211service.com
Terugkeren naar de maan
NASA's volgende maanorbiter wordt later dit jaar gelanceerd, de eerste stap in een ambitieus plan om mensen terug te brengen naar de maan en ze naar Mars te sturen. Het ruimtevaartuig, genaamd de Lunar Reconnaissance Orbiter ( LRO ), zal nieuwe technologie gebruiken om nauwkeurige kaarten van het maanoppervlak te maken, om te zoeken naar bronnen zoals ijs en om de bedreiging te beoordelen die straling in de omgeving voor mensen kan vormen.
maangebonden: De Lunar Reconnaissance Orbiter (hierboven) zal in een baan om de maan draaien en deze onderzoeken, en meer details over het oppervlak en de omgeving geven dan enige eerdere satelliet. Een van de twee nieuwe instrumenten aan boord van het ruimtevaartuig is de maanorbiter-laserhoogtemeter (onder), die 28 keer per seconde vijf laserstralen uitzendt om het oppervlak van de maan in kaart te brengen. Zeer korte pulsen van laserlicht worden uitgezonden door de smalle zilveren kegel die is bevestigd aan de optische assemblage van het instrument (goudkleurige doos). De grote kegel vangt het laserlicht op dat door het maanoppervlak wordt teruggekaatst.
LRO is de meest geavanceerde maansatelliet die NASA heeft gebouwd, zegt Richard Vondrak, de projectwetenschapper voor LRO, die eraan toevoegt dat het informatie zal opleveren die enkele decennia geleden onmogelijk te verzamelen was. We onderzoeken de maan in meer detail dan enig ander hemellichaam ten behoeve van alle landen, inclusief China, Japan en India, die hebben gezegd dat ze ambities hebben om mensen op de maan te zetten in de komende 10 tot 20 jaar, voegt David eraan toe. Smith, een NASA-wetenschapper die aan LRO werkt.
LRO is onderdeel van NASA's visie op ruimteverkenning , een programma bedoeld om onder meer fundamentele vragen van de natuurkunde te beantwoorden, naar buitenaards leven te zoeken en nieuwe bronnen, zoals energiebronnen, voor de aarde te zoeken. Het programma roept mensen op om terug te keren naar de maan. Maar voordat dat gebeurt, zegt Vondrak, is het nodig om veel meer te weten over de oppervlaktestraling en topografie van de maan.
Tijdens Apollo zijn er een aantal bijna fatale fouten gemaakt, zegt Smith. We landden niet op een plat oppervlak en er waren overal rotsblokken die het voertuig hadden kunnen beschadigen en een terugkeer naar de aarde hadden verhinderd. Veiligheidsnormen zouden Apollo vandaag niet hebben toegestaan.
Het Apollo-programma voor bemande ruimtevaartuigen stopte in 1975, en pas in de jaren negentig stuurden de Verenigde Staten meer satellieten om in een baan om de maan te draaien. Clementine en de Lunar Goudzoeker , die maandenlang om de maan cirkelde en gegevens terugstuurde. Clementine was een gezamenlijk project tussen het Amerikaanse ministerie van Defensie en NASA dat ook nieuwe ballistische technologieën testte; de VS heeft sindsdien geen andere maansondes gelanceerd.
LRO zal meer gegevens met grotere precisie verzamelen, zodat wetenschappers veilige en hulpbronnenrijke landingsplaatsen kunnen vinden en systemen kunnen ontwerpen die geschikt zijn voor de maanomgeving, zegt Vondrak.
LRO zal een jaar lang rond de maan draaien op een hoogte van 50 kilometer. Eerdere Amerikaanse satellieten behielden een hoogte van ongeveer 100 tot 200 kilometer, net als die van andere landen, zoals die van China. Wijzig 1 en die van Japan Kaguya , beide gelanceerd in 2007. Door op een lagere hoogte te draaien, kan het ruimtevaartuig de maan van dichterbij bekijken, waardoor het ruimtevaartuig beelden met een hogere resolutie, zeer gedetailleerde kaarten en nauwkeurigere temperatuurmetingen kan verkrijgen, zegt Vondrak.
De maanorbiter is uitgerust met zes nieuwe instrumenten, waarvan er twee hun ruimtedebuut zullen maken: een kosmische stralingstelescoop, die de effecten zal meten die maanstraling op mensen zou hebben, en een laserhoogtemeter, die kaarten zal maken van de oppervlak van de maan.
De kosmische stralingstelescoop, genaamd Krater , is een nieuw soort sensor ontwikkeld door MIT, Boston University, University of Tennessee in Knoxville en de Luchtvaart Maatschappij . Het kan de stralingsomgeving meten, niet alleen in de ruimte, maar ook zoals het dagelijks door astronauten aan het oppervlak zou worden ervaren. Door de straling te karakteriseren, kunnen we een betere afscherming van ruimtevaartuigen bouwen, zodat astronauten lange reizen naar de maan en Mars kunnen overleven, zegt Justin Kasper, een stafastrofysicus bij de Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en de projectwetenschapper voor Crater.
Het menselijk lichaam reageert op verschillende manieren op straling, afhankelijk van de intensiteit, duur en samenstelling van de radioactieve deeltjes. De twee dingen waar wetenschappers zich het meest zorgen over maken, zijn acute stralingsvergiftiging door bijvoorbeeld een zonnevlam en langdurige blootstelling aan galactische kosmische straling, die het risico op kanker kan vergroten. In alle gevallen bestaat het gevaar dat ioniserende straling [energierijke, geladen deeltjes] de atomaire bindingen in het DNA kan verbreken en cellen en weefsel kan beschadigen, zegt Kasper.
De stralingsdetector bestaat uit een reeks silicium halfgeleiders, elk ongeveer 35 millimeter in diameter en één millimeter hoog. Tussen de stukjes silicium hebben de wetenschappers grote blokken materiaal ingebracht die weefsel-equivalent plastic worden genoemd. De blokken zijn wasachtig en zien eruit als gigantische zwarte kleurpotloden, maar hebben dezelfde chemische samenstelling als menselijk weefsel, zegt Kasper.
Dus terwijl silicium de energie en samenstelling van deeltjes meet terwijl ze door de detector vliegen (een beproefde techniek voor het meten van straling), wordt het plastic gebruikt om hun biologische effecten te meten. Eerder werden gegevens van stralingsdetectoren teruggestuurd naar de aarde, waar wetenschappers probeerden te berekenen welk effect de gemeten straling op mensen zou hebben. Het plastic materiaal geeft een directe en nauwkeurigere meting van hoe straling eruitziet op verschillende diepten van menselijk weefsel, zegt Kasper.
Het tweede instrument dat zijn eerste ruimtevlucht maakt, is de laserhoogtemeter van de maanorbiter ( Lola ), ontwikkeld door ingenieurs van NASA Goddard Space Flight Center. Het gebruikt laserlicht om de afstand tussen het ruimtevaartuig en het oppervlak van de maan te meten. Het gaat die afstand heel precies meten, tot ongeveer 10 centimeter, en het zal 28 keer per seconde metingen doen, zegt NASA's Smith, die ook de hoofdonderzoeker van LOLA is. In tegenstelling tot de huidige instrumenten, die een enkele laserstraal met weinig herhalingen uitzenden, zendt de nieuwe hoogtemeter vijf gerichte laserstralen uit die worden teruggekaatst en ontvangen door vijf afzonderlijke detectoren, voor een totaal van 140 metingen per seconde.
Hierdoor kunnen wetenschappers een zeer nauwkeurige kaart met hoge dichtheid maken van de vorm van het maanoppervlak. We kunnen de hoogte en helling van verschillende plekken op de maan bepalen, evenals de ruwheid van het terrein, zegt Smith. We kunnen ook leren over de eigenschappen van het oppervlak, bijvoorbeeld de vorm van kraters en hun diepte en grootte. Het einddoel is om de beste plek te identificeren, bij voorkeur vlak, voor een grote lander om te landen en voor astronauten om een basis te maken.
Crater en LOLA zullen in de maanorbiter worden vergezeld door vier andere instrumenten die de maan in beeld zullen brengen en in kaart zullen brengen, oppervlaktetemperaturen zullen meten om potentiële ijsafzettingen te identificeren en op zoek gaan naar waterstof in de poolgebieden van de maan. Alle gegevens worden continu teruggestuurd naar de aarde voor analyse.
LRO is de eerste van onze verkenningsmissies voor een terugkeer naar de maan en zal een aanzienlijke impact hebben op toekomstige bemande ruimtevluchten, zegt Vondrak.