A corrida espacial entre os EUA e a Rússia terminou meio século atrás, quando os astronautas americanos se tornaram os primeiros a andar na lua. Hoje há mais uma corrida, motivada pelo sucesso do pouso da China no lado mais distante da lua e envolvendo empresas privadas e agências espaciais nacionais, para colocar os humanos de volta na superfície lunar.
Mas construir uma base lunar e realmente viver na lua exigirá um planejamento cuidadoso. Primeiro, precisamos identificar e mapear os recursos lunares disponíveis, incluindo hidrogênio e gelo d’água. Tais compostos são cruciais se quisermos criar ar respirável e combustível de foguete, seja para um observatório ou uma plataforma de lançamento ir para os planetas externos em nosso sistema solar.
Mas enviar missões para mapear a lua em busca de recursos em detalhes suficientes para permitir futuros estabelecimentos é uma tarefa cara e demorada. Felizmente, existe um atalho – pequenos satélites chamados CubeSats.
Existem muitos recursos desejáveis ??na Lua, desde o gelo da água que pode nos fornecer combustível, ar e outros elementos voláteis ao titânio. Estes podem ter se acumulado em regiões polares permanentemente sombreadas, onde é muito frio para que eles vaporizem.
Missões lunares orbitais anteriores e terrestres nos proporcionaram uma ampla visão geral da geologia lunar da superfície. Esse conhecimento foi aprimorado pelas amostras lunares retornadas das missões de retorno de amostras Apollo e Luna, bem como pelos meteoritos lunares recuperados.
De fato, foi assim que obtivemos as evidências para o gelo da água lunar em regiões permanentemente sombreadas. Também aprendemos que a superfície lunar é composta por quantidades variáveis ??de ilmenita e minerais de óxido relacionados, além de minerais de silicato e ferro nano-fase (material com tamanho de grão abaixo de 100 nanômetros), que são úteis para futuras construções na lua.
Mas esse conhecimento não nos levará longe. Também precisamos saber exatamente como as substâncias são distribuídas e de que forma elas estão. Eles são livres ou vinculados a alguma coisa? Eles estão lá no fundo? Como eles interagem com a superfície lunar? Não podemos extraí-los com sucesso sem conhecer essas coisas.
Para chegarmos ao fundo dessas perguntas, precisamos de novas missões de baixo custo que possam ser alcançadas mais rapidamente em comparação com projetos tradicionalmente grandes e caros.
Nanossatélites
Mini- e microssatélites, uma tecnologia que amadureceu nos últimos 40 anos para tornar a ciência espacial consideravelmente mais barata, surgiram como uma ótima opção. Nos anos mais recentes, começamos a considerar o uso de plataformas nanossatélites – como o CubeSats. São pequenos satélites pesando algumas dezenas de quilogramas, onde uma plataforma padrão foi desenvolvida na qual diferentes instrumentos podem ser instalados.
A exploração robótica do sistema solar usando nano-satélites é atraente porque são mais baratos, menos arriscados e têm um cronograma de desenvolvimento mais curto em comparação com as missões científicas tradicionais. Portanto, a NASA está planejando uma série de missões lunares usando o CubeSats, incluindo Lunar Flashlight, LunaH-Map e Lunar Ice-Cube, que ajudarão a melhorar nosso entendimento da distribuição espacial do gelo da água nas armadilhas lunares frias. No entanto, a resolução espacial das observações dessas missões não é grande – da ordem de um a muitos quilômetros.
Dado que futuros astronautas ou veículos lunares destinados a regiões permanentemente sombreadas provavelmente terão mobilidade limitada, é necessário melhorar a precisão espacial dos mapas de gelo na água. Eu trabalho em outra missão do CubeSat chamada Volbile & Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO), financiada pela Agência Espacial Europeia, que conseguirá isso usando a tecnologia laser.
A VMMO visa abordar vários aspectos-chave da futura exploração lunar. Adotando o “design 12U CubeSat”, que tem as dimensões 120 x 10 x 10cm, mapeará a localização de recursos relevantes e substâncias voláteis em quantidades suficientes para ser operacionalmente útil para futuros colonos lunares produzirem combustível e ar respirável. Sua principal carga científica é um instrumento laser miniaturizado que sondaria a Cratera Shackleton, adjacente ao Polo Sul, para medir a abundância de gelo na água.
Especificamente, o instrumento usa um lidar, um método de levantamento que pode criar imagens de um objeto, iluminando-o com luz laser e medindo a luz refletida com um sensor. Escaneando um caminho de dez metros de largura, o instrumento levaria cerca de 260 dias para construir dessa maneira um mapa de gelo d’água de alta resolução dentro da cratera de 20 quilômetros de diâmetro.
Também mapeará recursos lunares, como a ilmenita (TiFeO3), enquanto sobrevoa regiões ensolaradas, além de monitorar a distribuição de gelo e outras substâncias nas áreas escuras. Isso nos ajudará a entender como os condensados ??migram pela superfície durante a noite lunar de duas semanas.
A missão VMMO deve ser lançada em 2023. Se tudo der certo, ajudará a pavimentar o caminho para a exploração lunar européia em direção a uma vila lunar e exploração comercial no período de 2030-2040.
Publicado em 05/09/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-moon-base-huge-task-tiny.html
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