tegen 2024, NASA zal astronauten landen, inclusief de eerste vrouw en de volgende man, op de maan als onderdeel van het Artemis-maanverkenningsprogramma. Dit zal echter niet de eerste keer zijn dat NASA de naam Artemis naar de maan brengt. Twee robotachtige ruimtevaartuigen die vandaag in een baan om de maan draaien, stonden aanvankelijk bekend als ARTEMIS - een afkorting voor Acceleration, Opnieuw verbinden, Turbulentie en elektrodynamica van de interactie van de maan met de zon. Sinds 2011, deze ruimtevaartuigen hebben wetenschappers waardevolle informatie over de maanomgeving gestuurd, en het leggen van de basis voor de terugkeer van mensen naar de maan.

De missie, nu omgedoopt tot THEMIS-ARTEMIS, maakt gebruik van ruimtevaartuigen die oorspronkelijk deel uitmaakten van de missie die bekend staat als Time History of Events en Macroscale Interactions during Substorms, of THEMIS, in het kort, die in 2007 vijf ruimtevaartuigen lanceerde om de fysieke processen te ontdekken die plaatsvonden tijdens de gebeurtenissen die de aurora's veroorzaken.

"THEMIS-ARTEMIS is een pionier geweest voor technologieën die belangrijk zullen zijn voor NASA's nieuwe Artemis-programma, " zei Jasper Halekas, THEMIS-ARTEMIS wetenschapper en onderzoeker aan de Universiteit van Iowa in Iowa City. "Een deel van het werk dat we hebben gedaan op het gebied van navigatie en operaties zal worden gebruikt door toekomstige missies."

Eén missie in twee

De vijf THEMIS-ruimtevaartuigen werden in zorgvuldig ontworpen banen gestuurd die ze elke vier dagen op één lijn brachten. Na twee productieve jaren van ontdekkingen over straling en deeltjes in het nabije aardse milieu, de banen van de ruimtevaartuigen waren aanzienlijk voorafgegaan, of verdwaald. Orbit precessie is een natuurlijk en verwacht fenomeen voor ruimtevaartuigen dat doorgaans geen invloed heeft op wetenschappelijke studies. Maar in het geval van THEMIS, het betekende dat het ruimtevaartuig niet langer om de vier dagen zou worden uitgelijnd.

Het kennen van de banen zou uiteindelijk precessie, de THEMIS-wetenschappers, in een gezamenlijke inspanning gecoördineerd door NASA en het Space Sciences Lab aan de Universiteit van Californië, Berkeley, besloot van tevoren om iets nieuws te doen met twee van de ruimtevaartuigen. In plaats van de resterende brandstof uit te geven om de banen te resetten, ze zouden ze in een radicaal nieuwe richting sturen - naar de maan.

"NASA's Jet Propulsion Laboratory en Goddard Space Flight Center hebben een prachtig ontwerp voor baannavigatie voor ons gemaakt en bedachten deze zeer slimme banen die ons in staat stelden om naar de maan te gaan, ' zei Halekas. 'En we zijn er nog steeds.'

Dus, de THEMIS-ARTEMIS-missie was geboren. Het acroniem van de missie is gemaakt om de wetenschap en positie op de maan weer te geven, omdat in de Griekse mythologie, Artemis was de godin van de maan. Artemis was ook de tweelingbroer van Apollo. NASA-beheerder Jim Bridenstine noemde onlangs het nieuwe maanprogramma Artemis om deze redenen, plus het feit dat het bureau de eerste vrouw naar de maan zal sturen als onderdeel van het programma.

"THEMIS-ARTEMIS is NASA's enige langetermijnmonitor van omstandigheden in en rond de maanomgeving, " zei David Sibeck, THEMIS-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Ruimtevaartuig herboren

Met dezelfde instrumenten die het gebruikte om naar gebeurtenissen rond de aarde te zoeken, de nieuwe missie gebruikt de twee ruimtevaartuigen om te leren hoe de maan omgaat met de ruimte eromheen.

"Voordat THEMIS-ARTEMIS bij de maan was, de meeste mensen hadden het idee dat de maan gewoon een grote rots aan de hemel was en niet veel interactie had met zijn omgeving, "Zei Halekas. "Het begrip dat we de afgelopen acht jaar hebben opgebouwd, is dat de maan echt verbonden is met de ruimte eromheen. De ruimteomgeving beïnvloedt de maan en vice versa."

In de loop der jaren hebben wetenschappers ontdekkingen gedaan over de zonnewind en de impact ervan op het oppervlak van de maan, interplanetaire elektromagnetische velden, de structuur van het maaninterieur, en de deeltjes in de ijle maanatmosfeer en ionosfeer.

Samenwerken

Naast het vergroten van ons begrip van de maan, de metingen die THEMIS-ARTEMIS heeft uitgevoerd, zullen nuttig zijn voor komende missies, inclusief het Artemis-programma.

"Als we robotsystemen en systemen voor mensen op de maan ontwerpen, we moeten de omstandigheden begrijpen waaraan ze worden blootgesteld, " zei Halekas. "De metingen van THEMIS-ARTEMIS hebben ons geholpen te vinden wat die omstandigheden zijn en hoe ze met de tijd veranderen."

THEMIS-ARTEMIS zou realtime metingen kunnen leveren van zeer energetische deeltjes die gevaarlijk kunnen zijn voor ruimtevaartuigen en astronauten. Het zal ook waardevolle informatie opleveren voor instrumenten die op het maanoppervlak zijn geplaatst. Net zoals een weersatelliet informatie kan geven over inkomende stormen, THEMIS-ARTEMIS kan informatie geven over de ruimteomgeving om ontdekkingen aan de oppervlakte te helpen contextualiseren.

"THEMIS-ARTEMIS zou een natuurlijke partner zijn voor elke heliofysica-missie die naar de maan wordt gestuurd, hetzij op een ruimtevaartuig of op het maanoppervlak, "Zei Sibeck. "Beide ruimtevaartuigen werken prima, het nemen van hun volledige sets van metingen, en kan heel lang duren, heel lang in die omgeving."

Als onderdeel van het Commercial Lunar Payload Services-initiatief onder het Artemis-programma, NASA zal een reeks nieuwe instrumenten en technologiedemonstraties sturen om de maan te bestuderen voorafgaand aan een menselijke terugkeer. De eerste twee maanleveringen op commerciële landers zijn gepland voor juli 2021. Hoewel veel van deze onderzoeken zich richten op maanwetenschap, sommigen gaan terug naar THEMIS' wortels in de wetenschap van heliofysica, de studie van de interactie van de zon met het zonnestelsel. Het Lunar Surface Electromagnetics Experiment, of LUSEE-instrument, zal kijken naar elektromagnetische verschijnselen op het maanoppervlak. De heliosferische X-ray Imager van de maanomgeving, of LEXI-instrument, zal een telescoop op de maan plaatsen om de magnetosfeer van de aarde en haar interactie met de zonnewind te bestuderen.

In de komende jaren, THEMIS-ARTEMIS, zoals de Lunar Reconnaissance Orbiter van het agentschap, zal waardevolle informatie blijven verstrekken aan NASA terwijl de voorbereidingen doorgaan om astronauten naar de maan te sturen, en uiteindelijk naar Mars.