Lunar Lantern fue una misión orbital lunar CubeSat de bajo costo para explorar, localizar y estimar el tamaño y la composición de los depósitos de hielo de agua en la Luna para su futura explotación por parte de robots o humanos. [1] [3] [2] [4] [5] [6]
La nave espacial, de formato CubeSat 6U , fue desarrollada por un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), el Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC), el Instituto de Tecnología de Georgia (GT) y el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA . [4] Fue seleccionada a principios de 2015 por Advanced Exploration Systems (AES) de la NASA para su lanzamiento en 2022 como carga útil secundaria para la misión Artemis 1 , aunque perdió la ventana de integración para ser incluida en la misión. [7] Lunar Lantern fue remanifestado para lanzarse como un viaje compartido con la Misión 1 de Hakuto-R en un Falcon 9 Block 5. El lanzamiento tuvo lugar el 11 de diciembre de 2022. [8]
Una falla en el sistema de propulsión de la nave provocó que Lunar Lantern no pudiera entrar en órbita alrededor de la Luna y la NASA terminó la misión el 12 de mayo de 2023. [9] [10] Desde entonces, la nave espacial ha sido abandonada en una órbita solar después de volar cerca de la Tierra el 17 de mayo para una asistencia gravitacional coincidente.
El Satélite de Observación y Detección de Cráteres Lunares ( LCROSS ) de la NASA, el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) y los orbitadores lunares Chandrayaan-1 de la India y otras misiones descubrieron en 2009 depósitos de agua (H 2 O) e hidroxilo (—OH − ) en latitudes altas en la superficie lunar, lo que indica la presencia de trazas de agua adsorbida o ligada. [3] Estas misiones sugieren que podría haber suficiente agua helada en las regiones polares para ser utilizada por futuras misiones de aterrizaje, [5] [6] pero la distribución es difícil de conciliar con los mapas térmicos. [3]
Las misiones de prospección lunar tienen como objetivo allanar el camino hacia la incorporación del uso de los recursos espaciales en las arquitecturas de las misiones. La planificación de la NASA para una futura misión humana a Marte depende del aprovechamiento de los recursos naturales locales para producir oxígeno y combustible para el lanzamiento de la nave de regreso a la Tierra, y una misión precursora lunar es un lugar conveniente para probar esa tecnología de utilización de recursos in situ (ISRU). [11]
El concepto de la misión fue desarrollado por un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA y propuesto para la convocatoria de Sistemas de Exploración Avanzada (AES) del año fiscal 2014 de la NASA. [3] [4] La misión fue seleccionada para financiación a principios de 2015. [5] [12]
En su concepción original, la nave espacial Lunar Lantern habría sido un formato CubeSat 6U o un bus propulsado por una vela solar de 80 m 2 que también habría funcionado como reflector para iluminar algunas áreas seleccionadas en sombra permanente en la Luna, [5] mientras que un espectrómetro infrarrojo a bordo medía el espectro reflejado diagnóstico de la mezcla compositiva de la superficie entre roca/polvo, regolito, hielo de agua, CO 2 , hielo de metano (CH 4 ) y posiblemente hielo de amoníaco (NH 3 ). [3] [2] [5] El punto iluminado habría tenido unos 400 m (1.300 pies) de diámetro, reflejado desde una altitud de 20 km (12 mi).
En el diseño final, la nave espacial Lunar Lantern incluye dos conjuntos de paneles solares. Un conjunto entregado por Blue Canyon Technologies (BCT) que se despliega al soltarse del dispensador y otro entregado por MMA que utiliza un mecanismo de despliegue de cable de combustión. El comando y el manejo de datos se proporciona a través del procesador Sphinx desarrollado por el JPL con software de vuelo escrito utilizando el marco de software FPrime desarrollado por el JPL. La radio a bordo es una radio Iris desarrollada por el JPL y construida por Space Dynamics Laboratory . El sistema de determinación y control de actitud (ADCS) para la nave espacial lo proporciona un BCT XACT-50. La nave espacial incluye un sistema de propulsión química para proporcionar el impulso necesario para la inserción orbital lunar (LOI). Este sistema de propulsión fue diseñado y construido por el Grupo de Investigación Glenn Lightsey de Georgia Tech en colaboración con el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA. Finalmente, la carga útil del instrumento científico es un reflectómetro láser infrarrojo de onda corta (SWIR) compacto. [13]
El objetivo de Lunar Lantern es determinar la presencia o ausencia de hielo de agua expuesto y su estado físico, y mapear su concentración en la escala de 1-2 kilómetros dentro de las regiones permanentemente sombreadas del polo sur lunar . [4] [14] [15] La misión será uno de los primeros CubeSats en llegar a la Luna, y la primera misión en usar láseres para buscar hielo de agua. [1] Cualquier dato volátil polar recopilado por Lunar Lantern podría asegurar los sitios de aterrizaje más apropiados para que un rover más costoso realice mediciones in situ y análisis químicos. [5] La nave espacial maniobrará hasta su órbita polar lunar y usará sus láseres de infrarrojo cercano para hacer brillar la luz en las regiones polares sombreadas, mientras que el espectrómetro a bordo mide la reflexión y la composición de la superficie. [1] Barbara Cohen del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA es la investigadora principal. [4]
La carga útil propuesta en este nanosatélite es un espectrómetro infrarrojo , que consta de una lente, divisores de haz dicroicos y múltiples detectores de un solo elemento. Ocupa 2 de los 6 módulos del bus de 6U del CubeSat . [3] El sistema de control de actitud (XACT-50 de Blue Canyon Technologies), el manejo de datos y comandos y los sistemas de energía ocuparán 1,5U; el sistema de telecomunicaciones Iris ocupará 0,5U. [2]
La carga útil Lunar Lantern se deriva de algunos sistemas predecesores, incluido INSPIRE (Interplanetary Nano-Spacecraft Pathfinder In Relevant Environment) del JPL, MARCO ( Mars Cube One ) y la experiencia del JPL con espectrómetros , incluido el Moon Mineralogy Mapper (M3). [1] El bus CubeSat de 6U utilizará principalmente componentes comerciales listos para usar (COTS), como las baterías de iones de litio , la placa de la CPU , los paneles solares HaWK producidos por MMA Design LLC, el rastreador de estrellas y las ruedas de reacción de 3 ejes para el control de actitud . [3] La CPU es un "multiprocesador confiable Rad-Tol". [2] El JPL proporcionará el transpondedor Iris que proporciona sincronización, navegación y telecomunicaciones en la banda X , [3] que se monitoreará con la Red de Espacio Profundo de la NASA . [2]
La nave espacial Lunar Lantern fue expulsada de la segunda etapa del Falcon 9 después de la inyección translunar , después de lo cual utilizó un sensor solar y paneles solares para alimentar las ruedas de reacción de 3 ejes . También contó con un sistema de propulsión y orientación de monopropelente químico construido por el Laboratorio de Diseño de Sistemas Espaciales de Georgia Tech. El sistema de propulsión ocupó 3U de volumen, incluidos 2 kg de monopropelente AF-M315E, [16] un monopropelente basado en HAN menos tóxico que se utiliza en lugar de hidracina . La intrincada unidad de gestión de propelente se fabricó mediante fabricación aditiva . [16] [17]
Durante los primeros días de vuelo (diciembre de 2022), se descubrió que 3 de los 4 propulsores no estaban funcionando bien. En enero de 2023, el equipo de la misión estaba trabajando para solucionar el problema. [18] En mayo de 2023, se logró un éxito limitado con los otros 3 propulsores. [19]
Se planeó que la nave espacial fuera la segunda en utilizar una órbita de halo casi rectilínea , la primera fue la misión CAPSTONE . [17] El concepto original proponía una trayectoria que apuntaría a múltiples sobrevuelos lunares, y posiblemente incluiría una asistencia gravitatoria terrestre ; habría sido capturada en una órbita polar lunar uno o dos meses después del lanzamiento, dependiendo de la trayectoria seleccionada. [3]
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