Missão Lunar Flashlight: Escaneando o Polo Sul da Lua em Busca de Gelo de Água

Quando residentes sedentos de uma comunidade permanente na Lua tomarem um gole de água fresca trazida do polo sul lunar, desfrutarão dos benefícios de uma espaçonave de 13,6 kg conhecida como Lunar Flashlight, montada e testada no Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). A Lunar Flashlight usará lasers poderosos e um espectrômetro a bordo para buscar áreas sombreadas de crateras no polo sul em busca de evidências de gelo superficial. Missões anteriores da NASA mostraram que a Lua pode ter água congelada nessas áreas, e orbitando próximo à superfície, a espaçonave poderá identificar locais que podem ser dignos de exploração por missões futuras.

Colaboração Multi-Institucional

A Lunar Flashlight foi desenvolvida por uma equipe do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, Centro de Voo Espacial Goddard (GSFC) da NASA, Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA), Georgia Tech e Centro de Voo Espacial Marshall (MSFC) da NASA.

Pesquisadores da Escola de Engenharia Aeroespacial do Georgia Tech trabalharam com o MSFC para desenvolver o sistema de propulsão da espaçonave — uma nova tecnologia que usa um propelente ambientalmente amigável melhorado — e colaboraram com o Georgia Tech Research Institute (GTRI) para montar e testar a Lunar Flashlight em um conjunto de instalações únicas em Atlanta.

Capacidades Pioneiras de CubeSat

Além de estudar o gelo da Lua, a Lunar Flashlight demonstrará que pequenas espaçonaves podem ter grandes capacidades. Será o primeiro CubeSat a usar sistema de propulsão monopropelente verde para inserção orbital na Lua — e para mudar de posição para apontar seus instrumentos, transmitir dados de volta à Terra e coletar luz solar para alimentar suas operações. O CubeSat, do tamanho de um computador desktop, também será o primeiro a usar espectroscopia a laser ativa para explorar a superfície da Lua.

Até agora, CubeSats — nomeados por seu uso de módulos cúbicos padronizados — assumiram principalmente tarefas em órbita terrestre e não precisaram de sistemas de propulsão poderosos. A Lunar Flashlight ajudará a demonstrar a capacidade de espaçonaves pequenas e relativamente baratas de lidar com importantes missões espaciais que antes eram reservadas para veículos maiores.

Quatro Lasers de Infravermelho Próximo

A Lunar Flashlight carrega quatro poderosos lasers de infravermelho próximo que operam em diferentes comprimentos de onda no espectro do infravermelho próximo. Os lasers serão apontados para áreas sombreadas de crateras e operarão em sequência para iluminar locais onde gelo pode ter sido depositado e protegido do derretimento. Água na forma de gelo absorverá a luz do laser, enquanto solo lunar seco — conhecido como regolito — refletirá os feixes de volta para o espectrômetro da espaçonave.

"Estudando a luz retornada, o sistema nos dirá se gelo de água está presente nestas áreas permanentemente sombreadas", disse Jud Ready, engenheiro de pesquisa principal no GTRI e investigador principal do projeto Lunar Flashlight no Georgia Tech. A equipe científica da Lunar Flashlight interpretará as medições do CubeSat junto com conjuntos de dados coletados por outras espaçonaves para entender melhor a abundância e distribuição de depósitos de gelo lunar.

Energia e Comunicações

Os lasers serão alimentados por uma grande bateria de íon-lítio que será carregada pelos quatro painéis solares na espaçonave. Os lasers, espectrômetro e bateria ocupam cerca de um terço do volume total da Lunar Flashlight.

Dados da busca por gelo serão transmitidos à Deep Space Network da NASA por um transmissor de rádio similar aos usados em outras missões da NASA. O rádio também receberá comandos enviados à espaçonave por controladores na Terra; devido ao tempo necessário para sinais chegarem à Lua, os comandos serão armazenados e executados em horários específicos. Os dados entrarão no centro de controle de operações da missão do Georgia Tech, localizado na Escola de Engenharia Aeroespacial, e serão encaminhados à UCLA para análise e arquivamento no NASA Planetary Data System. Controladores da espaçonave no Georgia Tech monitorarão os sinais para garantir que a Lunar Flashlight esteja operando conforme planejado.

Objetivos Estratégicos da NASA

O objetivo da Lunar Flashlight é abordar uma das Lacunas de Conhecimento Estratégico da NASA: entender a composição, quantidade, distribuição e forma de água e íons de água — como hidroxila (OH) — em pontos frios lunares conhecidos como "armadilhas frias". Orbitadores lunares anteriores e outras missões detectaram potenciais depósitos de gelo em altas latitudes na Lua. A Lunar Flashlight mapeará alguns desses depósitos em resoluções espaciais de um a dois quilômetros, fornecendo detalhes significativamente maiores que missões anteriores. Além de confirmar a existência de água congelada, a Lunar Flashlight fornecerá informações que podem ajudar a determinar onde futuras missões podem pousar para coletar água e avaliar seu uso potencial por humanos.

Usar os próprios recursos hídricos da Lua para suportar vida humana e produzir combustível pode reduzir o custo de manter comunidades lunares permanentes diminuindo quanto material precisa ser lançado da Terra. Além de água, a NASA espera usar materiais lunares para fazer oxigênio e propelente para voos de retorno.