La mission de la NASA est d’étudier la glace et l’eau à la surface de la lune

À l’automne 2023, un engin aérien américain atterrira au pôle sud de la Lune. Sa mission : explorer la glace d’eau dont les scientifiques savent qu’elle se cache dans l’ombre de la lune et qui, selon eux, pourrait aider à préserver les humains qui pourraient un jour explorer la lune ou l’utiliser comme rampe de lancement pour l’exploration de l’espace lointain.

La NASA a récemment sélectionné Kevin Lewis, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et des planètes de la Krieger School, qui a également travaillé sur des missions vers Mars, comme co-investigateur de la mission. En utilisant une partie du système de navigation du rover, il prévoit d’explorer la géologie lunaire sous la surface de la Terre depuis son bureau à Olin Hall.

« J’ai participé à d’autres missions de rover, mais sur Mars, donc je suis un peu nouveau sur la lune », a déclaré Lewis. « Nous verrons dans des ombres que le soleil n’a jamais vues auparavant, sans parler des humains. Il pourrait donc s’agir d’un type de surface très différent de celui que nous avons vu dans d’autres images de la surface lunaire. »

plus sec que le désert

La majeure partie de la lune est complètement sans eau. Cela est dû à la façon dont le satellite s’est formé, lors d’un impact géant entre la Terre primordiale et un objet de la taille de Mars. Les températures étaient suffisamment élevées non seulement pour faire fondre les roches, mais aussi pour les vaporiser, provoquant la circulation d’un nuage de vapeur de roche autour de la Terre. La vapeur s’est finalement combinée pour former la lune.

Ces températures étaient également suffisamment élevées pour se débarrasser de toute eau, ne laissant même pas de traces tangibles emprisonnées à l’intérieur des roches telles qu’elles se trouvent au sol. Mais au fil du temps, les météorites et les comètes contiennent eau glacée La lune a été bombardée, envoyant des particules de glace sauter partout surface de la Lune.

L’angle du soleil aux pôles de la lune est très raide, créant de longues ombres. Cela signifie que certains cratères polaires ne reçoivent aucune lumière solaire. Lorsque molécules d’eau Il vous arrive de sauter dans l’une de ces régions non éclairées, dont la température est parmi les plus froides du système solaire à quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu, de drainer leur chaleur d’énergie et de rester coincé à la surface.

« Ainsi, avec le temps, vous pouvez former des dépôts de glace dans ces zones ombragées en permanence, qui pourraient être la seule source d’eau sur toute la Lune en quantités utiles », a déclaré Lewis.

lune errante

Le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ou VIPER, est un robot de la taille d’une voiturette de golf conçu pour les extrémités et les inconnues du pôle sud de la Lune. Le rover, qui parcourra plusieurs kilomètres sur plusieurs jours lunaires – soit environ 100 jours terrestres – évaluera des choses comme à quoi ressemble l’eau, combien, si c’est comme du givre à la surface ou de la glace en profondeur, et s’il y en a plus dans certains domaines que d’autres.

Actuellement en cours d’assemblage au Johnson Space Center de la NASA à Houston, VIPER devrait être personnalisé pour les conditions spécifiques qu’il rencontrera au pôle sud de la Lune. Il existe des sols excavés avec différents niveaux de pression, ce qui nécessite quatre roues contrôlées indépendamment qui peuvent gérer des pentes allant de 25 à 30 degrés.

Il y a des fluctuations extrêmes de la température de la lune, allant de 225 degrés Fahrenheit au soleil pendant la journée à -400 degrés dans ces ombres permanentes ; La forme carrée du VIPER protège les outils et la technologie de haute précision est actuellement calibrée pour se protéger contre ces fluctuations.

Il y a l’obscurité elle-même, nécessitant l’utilisation des tout premiers phares sur un rover, pour éclairer des endroits sur la lune qui n’ont jamais vu la lumière du soleil auparavant.

Et il y a des besoins scientifiques et logistiques contradictoires – la science invite VIPER à passer son temps à l’ombre, mais le rover devra également sortir périodiquement des fosses pour recharger ses batteries au soleil. La plupart des panneaux solaires mobiles sont situés sur leurs toits, mais l’angle polaire de la lumière du soleil nécessite que les panneaux VIPER soient installés sur leurs côtés à la place.

chercher

La NASA a sélectionné huit nouveaux co-chercheurs pour le programme VIPER, en partie pour apporter de nouvelles idées et de l’expertise à l’équipe. L’enquête de Lewis donne au rover un tout nouvel outil scientifique pour l’exploration de la lune.

Pour suivre son emplacement et sa direction, VIPER est équipé d’accéléromètres – des appareils généralement utilisés pour déterminer les changements de position et d’inclinaison du rover. Ce sont les outils que Lewis envisage de réutiliser dans ses recherches. Les accéléromètres sont très sensibles. Ils peuvent détecter le petit changement de gravité que vous subiriez s’il y avait des gisements de minerai sous terre sur lesquels vous vous tenez.

« La gravité a été utilisée pour forer sur Terre ; vous pouvez regarder les anomalies gravitationnelles et elles vous diront quelque chose sur la géologie souterraine », a déclaré Lewis. « Nous avons pu le faire sur Mars et découvrir la densité des roches plutoniques sur lesquelles nous nous déplaçons. Nous le ferons également sur la lune, essayer de déterminer la densité verticale du régolithe et rechercher toute trace géologique. anomalies. »

VIPER fait partie du programme Artemis de la NASA, un processus en plusieurs étapes pour ramener les humains sur la Lune. L’Artemis I sera le premier test de la fusée qui transportera éventuellement des humains, et son lancement est prévu cette année. Artemis II, prévu pour 2023, orbitera autour de la Lune avec des humains à bord. Artemis III devrait faire atterrir des humains sur la Lune en 2024.

« C’est très excitant de travailler sur la mission VIPER en parallèle avec l’aspect de l’exploration humaine avec Artemis », a déclaré Lewis. « Bien que ces astronautes ne boiront pas purement et simplement cette eau, ce serait très bien de le faire dans le contexte d’un véritable retour sur la Lune. »

En tant que membre de l’équipe scientifique, Lewis n’est pas impliqué dans la création de VIPER et ne s’occupera directement d’aucun des contrôles pendant la mission. Mais depuis qu’il a rejoint l’équipe, il a été impliqué dans des simulations, où l’équipe s’entraîne à utiliser la technologie des rovers et à prendre le type de décisions qui doivent être prises sur place.

La mission commence à paraître réelle. « C’est vraiment excitant d’explorer l’eau que les explorateurs humains pourraient un jour utiliser », a déclaré Lewis. « Trouver de l’eau dans laquelle ils peuvent boire une bouteille un jour, c’est un peu époustouflant. Et bien sûr l’aspect géologique : une histoire la lune Et l’évolution géologique et thermique de sa croûte sont aussi des questions intéressantes. »