Mission Lunar Flashlight : scanner le pôle sud de la Lune pour la glace d'eau

Quand les résidents assoiffés d'une communauté permanente sur la Lune prendront une gorgée d'eau fraîche apportée du pôle sud lunaire, ils profiteront des bénéfices d'un vaisseau spatial de 13,6 kg connu sous le nom de Lunar Flashlight, assemblé et testé au Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). Lunar Flashlight utilisera de puissants lasers et un spectromètre embarqué pour rechercher des preuves de glace de surface dans les zones ombragées des cratères au pôle sud. D'anciennes missions de la NASA ont montré que la Lune pourrait avoir de l'eau gelée dans ces zones, et en orbite près de la surface, le vaisseau spatial sera en mesure d'identifier des emplacements qui pourraient mériter d'être explorés par de futures missions.

Collaboration multi-institutionnelle

Lunar Flashlight a été développé par une équipe du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, du Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA), de Georgia Tech, et du Marshall Space Flight Center (MSFC) de la NASA.

Des chercheurs de l'École d'ingénierie aérospatiale de Georgia Tech ont travaillé avec MSFC pour développer le système de propulsion du vaisseau spatial — une nouvelle technologie utilisant un propergol écologique amélioré — et ont collaboré avec le Georgia Tech Research Institute (GTRI) pour assembler et tester le Lunar Flashlight dans un ensemble d'installations uniques à Atlanta.

Premières pour les CubeSats

Au-delà de l'étude de la glace lunaire, Lunar Flashlight démontrera que les petits vaisseaux spatiaux peuvent avoir de grandes capacités. Ce sera le premier CubeSat à utiliser un système de propulsion monopropulseur vert pour l'insertion orbitale autour de la Lune — et pour changer de position pour viser ses instruments, transmettre des données vers la Terre, et capter la lumière du soleil pour alimenter ses opérations. Le CubeSat, de la taille d'un ordinateur de bureau, sera également le premier à utiliser la spectroscopie laser active pour explorer la surface de la Lune.

Jusqu'à présent, les CubeSats — nommés pour leur utilisation de modules cubiques standardisés — ont principalement entrepris des tâches en orbite terrestre et n'ont pas eu besoin de systèmes de propulsion puissants. Lunar Flashlight aidera à démontrer la capacité de petits vaisseaux spatiaux relativement peu coûteux à gérer d'importantes missions spatiales qui étaient auparavant réservées aux véhicules plus grands.

Détection de glace par lasers infrarouges

Lunar Flashlight transporte quatre puissants lasers proches infrarouges qui fonctionnent à différentes longueurs d'onde dans le spectre proche infrarouge. Les lasers seront dirigés vers les zones ombragées des cratères et fonctionneront en séquence pour illuminer les emplacements où la glace pourrait avoir été déposée et protégée de la fonte. L'eau sous forme de glace absorbera la lumière laser, tandis que le sol lunaire sec — connu sous le nom de régolithe — réfléchira les faisceaux vers le spectromètre du vaisseau spatial.

« En étudiant la lumière renvoyée, le système nous dira si de la glace d'eau est présente dans ces zones perpétuellement ombragées », a déclaré Jud Ready, ingénieur de recherche principal au GTRI et investigateur principal du projet Lunar Flashlight à Georgia Tech. L'équipe scientifique de Lunar Flashlight interprétera les mesures du CubeSat avec des ensembles de données collectés par d'autres vaisseaux spatiaux pour mieux comprendre l'abondance et la distribution des dépôts de glace lunaire.

Les lasers seront alimentés par une grande batterie lithium-ion qui sera chargée par les quatre panneaux solaires sur le vaisseau spatial. Les lasers, le spectromètre et la batterie occupent environ un tiers du volume total de Lunar Flashlight.

Communications et opérations

Les données de la recherche de glace seront transmises au Deep Space Network de la NASA par un émetteur radio similaire à ceux utilisés dans d'autres missions de la NASA. La radio recevra également les commandes envoyées au vaisseau spatial depuis les contrôleurs sur Terre ; en raison du temps requis pour la transmission des signaux vers la Lune, les commandes seront stockées et exécutées à des moments précis. Les données arriveront au centre de contrôle des opérations de mission de Georgia Tech, situé dans l'École d'ingénierie aérospatiale, et seront transmises à UCLA pour analyse et archivage dans le système de données planétaires de la NASA. Les contrôleurs de vaisseau spatial à Georgia Tech surveilleront les signaux pour s'assurer que Lunar Flashlight fonctionne comme prévu.

Objectifs stratégiques

L'objectif de Lunar Flashlight est de combler l'un des écarts stratégiques de connaissance de la NASA : comprendre la composition, la quantité, la distribution et la forme de l'eau et des ions d'eau — tels que l'hydroxyle (OH) — dans les points froids lunaires connus sous le nom de « pièges à froid ». Les orbiteurs lunaires précédents de la NASA et d'autres missions ont détecté des dépôts potentiels de glace d'eau à hautes latitudes sur la Lune. Lunar Flashlight en cartographiera quelques-uns à des résolutions spatiales d'un à deux kilomètres, fournissant significativement plus de détails que les missions antérieures. Au-delà de la confirmation de l'existence de l'eau gelée, Lunar Flashlight fournira des informations qui pourraient aider à déterminer où de futures missions pourraient atterrir pour échantillonner l'eau et évaluer son utilisation potentielle par les humains.

L'utilisation des propres ressources en eau de la Lune pour soutenir la vie humaine et produire du carburant pourrait réduire le coût du maintien de communautés lunaires permanentes en réduisant la quantité de matériel qui doit être lancé depuis la Terre. En plus de l'eau, la NASA espère utiliser des matériaux lunaires pour produire de l'oxygène et du propergol pour les vols de retour.