Die Mondwissenschaft wird durch das Artemis-Mondprogramm der NASA verändert, das Astronauten nach über 50 Jahren Abwesenheit auf die Mondoberfläche schicken und in den nächsten drei Jahren fast fünf Dutzend Robotermissionen starten wird.
das Artemis 1 Die Mission soll derzeit am 29. August mit einem unbemannten Flugzeug starten Orion-Kapsel auf einem Mächtigen Weltraumstartsystem Rakete – die größte und stärkste Rakete der NASA seit der Saturn v das trieb die an Apollo Missionen Die Kapsel wird herumreisen der Mond bevor es zurück zu einer Wasserung auf der Erde geht, um den Weg für eine bemannte Mission zu ebnen, die den Mond im Jahr 2024 umkreist, und dann für Astronauten, die bereits 2025 oder 2026 auf der Südpolregion des Mondes landen.
Es wird das erste Mal seit dem sein, dass Astronauten den Mond betreten Apoll 17 Mission im Dezember 1972, und sie bringt neue Möglichkeiten für die Wissenschaft.
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„Menschen bieten eine unglaubliche Ressource, um zur Mondoberfläche zurückzukehren“, sagte Debra Needham, eine Planetenwissenschaftlerin am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, gegenüber Space.com.
Reine Robotermissionen sind langsam und führen alles durch ihre menschlichen Kontroller zurück auf die Erde. Und obwohl die Einführung künstlicher Intelligenz diesen Prozess etwas automatisiert hat, hat ein Roboter nicht das schnelle Denken, die Neugier oder die Geschicklichkeit, um das Sammeln von Gesteinsproben zu einem effizienten Prozess zu machen. zum Beispiel.
„Es ist einfacher für einen Astronauten, einen Stein aufzuheben und dann aus dem Augenwinkel einen anderen Stein zu sehen und ihn sofort als interessant zu bezeichnen“, sagte Ryan Watkins, ein Planetenwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA, gegenüber Space.com. „Die Entscheidungsfindung in Echtzeit ist viel schneller und effizienter.“
Der erste Landeplatz
Um die bestmögliche Wissenschaft zu erreichen, müssen Astronauten zu den richtigen Orten auf dem Mond fliegen. die sechs Apollo-Landeplätze waren in einer Region auf der nahen Seite des Mondes gehäuft. Artemis 3, die die erste Artemis-Mission sein soll, die Stiefel in den Mond-Regolith setzt, wird sich stattdessen auf den Weg machen Mond-Südpolregion. Diese Region ist nicht nur attraktiv wegen ihrer großen Mengen an Wassereis, das in permanent beschatteten Kratern versteckt ist, sondern es ist auch das erste Mal, dass Astronauten dorthin reisen, weit entfernt von den Apollo-Landeplätzen.
„Während sie auf der Oberfläche ziemlich verteilt waren, gingen die Apollo-Missionen im Grunde immer noch zu einem Teil des Mondes, der möglicherweise von dem sehr großen Einschlag beeinflusst wurde, der Mare Imbrium erschuf“, sagte Needham. Mare Imbrium („Meer der Regen“) ist ein riesiges, 712 Meilen (1,146 Kilometer) breites Einschlagbecken, das vor 3,9 Milliarden Jahren entstand und dann mit Lava überflutet wurde.
Wissenschaftler haben spekuliert, dass die Entstehung dieses Einschlagbeckens mit dem zusammenfiel Spätes schweres Bombardementwas als Zeitraum zwischen 4,2 Milliarden und 3,9 Milliarden Jahren vorgeschlagen wurde, als die inneren Planeten vorbeigeschleudert wurden Asteroiden Sonstiges Kometen. Jedoch, neuere Entdeckungen (öffnet in neuem Tab) haben diese Theorie in Zweifel gezogen, und die Probenahme anderer Teile des Mondes könnte helfen, die Debatte beizulegen.
„Ein Grund, warum wir uns so weit von diesem Einschlagbecken entfernen, ist der Zugang zu verschiedenen Gesteinsarten, die möglicherweise älter sind, und um Aufzeichnungen über einen älteren Mond zu erhalten“, sagte Needham. „Wir werden in der Lage sein, ein gutes Gefühl dafür zu bekommen, ob es eine Zeit wirklich intensiver Bombardierungen gab oder nicht.“
Viel Roboterwissenschaft
Bei Artemis geht es nicht nur um Astronauten. Obwohl Menschen in kürzerer Zeit in der Lage sein werden, größere Wissenschaft zu betreiben, bedeuten Pläne für nur eine bemannte Mission pro Jahr, dass Astronauten nicht überall auf dem Mond sein können. Also, um die Mondwissenschaft während der zu unterstützen Artemis-ProgrammDutzende von Roboterexperimenten werden zwischen 2022 und 2025 an Orte auf dem ganzen Mond geliefert. Diese Experimente werden durch die erleichtert Kommerzielle Lunar Payload Services (CLPS), bei dem kommerzielle Auftragnehmer mit der NASA an einem 2,6-Milliarden-Dollar-Programm arbeiten, um kleine wissenschaftliche Missionen zum Mond zu starten, wobei bisher 46 Nutzlasten fertiggestellt wurden.
Watkins sagte, dass ihre persönliche Lieblingsnutzlast eine Sonde namens Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer (Lunar-VISE) ist, die auf den Gruithuisen-Vulkankuppeln landen wird, die zwischen Mare Imbrium und Oceanus Procellarum („Ozean der Stürme“) liegen, und so weiter Watkins studierte als Student Orbitaldaten.
Es wird angenommen, dass diese Kuppeln siliziumhaltig sind, was bedeutet, dass sie von siliziumreichem Magma gebildet wurden. Aber weiter Erde, erfordern vulkanische Konstrukte auf Kieselsäurebasis Plattentektonik und bilden sich in der Nähe von Plattengrenzen in den Ozeanen. Wie konnten sie sich dann auf dem Mond gebildet haben, der weder Wassermeere noch Plattentektonik hatte? Es gibt einige geologische Theorien, und Lunar-VISE wird sowohl mit einem stationären Lander als auch mit einem Rover ausgestattet sein, der an verschiedenen Orten rund um die Kuppeln Zusammensetzungsmessungen durchführen wird, um die verschiedenen Theorien zu testen.
Wasser auf dem Mond
Needham ist auch von vielen der Nutzlasten im CLPS-Programm begeistert, darunter das Near Infrared Volatile Spectrometer System, das Neutron Spectrometer System auf einem kleinen Roboterrover namens MoonRanger und das Mass Spectrometer Observing Lunar Operations. Mehrere Kopien dieser drei Instrumente werden später in diesem Jahr von Astrobotic Technologies aus Pittsburgh und von Masten Space Systems aus Kalifornien im Jahr 2023 zum Mond geliefert niedrige Siedepunkte, wie Wasser und Kohlendioxid – auf der Mondoberfläche, in der Nähe der Oberfläche und knapp über der Oberfläche, in der dünnen „Exosphäre“.
„Das Schöne ist, dass wir mehrere Kopien dieser Nutzlasten fliegen, wobei die erste Iteration in eine unpolare Region geht und wir sie in einer späteren Lieferung auch in eine Polarregion schicken“, sagte Needham. „Wir werden also in der Lage sein, diese zwei sehr unterschiedlichen Teile des Mondes mit denselben Instrumenten zu vergleichen.“
Auf den ersten Blick sieht der Mond nicht nass aus, und Untersuchungen der Gesteinsproben, die von den Apollo-Missionen zur Erde zurückgebracht wurden, ergaben, dass sie knochentrocken waren. Aber abgesehen von dem Eis, das in den Kühlfallen von permanent beschatteten Kratern an den Polen versteckt ist, Wassermoleküle (oder zumindest Hydroxylmoleküle, die ein Stellvertreter für Wasser sind, die aus einem Sauerstoffatom gebildet werden, das mit einem einzelnen Wasserstoffatom verbunden ist, anstatt zwei Wasserstoffatomen wie im Fall von Wasser) wurden beim Wandern über die Mondoberfläche in der Nähe des Tag-Nacht-Terminators beobachtet. Diese Beobachtungen wurden ursprünglich mit dem Moon Mineralogy Mapper-Instrument der NASA an Bord von India gemacht Chandrayaan-1 Mondorbiter im Jahr 2009 und im Jahr 2020 das Stratosphären-Observatorium für Infrarotastronomie (SOFIA), die im Rücken einer modifizierten Boeing 747 fliegt, bestätigte die Anwesenheit von Wassermoleküle in der Nähe der Mondoberflächearbeitet in einem sehr dünnen Furnier.
„Wir wissen jetzt, dass es das gibt Wasser so ziemlich überall auf dem Mond“, sagte Needham. „Aber es stammt aus einer anderen Quelle und in einer anderen Form als das Wasser in der Südpolregion. Diese Nutzlasten können uns etwas Grundwahrheit für die Fernmessungen liefern, und das ist wichtig, um in Modelle eingespeist zu werden, die die Wasserzirkulation auf dem Mond beschreiben.
Es ist noch nicht klar, wie nachhaltig der bemannte Raumfahrtteil des Artemis-Mondprogramms ist und ob nach Artemis 3 weitere bemannte Missionen auf der Mondoberfläche landen werden, da jeder Start mehr als 4 Milliarden US-Dollar kosten wird. Andererseits garantieren die relativ niedrigeren Kosten des CLPS-Teils des Artemis-Programms die Bereitstellung von Dutzenden von wissenschaftlichen Experimenten auf dem ganzen Mond, wodurch Wissenschaftler eine beispiellose Menge neuer Daten zum Entschlüsseln erhalten.
„Wir freuen uns sehr auf die Entdeckungen, die wir an neuen Orten auf der Mondoberfläche machen werden“, sagte Needham.
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