Generador de imágenes de agua lunar integrado con el Lunar Trailblazer de la NASA

Lunar Trailblazer, la misión de la NASA dirigida por Caltech en Pasadena, California, para comprender el agua lunar y el ciclo del agua de la luna, está un paso más cerca de su lanzamiento el próximo año. A principios de este mes, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia en el sur de California entregó un instrumento científico clave a Lockheed Martin Space en Colorado, y los equipos lo integraron con el pequeño satélite, o SmallSat.

El instrumento, llamado High-solution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM)³), es uno de los dos en Lunar Trailblazer. HVM³ detectará y mapeará el agua en la superficie de la luna para determinar su abundancia, ubicación, forma y cómo cambia con el tiempo. Esta información proporcionará datos sobre el ciclo lunar del agua y ayudará a informar futuras misiones humanas sobre dónde se pueden encontrar y extraer suministros de agua como recurso.

«La calibración e integración de HVM³ es un hito importante, porque después de tres años de arduo trabajo, el equipo entregó nuestro instrumento científico clave. Este es un momento muy emocionante», dijo Walton Williamson, ingeniero de sistemas en JPL y HVM³ administrador de instrumentos

El otro instrumento, el generador de imágenes multiespectrales infrarrojas Lunar Thermal Mapper, está siendo desarrollado por la Universidad de Oxford en el Reino Unido y su entrega e integración está programada para principios de 2023.

Sensibilidad exquisita

Seleccionado bajo el programa Pequeñas Misiones Innovadoras para la Exploración Planetaria (SIMPLEx) de la NASA en 2019, Lunar Trailblazer mide solo 11,5 pies (3,5 metros) de ancho con sus paneles solares completamente desplegados, pero es una nave espacial compacta con objetivos de gran alcance.

Si bien las observaciones anteriores han confirmado que la luna tiene agua en su superficie, se sabe poco sobre su distribución o forma. HVM³un espectrómetro de imágenes, llenará este vacío de conocimiento al mapear las huellas dactilares espectrales, o longitudes de onda de la luz solar reflejada, de las diferentes formas de agua sobre el paisaje lunar para hacer mapas de alta resolución.

Por ejemplo, las moléculas de agua podrían quedar atrapadas dentro de la roca lunar y el regolito (roca rota y polvo) y pueden asentarse por períodos cortos como escarcha en sombras frías. A medida que el sol se mueve por el cielo durante el día lunar, las sombras también se mueven, ciclando estas moléculas de agua hacia la exosfera de la luna y transportándolas a otros lugares fríos donde pueden asentarse una vez más en forma de escarcha. Los lugares más probables para contener agua helada en cantidades significativas son los cráteres permanentemente sombreados en los polos lunares, que son objetivos clave para la ciencia y la exploración.

Para diferenciar entre estas diferentes formas de agua, cómo se mueven y dónde se encuentran, HVM³ tiene dos características clave que lo diferencian de otros espectrómetros. El primero es su capacidad para detectar una amplia gama de longitudes de onda infrarrojas que son fácilmente absorbidas por diferentes formas de agua. El segundo es su sensibilidad a esas longitudes de onda: HVM³ está diseñado para ser sensible a los bajos niveles de iluminación, lo que será fundamental para revelar el agua que se puede encontrar en los cráteres más oscuros de la luna.

«Medir las regiones permanentemente sombreadas de la superficie lunar será la parte más desafiante de la misión», dijo David R. Thompson, científico investigador sénior de JPL y HVM.³ científico de instrumentos. «Para observar el hielo en los suelos de esos cráteres que no han visto la luz del sol durante millones de años, utilizaremos la luz dispersada por las paredes de los cráteres vecinas iluminadas por energía solar».

Thompson compara esto con un tiro de banco en el baloncesto, cuando un jugador hace un tiro que rebota desde el tablero hacia la canasta. Los fotones solares, las partículas cuánticas de luz, rebotan o se dispersan en las laderas iluminadas por el sol del cráter y son redirigidos hacia los fondos del cráter permanentemente sombreados. Esta luz puede ser mil veces más tenue que la iluminación solar directa, lo que requiere una sensibilidad exquisita del instrumento.

Donde HVM³ buscará agua, Lunar Thermal Mapper detallará las propiedades de temperatura de la superficie de la luna. Juntos, proporcionarán a los científicos un conocimiento más profundo de cómo la temperatura de la superficie afecta la distribución del agua en la luna.

«Esta misión fue hecha a la medida para descubrir el misterio persistente del agua de la luna mediante el mapeo de su distribución y al mismo tiempo ayudarnos a comprender si está atrapada dentro del material lunar o si cubre la superficie como hielo en puntos fríos», dijo Bethany Ehlmann, directora de Lunar Trailblazer. investigador en Caltech. «Estoy inmensamente orgulloso del equipo de Trailblazer por completar este importante hito en la entrega de instrumentos. Ahora nos estamos enfocando en las siguientes fases a medida que nos acercamos al lanzamiento».