Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe NASA eenvoudige technologie gebruikt om maanmissies te volgen

Deze foto toont een mockup laser retroreflector array (LRA) bij NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, en demonstreert het basisontwerp:een metalen halfronde schijf, met acht kubussen van silicaglas ingebed in het oppervlak. NASA/Goddard

NASA gebruikt een eenvoudige maar effectieve technologie genaamd Laser Retroreflective Arrays (LRA's) om de locaties van maanlanders nauwkeuriger te bepalen. Ze zullen worden gekoppeld aan de meeste landers van Amerikaanse bedrijven als onderdeel van NASA's Commercial Lunar Payload Service (CLPS) -initiatief. LRA's zijn goedkoop, klein en licht van gewicht, waardoor toekomstige maan-orbiters of -landers ze op de maan kunnen lokaliseren.



Deze apparaten bestaan ​​uit een kleine aluminium halve bol, 2 inch (5 centimeter) in diameter en 0,7 ounces (20 gram) in gewicht, ingelegd met acht hoekkubussen met een diameter van 0,5 inch (1,27 centimeter), gemaakt van gesmolten silicaglas. Het is de bedoeling dat LRA's worden opgenomen in de meeste komende CLPS-leveringen naar het maanoppervlak.

LRA's zijn ontworpen om laserlicht te reflecteren dat vanuit een groot aantal hoeken op hen scheen. Dr. Daniel Cremons van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, plaatsvervangend hoofdonderzoeker van het LRA-project, beschrijft dit als vergelijkbaar met de reflecterende strips op verkeersborden om 's nachts hier op aarde te rijden. "In tegenstelling tot een spiegel waarbij het precies naar je toe moet worden gericht, kun je vanuit een grote verscheidenheid aan hoeken binnenkomen, en het licht zal direct terug naar de bron gaan", zei hij.

Door een laserstraal van het ene ruimtevaartuig naar de retroreflectoren van het andere te laten schijnen en te meten hoe lang het duurt voordat het licht terugkeert naar de bron, kunnen wetenschappers de afstand daartussen bepalen.

"We plaatsen deze al jaren op satellieten en variëren van lasers op de grond", zegt Dr. Xiaoli Sun, ook van NASA Goddard en hoofdonderzoeker van het LRA-project. "Toen, twintig jaar geleden, kwam iemand op het idee om ze op de landers te plaatsen. Dan kun je vanuit een baan om de aarde naar die landers reiken en weten waar ze zich aan de oppervlakte bevinden."

Het is belangrijk om de locatie van landers op het oppervlak van een ander planetair lichaam te kennen, en deze LRA's fungeren als markeringen die samenwerken met satellieten in een baan om een ​​navigatiehulpmiddel te creëren, zoals het Global Positioning System (GPS) dat we hier op aarde als vanzelfsprekend beschouwen.

NASA gebruikt een eenvoudige maar effectieve technologie genaamd Laser Retroreflective Arrays (LRA's) om de locaties te bepalen van maanlanders nauwkeuriger. Ze zullen worden vastgemaakt aan landers die naar de maan worden gestuurd als onderdeel van NASA’s Commercial Lunar Payload Service (CLPS)-initiatief. LRA's zijn goedkoop, klein en lichtgewicht. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio James Tralie (ADNET Systems, Inc.). Hoofdproducent Xiaoli Sun (NASA/GSFC):wetenschapper

Laserbereik wordt ook gebruikt voor het aanmeren van ruimtevaartuigen, zoals de vrachtruimtevaartuigen die worden gebruikt voor het internationale ruimtestation, merkte Cremons op. De LRA's lichten op als u er licht op laat schijnen, wat helpt bij het nauwkeurig aanmeren. Ze kunnen ook van veraf worden gedetecteerd door lidars op ruimtevaartuigen om hun bereik en naderingssnelheid te bepalen met een zeer nauwkeurige nauwkeurigheid en zonder de noodzaak van verlichting door de zon, waardoor aanmeren 's nachts kan gebeuren.

Hij voegt eraan toe dat ruimtevaartuigen dankzij de reflectoren nauwkeurig hun weg naar een landingsplatform kunnen vinden, zelfs zonder de hulp van extern licht om de nadering te begeleiden. Dit betekent dat LRA's uiteindelijk kunnen worden gebruikt om ruimtevaartuigen te helpen landen op anders pikdonkere plaatsen in de buurt van permanent beschaduwde gebieden nabij de zuidpool van de maan, die belangrijke doelgebieden zijn voor bemande missies vanwege de hulpbronnen die daar mogelijk aanwezig zijn, zoals waterijs. .

Omdat LRA's klein zijn en van eenvoudige materialen zijn gemaakt, kunnen ze op wetenschappelijke missies vliegen als een nuttige maar weinig risicovolle toevoeging. "Op zichzelf is het volkomen passief", zei Clemons. "LRA's zullen de barre omstandigheden op de maan overleven en tientallen jaren aan de oppervlakte bruikbaar blijven. Bovendien kun je, naast het navigeren en uitzoeken waar je landers zijn, ook laserbereik gebruiken om te bepalen waar je orbiter zich rond de maan bevindt." P>

Dit betekent dat naarmate er meer landers, rovers en orbiters met een of meer LRA's naar de maan worden gestuurd, ons vermogen om de locatie van elk daarvan nauwkeurig te bepalen alleen maar zal verbeteren. Naarmate we meer LRA's op het maanoppervlak inzetten, zal dit groeiende netwerk wetenschappers in staat stellen de locatie van belangrijke landers en andere interessante punten steeds nauwkeuriger te meten, waardoor grotere, betere wetenschap kan worden bereikt.

NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) is momenteel het enige NASA-ruimtevaartuig dat in een baan om de maan draait met laserbereik. LRO is er al in geslaagd om het LRA te bereiken op de Vikram-lander van de Indian Space Research Organization op het maanoppervlak en zal zich blijven richten op LRA's op toekomstige landers.

Onder Artemis zullen CLPS-leveringen wetenschappelijke experimenten uitvoeren, technologieën testen en mogelijkheden demonstreren om NASA te helpen de maan te verkennen en zich voor te bereiden op menselijke missies. Met Artemis-missies zal NASA de eerste vrouw en de eerste gekleurde persoon op de maan laten landen, met behulp van innovatieve technologieën om meer van het maanoppervlak te verkennen dan ooit tevoren.

Het bureau zal samenwerken met commerciële en internationale partners en de eerste langetermijnaanwezigheid op de maan vestigen. Vervolgens zal NASA gebruiken wat we op en rond de maan leren om de volgende grote stap te zetten:het sturen van de eerste astronauten naar Mars.

Geleverd door NASA