Een nieuw missieconcept waarbij twee CubeSats zijn verbonden door een dunne, kilometerslange ketting zou wetenschappers kunnen helpen begrijpen hoe de maan zijn mysterieuze "tatoeages" kreeg - wervelende patronen van licht en donker die op meer dan 100 locaties op het maanoppervlak te vinden zijn.

NASA's planetaire wetenschap Deep Space SmallSat-studies, of PSDS3, programma selecteerde onlangs een team in het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, het verder ontwikkelen van een missieconcept genaamd de Bi-sat-observaties van de maanatmosfeer boven wervelingen, of BOL. De studie, onder leiding van Goddard hoofdonderzoeker Timothy Stubbs, zou kunnen leiden tot de eerste aangebonden planetaire CubeSat-missie, zei Stubbs.

"Dit is een spannend concept, " zei Michael Collier, een mede-onderzoeker van BOLAS die sinds 2015 op tether gebaseerde missies heeft bestudeerd voor het verzamelen van moeilijk te verkrijgen maanmetingen. Ik vind het baanbrekend. Aangebonden satellieten zijn een heel natuurlijke benadering voor het richten op maanwetenschap."

Zoals momenteel bedacht, de missie zou twee CubeSats met 12 eenheden omvatten, waarvan de afzonderlijke eenheden slechts tien centimeter aan een kant zouden meten. Zodra het paar onderhoudsarm was, quasi-stabiele baan ongeveer 62 mijl boven het oppervlak van de maan, de twee, verbonden door een 112 mijl lange dunne ketting, zou scheiden. De bovenste satelliet zou 118 mijl boven het oppervlak klimmen, terwijl de lagere, bijna identieke tweeling zou naar een hoogte van ongeveer zes mijl boven het oppervlak storten.

"De spanning in de ketting houdt de CubeSats in verticale uitlijning terwijl ze ronddraaien, " zei Stubbs. "De configuratie, met het zwaartepunt in een quasi-stabiele baan, zou de lagere CubeSat in staat moeten stellen om langdurig op lage hoogte te vliegen."

Zonder een tether-systeem, een vergelijkbare missie op lage hoogte zou buitensporige hoeveelheden brandstof nodig hebben om zijn baan te behouden. NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter, of LRO, bijvoorbeeld, vloog in het begin van zijn missie in een cirkelvormige baan op 50 kilometer boven het oppervlak. Als NASA geen voortstuwende manoeuvres had uitgevoerd om deze baan te behouden, het ruimtevaartuig zou zijn ingeslagen in het oppervlak.

Dit komt door de grote concentraties massa die op het maanoppervlak op de loer liggen. Deze "mascons" veranderen het zwaartekrachtveld en kunnen het ruimtevaartuig trekken of uit de koers duwen, hen gedoemd tot een missie-beëindigende botsing.

"Voor planetaire objecten die geen atmosfeer hebben, tethering is een innovatieve benadering van de technische uitdaging van metingen op lage hoogte met minimaal drijfgas, " zei Collier, eraan toevoegend dat een CubeSat niet de hoeveelheid brandstof kon vervoeren die nodig is om periodieke stationaire manoeuvres uit te voeren.

Voor wetenschappers die proberen het vreemde van de maan beter te begrijpen, luchtloze omgeving, hoe lager ze de CubeSat kunnen inzetten, des te beter.

Uitgerust met een bijna identieke reeks geminiaturiseerde instrumenten, inclusief spectrometers en imagers die al zijn ontwikkeld door de mede-onderzoekers en medewerkers van BOLAS, de tweelingsatellieten zouden de waterstofcyclus van de maan zowel op lage als op grote hoogte karakteriseren. "Er is veel wetenschap dat je kunt doen met deze instrumentensuite, ’ zei Stubbs, eraan toevoegend dat het team van plan is om gebruik te maken van subsystemen die zijn ontwikkeld door de Morehead State University in Kentucky, die de Lunar IceCube-missie van NASA leidt. Lunar IceCube zal gedurende zijn zes maanden in een baan om de maan op zoek gaan naar vluchtige stoffen en water van de maan.

Tijdens zijn voorgestelde een jaar in een baan, de BOLAS-instrumenten zouden de mechanismen karakteriseren voor waterstofimplantatie op het oppervlak van de maan, evenals hun afhankelijkheid van de samenstelling van de maan, regoliet, lokale topografie, plasma-omstandigheden, tijdstip, en magnetische velden in de korst.

Een van de belangrijkste doelen van de missie is het begrijpen van de vorming van maanwervelingen - de vreemde markeringen van licht en donker die er bijna uitzien alsof ze op het oppervlak van de maan zijn geschilderd - en de rol die magnetische anomalieën en ruimteverwering kunnen spelen bij het ontstaan ​​ervan .

Waarnemingen geven aan dat de wervelingen verschijnen waar oude stukjes magnetisch veld zijn ingebed in de maankorst. Ze laten ook zien dat de lichte gebieden minder verweerd lijken dan hun omgeving. Verschillende verschijnselen kunnen ertoe leiden dat materiaal dat aan de ruimte wordt blootgesteld, zowel fysiek als chemisch verandert, waardoor het na verloop van tijd donkerder wordt, inclusief zonnewind en micrometeoroïde effecten.

Die aanwijzingen hebben geleid tot drie prominente theorieën over hun vorming.

Eén theorie suggereert dat de wervelingen en de magnetische velden beide werden gevormd door pluimen van materiaal die werden uitgestoten door komeetinslagen. Een andere hypothese stelt dat wanneer micrometeoroïde bombardementen de fijne stofdeeltjes van de maan een bestaand magnetisch veld over de wervelingen sorteert ze op basis van hun gevoeligheid voor magnetisme, vormen lichte en donkere patronen met verschillende composities. En een andere theorie stelt dat aangezien deeltjes in de zonnewind van een miljoen mijl per uur elektrisch geladen zijn, ze reageren op magnetische krachten. Misschien beschermt het magnetische veld het oppervlak tegen verwering door de zonnewind.

Waarnemingen van NASA's LRO geven geloof aan de magnetische-schildhypothese, wetenschappers zeggen. Echter, niemand sluit nog iets uit.

Totdat wetenschappers een missie lanceren die dicht bij de grond wereldwijde metingen kan uitvoeren, een definitief antwoord is niet waarschijnlijk, zei Collier. Echter, hij gelooft dat de BOLAS-missie met twee satellieten de gegevens kan leveren die de wetenschappelijke gemeenschap nodig heeft.

"Dit kan een paradigmaverschuiving zijn, "Zei Collier. "Alle aanwijzingen tonen aan dat deze missie kan worden gedaan met bestaande technologie."

kleine satellieten, inclusief CubeSats, spelen een steeds grotere rol bij exploratie, technologie demonstratie, wetenschappelijk onderzoek en onderwijsonderzoek bij NASA, waaronder:planetaire ruimteverkenning; Aardobservaties; fundamentele aard- en ruimtewetenschap; en het ontwikkelen van voorloperwetenschappelijke instrumenten zoals geavanceerde lasercommunicatie, satelliet-naar-satelliet communicatie en autonome bewegingsmogelijkheden.