NASA är på väg att skicka människor tillbaka till månen. Bildkredit: Pat Rawlings / SAIC. Klicka för att förstora.
Nästa gång du tittar på månen, pausa ett ögonblick och låt den här tanken sjunka in: Människor har faktiskt gått på månen, och just nu är hjulen i rörelse för att skicka människor dit igen.
Målen den här gången är mer ambitiösa än de var under Apollo-programmet. NASAs nya Vision for Space Exploration beskriver en långsiktig strategi för att återvända till månen som ett steg mot Mars och därefter. Månen, så närliggande och tillgänglig, är ett utmärkt ställe att prova på ny teknik som är avgörande för att leva på främmande världar innan man vågar sig över solsystemet.
Huruvida en månbase kommer att visa sig vara möjliga gångjärn i stort sett på frågan om vatten. Kolonister behöver vatten att dricka. De behöver vatten för att odla växter. De kan också bryta vatten isär för att skapa luft (syre) och raketbränsle (syre + väte). Vidare är vatten förvånansvärt effektivt för att blockera rymdstrålning. Att omge "basen" med några meter vatten skulle hjälpa till att skydda upptäcktsresande från solfacklar och kosmiska strålar.
Problemet är att vatten är tätt och tungt. Att bära stora mängder av det från jorden till månen skulle vara dyrt. Att sätta upp månen skulle vara så mycket lättare om vatten redan fanns där.
Det är möjligt: Astronomer tror att kometer och asteroider som träffade månen för eons sedan lämnade lite vatten bakom. (Jorden kan ha fått sitt vatten på samma sätt.) Vatten på månen håller inte länge. Det avdunstar i solljus och drifter ut i rymden. Endast i skuggorna av djupa kalla kratrar kunde du förvänta dig att hitta något fryst och doldt. Och det kan verkligen finnas avsättningar av is på sådana platser. På 1990-talet hittade två rymdskepp, Lunar Prospector och Clementine, lockande tecken på is i skuggade kratrar nära Månens poler - kanske så mycket som en kubik kilometer. Uppgifterna var dock inte avgörande.
För att ta reda på om månens is verkligen finns, planerar NASA att skicka en robot-scout. The Lunar Reconnaissance Orbiter, eller ”LRO” för kort, är planerad att lanseras 2008 och att kretsa om månen i ett år eller mer. Med sex olika vetenskapliga instrument kommer LRO att kartlägga månmiljön mer detaljerat än någonsin tidigare.
"Detta är den första i en rad uppdrag," säger Gordon Chin, projektforskare för LRO vid NASA: s Goddard Space Flight Center. ”Fler robotar kommer att följa, ungefär en per år, vilket leder till bemannad flygning” senast 2020.
LRO: s instrument kommer att göra många saker: de kommer att kartlägga och fotografera månen i detalj, prova dess strålningsmiljö och inte minst jaga efter vatten.
Till exempel kommer rymdskeppets Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP) att försöka kika in i mörkret hos permanent skuggade kratrar vid Månens poler och leta efter tecken på is som gömmer sig där.
Hur kan LAMP se i mörkret? Genom att leta efter den svaga glöd av reflekterad stjärnljus.
LAMP känner av ett speciellt antal våglängder för ultraviolett ljus. Inte bara är stjärnljus relativt ljust i detta område, utan också vätgas som genomsyrar universum strålar också inom detta område. Till LAMP: s sensor är rymden i sig bokstavligen överflödig i alla riktningar. Denna omgivande belysning kan vara tillräckligt för att se vad som ligger i dessa kraters bläckfärg.
"Dessutom har vattenis ett karakteristiskt spektralt 'fingeravtryck' i samma rad ultraviolett ljus, så vi får spektral bevis på om det finns is i dessa kratrar," förklarar Alan Stern, en forskare vid Southwest Research Institute och rektor utredare för LAMP.
Rymdskeppet är också utrustat med en laser som kan skina ljuspulser till mörka kratrar. Instrumentets huvudsyfte, kallad Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), är att producera en mycket noggrann konturkarta över hela månen. Som en bonus kommer det också att mäta ljusstyrkan för varje laserreflektion. Om jorden innehåller iskristaller, så lite som 4%, skulle den återkommande pulsen bli märkbart ljusare.
LOLA kan i sig inte bevisa att is finns där. "Alla typer av reflekterande kristaller kan ge ljusare pulser," förklarar David Smith, huvudutredare för LOLA vid NASA: s Goddard Space Flight Center. "Men om vi bara ser ljusare pulser i dessa permanenta skuggor, skulle vi starkt misstänka is."
Ett av LRO: s instrument, som heter Diviner, kommer att kartlägga temperaturen på Månens yta. Forskare kan använda dessa mätningar för att söka efter platser där is kan existera. Även i de permanenta skuggorna av polära kratrar måste temperaturen vara mycket låg för att is ska kunna motstå förångning. Således kommer Diviner att tillhandahålla en "verklighetskontroll" för LRO: s andra iskänsliga instrument, där man identifierar områden där positiva tecken på is inte skulle ha någon mening eftersom temperaturen helt enkelt är för hög.
En annan verklighetskontroll kommer från LRO: s Lunar Exploration Neutron Detector (LEND), som räknar neutroner som sprutas ut från månens yta. Varför avger månen neutroner? Och vad har det att göra med vatten? Månen bombarderas ständigt av kosmiska strålar, som producerar neutroner när de träffar marken. Vätebärande föreningar som H2O absorberar neutroner, så ett dopp i neutronstrålning kan signalera en oas ... av olika slag. LEND utvecklas av Igor Mitrofanov från Institute for Space Research, Federal Space Agency, Moskva.
"Det finns en stark synergi mellan de olika instrumenten på LRO," konstaterar Chin. "Inget av dessa instrument bara kunde ge definitiva bevis på is på månen, men om de alla pekar på is i samma område, skulle det vara tvingande."
Chin påpekar också en annan anledning till att det skulle vara spännande att hitta is nära Månens poler:
Inte långt från vissa permanent skuggade kratrar finns bergsområden i permanent solljus, romantiskt känt som "toppar av evigt solsken." Tänkbart skulle en månbase kunna placeras på en av dessa toppar och ge astronauter konstant solkraft - inte långt ifrån kratervalar under, rik på is och redo att brytas.
Önsketänkande? Eller en rimlig plan? Lunar Reconnaissance Orbiter kommer att återkalla svaret.
Ursprungskälla: [e-postskyddad] Berättelse
