Tilbage til Månen

NASAs næste månebane vil blive opsendt senere i år, det første skridt i en ambitiøs plan om at returnere mennesker til Månen – og sende dem videre til Mars. Rumfartøjet, kaldet Lunar Reconnaissance Orbiter ( LRO ), vil bruge ny teknologi til at lave præcise kort over Månens overflade, til at søge efter ressourcer såsom is og til at vurdere den trussel, som stråling i miljøet kan udgøre for mennesker.

Månebundet: Lunar Reconnaissance Orbiter (ovenfor) vil kredse og overvåge Månen og give flere detaljer om dens overflade og miljø end nogen tidligere satellit har. Et af to nye instrumenter ombord på rumfartøjet vil være månens orbiter-laserhøjdemåler (nederst), som vil udsende fem laserstråler 28 gange i sekundet for at kortlægge månens overflade. Meget korte pulser af laserlys udsendes gennem den smalle sølvkegle, der er fastgjort til instrumentets optiske enhed (guldfarvet boks). Den store kegle opsamler laserlyset, der reflekteres tilbage fra månens overflade.

LRO er den mest avancerede månesatellit, NASA har bygget, siger Richard Vondrak, projektforsker for LRO, som tilføjer, at den vil give information, som ville have været umulig at indsamle for et par årtier siden. Vi undersøger Månen mere detaljeret end noget andet himmellegeme til gavn for alle lande, inklusive Kina, Japan og Indien, som har sagt, at de har ambitioner om at sætte mennesker på Månen i de næste 10 til 20 år, tilføjer David Smith, en NASA-videnskabsmand, der arbejder på LRO.

LRO er en del af NASAs vision for rumudforskning , et program, der blandt andet har til formål at besvare grundlæggende spørgsmål om fysik, søge efter udenjordisk liv og søge nye ressourcer, såsom strømkilder, til Jorden. Programmet opfordrer mennesker til at vende tilbage til Månen. Men før det sker, siger Vondrak, er det nødvendigt at forstå meget mere om Månens overfladestråling og topografi.

Under Apollo var der en række næsten fatale fejl, siger Smith. Vi landede ikke på en flad overflade, og der var kampesten overalt, som kunne have beskadiget køretøjet og forhindret en tilbagevenden til Jorden. Sikkerhedsstandarder i dag ville ikke have tilladt Apollo.

Apollo-programmet for bemandede rumfartøjer lukkede ned i 1975, og det var først i 1990'erne, at USA sendte flere satellitter til at kredse om Månen – Clementine og Lunar Prospector , som brugte måneder på at kredse om Månen og sende data tilbage. Clementine var et fælles projekt mellem det amerikanske forsvarsministerium og NASA, der også testede nye ballistiske teknologier; USA har ikke opsendt andre månesonder siden.

LRO vil indsamle flere data med større præcision, så forskerne kan finde sikre og ressourcerige landingssteder og designe systemer, der passer til månemiljøet, siger Vondrak.

LRO vil kredse om Månen i et år i en højde af 50 kilometer. Tidligere amerikanske satellitter holdt en højde på cirka 100 til 200 kilometer, ligesom dem, der blev sendt af andre lande, som Kinas Ændring 1 og Japans Kaguya , begge opsendt i 2007. At kredse i lavere højde giver rumfartøjet mulighed for at se Månen nærmere, hvilket gør fartøjet i stand til at opnå billeder i højere opløsning, meget detaljerede kort og mere nøjagtige temperaturmålinger, siger Vondrak.

Månekredsløbet er udstyret med seks nye instrumenter, hvoraf to vil få deres debut i rummet: et kosmisk-stråleteleskop, som vil måle de virkninger, månens stråling ville have på mennesker, og en laserhøjdemåler, som vil lave kort over Månens overflade.

Det kosmiske stråleteleskop, kaldet Krater , er en ny slags sensor udviklet af MIT, Boston University, University of Tennessee i Knoxville og Aerospace Corporation . Det kan måle strålingsmiljøet, ikke kun i rummet, men også som det ville blive oplevet af astronauter på overfladen på en daglig basis. Ved at karakterisere strålingen kan vi bygge bedre afskærmning på rumfartøjer, så astronauter kan overleve lange ture til Månen og Mars, siger Justin Kasper, der er stabsastrofysiker ved Harvard-Smithsonian Center for Astrofysik og projektforsker for Crater.

Den menneskelige krop reagerer på stråling på forskellige måder, afhængigt af intensiteten, varigheden og sammensætningen af ​​de radioaktive partikler. De to ting, som forskerne er mest bekymrede over, er akut strålingsforgiftning fra for eksempel et soludbrud og langvarig udsættelse for galaktiske kosmiske stråler, som kan øge risikoen for kræft. I alle tilfælde er faren, at ioniserende stråling [højenergiske, ladede partikler] kan bryde atombindingerne i DNA og beskadige celler og væv, siger Kasper.

Strålingsdetektoren består af en række siliciumhalvledere, hver omkring 35 millimeter i diameter og en millimeter høje. Ind imellem siliciumstykkerne har forskerne indsat store blokke af materiale kaldet vævsækvivalent plast. Blokkene er voksagtige og ligner kæmpestore sorte farveblyanter, men har samme kemiske sammensætning som menneskeligt væv, siger Kasper.

Så mens silicium måler energien og sammensætningen af ​​partikler, når de kommer flyvende gennem detektoren (en gennemprøvet teknik til måling af stråling), bruges plastikken til at måle deres biologiske effekter. Tidligere blev data fra strålingsdetektorer sendt tilbage til Jorden, hvor forskere forsøgte at beregne den effekt, som den målte stråling ville have på mennesker. Plastmaterialet giver en direkte og mere nøjagtig måling af, hvordan stråling er i forskellige dybder af menneskeligt væv, siger Kasper.

Det andet instrument, der foretager sin første rumflyvning, er månens orbiter-laserhøjdemåler ( Lola ), udviklet af ingeniører ved NASA Goddard Space Flight Center. Den bruger laserlys til at måle afstanden mellem rumfartøjet og Månens overflade. Den kommer til at måle den afstand meget præcist, til omkring 10 centimeter, og den vil foretage målinger 28 gange i sekundet, siger NASAs Smith, som også er hovedefterforsker for LOLA. I modsætning til nuværende instrumenter, som udsender en enkelt laserstråle ved lave gentagelser, udsender den nye højdemåler fem fokuserede stråler af laserlys, der reflekteres tilbage og modtages af fem separate detektorer, til i alt 140 målinger i sekundet.

Dette giver forskerne mulighed for at lave et meget præcist kort med høj tæthed over formen på månens overflade. Vi kan bestemme højden og hældningen af ​​forskellige pletter på Månen samt terrænets ruhed, siger Smith. Vi kan også lære om overfladens egenskaber – for eksempel krateres form og deres dybde og størrelse. Slutmålet er at identificere det bedste sted, helst fladt, for en stor lander at lande, og for astronauter at lave en base.

Crater og LOLA vil blive ledsaget på månens kredsløb af fire andre instrumenter, der skal afbilde og kortlægge Månen, måle overfladetemperaturer for at identificere potentielle isaflejringer og søge efter brint i månens polarområder. Alle data vil løbende blive sendt tilbage til Jorden til analyse.

LRO er den første af vores udforskningsmissioner for en tilbagevenden til Månen og vil have en betydelig indvirkning på fremtidens menneskelige rumflyvning, siger Vondrak.

skjule