211service.com
Återvänder till månen
NASA:s nästa månbana kommer att lanseras senare i år, det första steget i en ambitiös plan för att återvända människor till månen – och skicka dem vidare till Mars. Rymdfarkosten, kallad Lunar Reconnaissance Orbiter ( LRO ), kommer att använda ny teknik för att göra exakta kartor över månens yta, för att söka efter resurser som is och för att bedöma hotet som strålning i miljön kan utgöra för människor.
Månbunden: Lunar Reconnaissance Orbiter (ovan) kommer att kretsa runt och övervaka månen, vilket ger mer detaljer om dess yta och miljö än någon tidigare satellit har. Ett av två nya instrument ombord på rymdfarkosten kommer att vara månens orbiterlaserhöjdmätare (botten), som kommer att skicka ut fem laserstrålar 28 gånger per sekund för att kartlägga månens yta. Mycket korta pulser av laserljus sänds ut genom den smala silverkonen som är fäst vid instrumentets optiska enhet (guldfärgad låda). Den stora könen samlar upp laserljuset som reflekteras tillbaka från månens yta.
LRO är den mest avancerade månsatellit NASA har byggt, säger Richard Vondrak, projektforskare för LRO, som tillägger att den kommer att ge information som skulle ha varit omöjlig att samla in för några decennier sedan. Vi undersöker månen mer i detalj än någon annan himlakropp till förmån för alla länder, inklusive Kina, Japan och Indien, som har sagt att de har ambitioner att sätta människor på månen under de kommande 10 till 20 åren, tillägger David Smith, en NASA-forskare som arbetar med LRO.
LRO är en del av NASAs vision för rymdutforskning , ett program som bland annat är avsett att svara på grundläggande fysikfrågor, söka efter utomjordiskt liv och söka nya resurser, såsom kraftkällor, för jorden. Programmet uppmanar människor att återvända till månen. Men innan det händer, säger Vondrak, är det nödvändigt att förstå mycket mer om månens ytstrålning och topografi.
Under Apollo var det ett antal nästan dödliga misstag, säger Smith. Vi landade inte på en plan yta, och det fanns stenblock överallt, som kunde ha skadat fordonet och förhindrat en återgång till jorden. Säkerhetsstandarder i dag skulle inte ha tillåtit Apollo.
Apollo-programmet för bemannade rymdfarkoster lades ner 1975, och det var inte förrän på 1990-talet som USA skickade fler satelliter för att kretsa runt månen – Clementine och den Lunar Prospector , som tillbringade månader med att kretsa runt månen och skicka tillbaka data. Clementine var ett gemensamt projekt mellan det amerikanska försvarsdepartementet och NASA som också testade ny ballistisk teknologi; USA har inte lanserat några andra månsonder sedan dess.
LRO kommer att samla in mer data med större precision så att forskare kan hitta säkra och resursrika landningsplatser och designa system lämpliga för månmiljön, säger Vondrak.
LRO kommer att kretsa runt månen i ett år på en höjd av 50 kilometer. Tidigare amerikanska satelliter höll en höjd av cirka 100 till 200 kilometer, liksom de som skickats av andra länder, som Kinas Ändra 1 och Japans Kaguya , båda lanserade 2007. Att kretsa på lägre höjd gör att rymdfarkosten kan få en närmare bild av månen, vilket gör det möjligt för farkosten att få bilder med högre upplösning, mycket detaljerade kartor och mer exakta temperaturmätningar, säger Vondrak.
Månbanan är utrustad med sex nya instrument, varav två kommer att göra sina rymddebuter: ett kosmisk strålteleskop, som kommer att mäta effekterna som månstrålningen skulle ha på människor, och en laserhöjdmätare, som kommer att göra kartor över månens yta.
Det kosmiska strålteleskopet, kallat Krater , är en ny typ av sensor utvecklad av MIT, Boston University, University of Tennessee i Knoxville, och Aerospace Corporation . Den kan mäta strålningsmiljön, inte bara i rymden, utan också som den skulle upplevas av astronauter på ytan på en daglig basis. Genom att karakterisera strålningen kan vi bygga bättre avskärmning på rymdfarkoster så att astronauter kan överleva långa resor till månen och Mars, säger Justin Kasper, en stabsastrofysiker vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics och projektforskaren för Crater.
Människokroppen reagerar på strålning på olika sätt, beroende på de radioaktiva partiklarnas intensitet, varaktighet och sammansättning. De två saker som forskarna är mest oroliga över är akut strålförgiftning från till exempel en solfloss, och långvarig exponering för galaktiska kosmiska strålar, vilket kan öka risken för cancer. I alla fall är faran att joniserande strålning [högenergi, laddade partiklar] kan bryta atombindningarna i DNA och skada celler och vävnad, säger Kasper.
Strålningsdetektorn består av en serie kiselhalvledare, var och en cirka 35 millimeter i diameter och en millimeter hög. Mellan bitarna av kisel har forskarna infogat stora block av material som kallas vävnadsekvivalent plast. Blocken är vaxartade och ser ut som gigantiska svarta kritor men har samma kemiska sammansättning som mänsklig vävnad, säger Kasper.
Så medan kislet mäter energin och sammansättningen av partiklar när de kommer flygande genom detektorn (en beprövad teknik för att mäta strålning), används plasten för att mäta deras biologiska effekter. Tidigare skickades data från strålningsdetektorer tillbaka till jorden, där forskare försökte beräkna effekten som den uppmätta strålningen skulle ha på människor. Plastmaterialet ger en direkt och mer exakt mätning av hur strålning är på olika djup av mänsklig vävnad, säger Kasper.
Det andra instrumentet som gör sin första rymdfärd är lunar orbiter-laserhöjdmätaren ( Lola ), utvecklad av ingenjörer vid NASA Goddard Space Flight Center. Den använder laserljus för att mäta avståndet mellan rymdfarkosten och månens yta. Den kommer att mäta det avståndet mycket exakt, till cirka 10 centimeter, och det kommer att göra mätningar 28 gånger per sekund, säger NASAs Smith, som också är huvudutredare för LOLA. Till skillnad från nuvarande instrument, som skickar ut en enda laserstråle vid låga repetitioner, skickar den nya höjdmätaren ut fem fokuserade strålar av laserljus som reflekteras tillbaka och tas emot av fem separata detektorer, för totalt 140 mätningar per sekund.
Detta gör det möjligt för forskare att göra en högdensitet, mycket exakt karta över formen på månytan. Vi kan bestämma höjden och lutningen för olika fläckar på Månen samt terrängens grovhet, säger Smith. Vi kan också lära oss om ytans egenskaper – till exempel kratrars form och deras djup och storlek. Slutmålet är att identifiera den bästa platsen, helst platt, för en stor landare att landa och för astronauter att skapa en bas.
Crater och LOLA kommer att åtföljas på månens omloppsbana av fyra andra instrument som kommer att avbilda och kartlägga månen, mäta yttemperaturer för att identifiera potentiella isavlagringar och söka efter väte i månens polarområden. All data kommer kontinuerligt att skickas tillbaka till jorden för analys.
LRO är det första av våra utforskningsuppdrag för en återgång till månen och kommer att ha en betydande inverkan på framtida mänskliga rymdfärder, säger Vondrak.