Den 13 oktober 2014 upplevde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) något sällsynt och oväntat. Medan man övervakade månens yta, producerade LRO: s huvudinstrument - Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) - en bild som var ganska ovanlig. Medan de flesta bilder som den har producerat var detaljerade och exakta, var den här utsatt för alla slags snedvridningar.
Från hur denna bild stördes, teoretiserade LRO-vetenskapsteamet att kameran måste ha upplevt en plötslig och våldsam rörelse. Sammanfattningsvis drog de slutsatsen att den hade blivit slagen av en liten meteoroid, vilket visade sig vara ett betydande fynd i sig. Lyckligtvis verkar LRO och dess kamera ha överlevt påverkan oskadd och kommer att fortsätta undersöka månens yta under många år framöver.
LROC är ett system med tre kameror som är monterade ombord på LRO-rymdskeppet. Detta inkluderar två smala vinkelkameror (NAC) - som fångar högupplösta svarta och vita bilder - och en tredje Wide Angle Camera (WAC), som tar bilder med måttlig upplösning som ger information om månens yta egenskaper och färg.
NAC: erna fungerar genom att bygga en bild en rad åt gången, med tusentals rader som används för att sammanställa en fullständig bild. Mellan infångningsprocessen flyttar rymdskeppet kameran relativt ytan. Den 13 oktober 2014, precis klockan 21:18:48 UTC, lägger kameran till en linje som var synligt förvrängd. Detta skickade LRO-teamet på uppdrag att undersöka vad som kunde ha orsakat det.
Leds av Mark Robinson - en professor och den huvudsakliga utredaren för LROC vid Arizona State University's School of Earth and Space Exploration - drog LROC-forskarna att den vänstra smala vinkelkameran måste ha upplevt en kort och våldsam rörelse. Eftersom det inte fanns några rymdskeppshändelser - som en solpanelrörelse eller antennspårning - som kan ha orsakat detta, verkade den enda möjligheten vara en kollision.
Som Robinson förklarade i ett nyligen inlägg på LROC: s webbplats:
”Det fanns inga rymdskeppshändelser (som släden, solpanelrörelser, antennspårning etc.) som kan ha orsakat rymdskepp under denna period, och även om det hade varit så borde den resulterande jitteren ha påverkat båda kamerorna identiskt ... Klart där var en kort våldsam rörelse av vänster NAC. Den enda logiska förklaringen är att NAC drabbades av en meteoroid! Hur stor var meteoroiden, och var träffade den? ”
För att testa detta använde teamet en detaljerad datormodell som utvecklades specifikt för LROC för att säkerställa att NAC inte skulle misslyckas under rymdskeppet när allvarliga vibrationer skulle uppstå. Med denna modell körde LROC-teamet simuleringar för att se om de kunde återge de snedvridningar som skulle ha orsakat bilden. De drog inte bara slutsatsen att det var resultatet av en kollision, utan de kunde också bestämma storleken på meteoroid som drabbade den.
Resultaten indikerade att den påverkande meteoroiden skulle ha mätt cirka 0,8 mm i diameter och hade en densitet av en vanlig kondritmeteorit (2,7 g / cm³). Dessutom kunde de uppskatta att det färdades med en hastighet av cirka 7 km / s (4,3 miles per sekund) när det kolliderade med NAC. Detta var ganska förvånande med tanke på oddsen för kollisioner och hur mycket tid LRO spenderar på att samla in data.
Vanligtvis tar LROC bara bilder under dagsljus och under cirka 10% av dagen. Det är statistiskt osannolikt att det har drabbats medan det också tog bilder - bara cirka 5% enligt Robinsons egen uppskattning. Lyckligtvis har påverkan inte orsakat några tekniska problem för LROC, vilket också är något av ett mindre mirakel. Som Robinson förklarade:
"Som jämförelse är munstyckshastigheten för en kula som avfyras från ett gevär vanligen 0,5 till 1,0 kilometer per sekund. Meteoroiden färdades mycket snabbare än en snabbkula. I det här fallet undvika LROC inte en snabbkula utan överlevde snarare en snabbkula! LROC slogs och överlevde för att fortsätta utforska månen, tack vare Malin Space Science Systems robusta kameradesign. ”
Det var först efter att teamet drog slutsatsen att ingen skada hade orsakats som ledde till tillkännagivandet. Enligt John Keller, LRO-projektforskaren från NASA: s Goddard Space Flight Center, var den verkliga historien här hur bildmaterialet som förvärvades vid den tiden användes för att dra slutsatsen av hur och när LRO hade drabbats av en meteoroid.
"Eftersom påverkan inte gav några tekniska problem för instrumentets hälsa och säkerhet," sade han, "teamet tillkännager först detta evenemang som ett fascinerande exempel på hur ingenjörsdata kan användas, på sätt som inte tidigare förväntats, för att förstå vad som händer med rymdskeppet över 380 000 mil från jorden. ”
Dessutom visar påverkan av en meteoroid på LRO hur värdefull den information som uppdrag som LRO ger verkligen är. Utöver kartläggning av månens yta kunde orbiten också låta vetenskapsteamet veta exakt och när dess bilder bestod, allt på grund av den högkvalitativa data den samlar in.
Sedan det lanserades i juni 2008 har LRO samlat in en enorm mängd data på månens yta. Uppdraget har förlängts flera gånger, från dess ursprungliga varaktighet på två år till de knappt nio. Dess pågående prestanda är också ett bevis på hantverkets och dess komponenter.
Se till att njuta av den här videon av bilderna som erhållits av LRO, med tillstånd av LROC-teamet:
