Устройство для обнаружения запаха Луны будет запущено в этом году на лунном посадочном модуле Astrobotic Peregrine, который отправится в путь на ракете ULA Vulcan 24 декабря. На Луне нет такой атмосферы, как на Земле, но вокруг ее поверхности вращается множество частиц, что ученые называют экзосферой.
День на Луне длится две земных недели, поэтому солнечный свет, падающий на Луну, заставляет многие молекулы нагреваться, рассеиваться и взаимодействовать с солнечным ветром в виде газов. Это молекулы, которые будет пытаться уловить лунный спектрометр Peregrine Ion-Trap Mass Spectrometer (PITMS), чтобы составить карту состава лунной экзосферы.
«Поскольку человечество стремится исследовать нашу Солнечную систему, используя местные ресурсы, получение обзора того, какие ресурсы доступны на Луне для использования в качестве топлива, еды или энергии, чрезвычайно важно, и именно здесь на помощь приходит наш спектрометр», — говорит представитель ЕКА. Роланд Траутнер, инженер по разведочной нагрузке и эксплуатации, руководящий разработкой спектрометра.
Посадочный модуль Peregrine должен приземлиться на Луну возле вулканических куполов Груитуизен в северном лунном полушарии. В этой области космический корабль приземлится впервые, и это даст масс-спектрометру хороший обзор молекул экзосферы в нетронутом месте. По словам Траутнера, полученные данные «помогут понять процессы, происходящие в нашей Солнечной системе, и даже аспекты истории Земли и нашего естественного спутника».
Газы на Луне могут оседать в холодных полярных областях Луны, где есть места, куда никогда не попадает солнечный свет. Этому процессу может способствовать наличие большого количества воды на лунных полюсах; водяной пар замерзает, оседает и может накапливаться в течение сотен миллионов лет. Понимание источников воды и ее количества на полюсах и вблизи них принесет пользу исследователям Луны в будущем.
Спектрометр, разработанный британскими университетом Open University в Милтон-Кинсе и национальной космической лабораторией STFC RAL Space, стационарно установлен на посадочном модуле Peregrine и может собирать данные большую часть лунных суток в течение 240 часов, в течение которых посадочный модуль Peregrine будет функционировать. Ученые на Земле смогут увидеть, как молекулы и их количество меняются с течением времени с лунной поверхности. Это позволит определить не только состав, но и плотность экзосферы, когда Солнце нагревает поверхность Луны, высвобождая молекулы, которые затем могут продолжить свое путешествие, пока в конечном итоге не окажутся в ловушке на холодных полюсах.
Спектрометр основан на технологии «ионной ловушки» — оригинальном устройстве, которое позволяет исследователям идентифицировать и количественно определять атомы и молекулы образца. Лунные молекулы, попадающие в датчик, бомбардируются электронами нагретой нити накала, создавая ионы. Ионы накапливаются в электрическом поле, образованном набором электродов точной формы. Затем ионы высвобождаются из этой «ловушки» в порядке увеличения отношения массы к заряду в детекторе. Время, в которое ионы достигают детектора, указывает на массу и, следовательно, на химическую принадлежность иона, а количество отсчетов определяет их концентрацию в экзосфере, что дает полный обзор молекул на Луне.
«Масс-спектрометр — обычный прибор в лабораториях на Земле, но обычно они такого же размера, как мой офис», — заключает Роланд, — «инженерам Открытого университета и RAL Space удалось уменьшить его до устройства весом 1,6 кг, размером с размером в половину коробки из-под обуви и потребляет столько же электроэнергии, сколько зарядное устройство для телефона».
