej niż kiedykolwiek wcześniej przez księżycową granicę w epicką podróż badań naukowych i odkryć”, oświadczyła. „Łącząc to, co najlepsze w eksploracji ludzkiej i robotycznej, instrumenty naukowe wybrane dla LTV przyniosą odkrycia, które poinformują nas o najbliższym sąsiedzie Ziemi, ale także przyczynią się do zdrowia i bezpieczeństwa naszych astronautów i statków kosmicznych na Księżycu.”

AIRES: Szczegółowe mapowanie minerałów i substancji lotnych na Księżycu

Pierwszym z dwóch instrumentów przeznaczonych dla LTV jest Spektrometr odbiciowy i emisyjny w podczerwieni Artemis (AIRES - Artemis Infrared Reflectance and Emission Spectrometer). Jego głównym zadaniem będzie identyfikacja, kwantyfikacja i mapowanie minerałów księżycowych oraz, co ważniejsze, substancji lotnych. Substancje lotne to materiały, które łatwo parują, takie jak lód wodny, amoniak czy dwutlenek węgla. Znalezienie i zrozumienie dystrybucji tych zasobów, zwłaszcza wody, ma kluczowe znaczenie dla przyszłych długoterminowych misji, ponieważ mogłyby być wykorzystywane do picia, produkcji tlenu do oddychania i jako surowiec do paliwa rakietowego.

AIRES będzie działać poprzez rejestrowanie danych spektralnych o wysokiej rozdzielczości, które będą nakładane na obrazy zarejestrowane w spektrum widzialnym. Umożliwi to naukowcom tworzenie szczegółowych map mineralogicznych i chemicznych powierzchni Księżyca. Instrument będzie w stanie analizować konkretne formacje geologiczne, takie jak kratery czy skały, ale także rejestrować szerokie panoramy, aby uzyskać kompleksowy obraz dystrybucji zasobów w całym południowym regionie polarnym Księżyca. To właśnie biegun południowy został strategicznie wybrany jako główny obszar badań ze względu na tak zwane „kratery wiecznie zacienione”, w których temperatury nigdy не wzrastają powyżej punktu zamarzania, co czyni je idealnymi kandydatami do zachowania lodu wodnego przez miliardy lat. Zespołem odpowiedzialnym za instrument AIRES kieruje Phil Christensen z Arizona State University w Tempe.

L-MAPS: Spojrzenie w głąb powierzchni Księżyca

Drugim instrumentem, który znajdzie się na LTV, jest Księżycowy mikrofalowy spektrometr aktywno-pasywny (L-MAPS - Lunar Microwave Active-Passive Spectrometer). Podczas gdy AIRES będzie analizować powierzchnię, L-MAPS zajrzy pod nią, pomagając naukowcom zdefiniować strukturę regolitu księżycowego (warstwy pyłu i skał na powierzchni) i szukać możliwych lokalizacji podziemnego lodu. Instrument ten jest w rzeczywistości pakietem składającym się z dwóch części: spektrometru i georadaru (GPR - ground-penetrating radar).

Radar będzie wysyłał sygnały w głąb gruntu księżycowego i analizował ich echo, tworząc w ten sposób trójwymiarową mapę podziemnych struktur do imponującej głębokości 40 metrów. Jednocześnie spektrometr będzie mierzył temperaturę i gęstość materiału pod powierzchnią. Połączenie tych danych zapewni bezprecedensowy wgląd w skład i stratygrafię podpowierzchniową Księżyca. Umożliwi to nie tylko zlokalizowanie potencjalnych złóż lodu, które są chronione przed surowymi warunkami na powierzchni, ale także lepsze zrozumienie historii geologicznej Księżyca. Zespołem instrumentu L-MAPS kieruje Matthew Siegler z University of Hawaii w Manoa.

Synergia instrumentów i perspektywa orbitalna

Dane zebrane przez AIRES i L-MAPS będą komplementarne. Razem stworzą kompleksowy obraz składników powierzchni i podpowierzchni Księżyca, co jest kluczowe dla wspierania eksploracji ludzkiej i planowania przyszłych operacji. Ponadto, odkrycia te dostarczą ważnych wskazówek na temat historii skalistych światów w naszym Układzie Słonecznym, w tym Ziemi. Charakteryzacja zasobów księżycowych ujawni, z czego składa się Księżyc, gdzie znajdują się potencjalne zapasy lodu i jak Księżyc zmienia się w czasie pod wpływem wiatru słonecznego i uderzeń mikrometeorytów.

Oprócz instrumentów, które zostaną zintegrowane z LTV, NASA wybrała również trzeci instrument do przyszłej misji orbitalnej. Jest to Ultrakompaktowy spektrometr obrazujący dla Księżyca (UCIS-Moon - Ultra-Compact Imaging Spectrometer for the Moon). Jego rolą będzie zapewnienie regionalnego i globalnego kontekstu dla szczegółowych odkryć, których LTV dokona na powierzchni. Z orbity UCIS-Moon będzie mapować geologię i substancje lotne na szerokim obszarze oraz, co szczególnie ważne, mierzyć, jak działalność człowieka wpływa na te wrażliwe zasoby. Jest to kluczowy element zapewnienia zrównoważonego rozwoju przyszłych baz księżycowych.

Spektrometr UCIS-Moon pomoże w identyfikacji najbardziej wartościowych naukowo obszarów dla przyszłych misji załogowych, kierując astronautów do miejsc, w których mogą zebrać najbardziej reprezentatywne próbki. Jego obrazy szerokokątne zapewnią ogólny kontekst dla tych próbek, umożliwiając naukowcom zrozumienie, jak pojedyncza lokalizacja wpisuje się w szerszy obraz geologiczny. Instrument ten zapewni dane o najwyższej dotychczas rozdzielczości przestrzennej na temat wody powierzchniowej na Księżycu, składu mineralnego i właściwości termofizycznych. Zespołem instrumentu UCIS-Moon kieruje Abigail Fraeman z Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA w Południowej Kalifornii.

Droga do nowych odkryć

Joel Kearns, zastępca administratora ds. eksploracji w Dyrekcji Misji Naukowych, podkreślił synergię wybranych instrumentów. „Razem te trzy instrumenty naukowe dokonają znacznego postępu w odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące tego, jakie minerały i substancje lotne są obecne na i pod powierzchnią Księżyca”, powiedział. „Dzięki tym instrumentom na LTV i na orbicie będziemy mogli scharakteryzować powierzchnię nie tylko tam, gdzie astronauci prowadzą badania, ale także w całym południowym regionie polarnym Księżyca, oferując ekscytujące możliwości odkryć naukowych i badań w nadchodzących latach.”

Równolegle z wyborem instrumentów, NASA współpracowała z trzema firmami ubiegającymi się o budowę księżycowego pojazdu terenowego: Intuitive Machines, Lunar Outpost i Venturi Astrolab. Wszystkie trzy firmy pomyślnie zakończyły wstępne przeglądy projektów. Przeglądy te potwierdzają, że początkowy projekt każdego komercyjnego łazika księżycowego spełnia wszystkie wymagania systemowe NASA, że wybrano odpowiednie opcje projektowe, zidentyfikowano interfejsy i opisano metody weryfikacji. NASA oceni teraz propozycje zamówień na zadania, które otrzyma od każdego dostawcy LTV i podejmie decyzję o wyborze misji demonstracyjnej do końca 2025 roku. W ramach programu Artemis NASA zajmie się priorytetowymi kwestiami naukowymi, koncentrując się na tych, które najlepiej mogą być rozwiązane przez badaczy-ludzi na miejscu, przy użyciu zaawansowanych systemów robotycznych na powierzchni i na orbicie.

Oryginalny artykuł został opublikowany na portalu NASA Jet Propulsion Laboratory. Źródło: NASA Selects Instruments for Artemis Lunar Terrain Vehicle