Un nouveau concept de mission impliquant deux CubeSats reliés par un mince, une attache longue de plusieurs kilomètres pourrait aider les scientifiques à comprendre comment la lune a obtenu ses mystérieux "tatouages" - des motifs tourbillonnants de lumière et d'obscurité trouvés à plus de 100 endroits sur la surface lunaire.

Études Planetary Science Deep Space SmallSat de la NASA, ou PSDS3, programme a récemment sélectionné une équipe du Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland, pour développer davantage un concept de mission appelé les observations bi-sat de l'atmosphère lunaire au-dessus des tourbillons, ou BOLAS. L'étude, dirigé par le chercheur principal Goddard Timothy Stubbs, pourrait conduire à la première mission planétaire captive CubeSat, dit Stubbs.

"C'est un concept passionnant, " a déclaré Michael Collier, un co-investigateur de BOLAS qui a étudié les missions basées sur le câble pour recueillir des mesures lunaires difficiles à obtenir depuis 2015. "Franchement, Je pense que c'est révolutionnaire. Les satellites captifs sont une approche très naturelle pour cibler la science lunaire."

Tel qu'il est conçu actuellement, la mission impliquerait deux CubeSats de 12 unités, dont les unités individuelles ne mesureraient que quatre pouces de côté. Une fois que la paire a atteint un faible entretien, orbite quasi-stable à environ 62 miles au-dessus de la surface de la lune, les deux, relié par une fine attache de 112 milles de long, se séparerait. Le satellite supérieur grimperait à 118 milles au-dessus de la surface, tandis que l'inférieur, jumeau presque identique plongerait à une altitude d'environ six milles au-dessus de la surface.

"La tension de l'attache maintient les CubeSats en alignement vertical lorsqu'ils orbitent, " dit Stubbs. " La configuration, avec le centre de masse sur une orbite quasi-stable, devrait permettre au CubeSat inférieur de voler pendant de longues durées à basse altitude."

Sans système d'attache, une mission comparable à basse altitude aurait besoin de quantités prohibitives de carburant pour maintenir son orbite. L'orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA, ou LRO, par exemple, a volé sur une orbite circulaire à 31 milles au-dessus de la surface au début de sa mission. Si la NASA n'avait pas exécuté de manœuvres propulsives pour maintenir cette orbite, le vaisseau spatial aurait percuté la surface.

Cela est dû aux grandes concentrations de masse qui se cachent sur la surface lunaire. Ces "mascons" modifient le champ de gravité et peuvent soit tirer le vaisseau spatial, soit le faire dévier de sa trajectoire, les vouant à une collision mettant fin à la mission.

"Pour les objets planétaires dépourvus d'atmosphère, le tethering est une approche innovante du défi technique des mesures à basse altitude utilisant un minimum de propergol, " Collier a dit, ajoutant qu'un CubeSat ne pouvait pas transporter la quantité de carburant nécessaire pour effectuer des manœuvres périodiques de maintien en position.

Pour les scientifiques qui tentent de mieux comprendre l'impair de la lune, environnement sans air, plus bas ils peuvent déployer le CubeSat, le meilleur.

Équipé d'une suite presque identique d'instruments miniaturisés, incluant les spectromètres et imageurs déjà avancés par les co-investigateurs et collaborateurs de BOLAS, les satellites jumeaux caractériseraient le cycle lunaire de l'hydrogène à la fois à basse et à haute altitude. "Il y a beaucoup de science que vous pouvez faire avec cette suite d'instruments, " Stubbs a dit, ajoutant que l'équipe prévoit de tirer parti des sous-systèmes développés par la Morehead State University du Kentucky, qui dirige la mission Lunar IceCube de la NASA. Lunar IceCube prospectera des substances volatiles lunaires et de l'eau pendant ses six mois en orbite lunaire.

Au cours de sa proposition d'un an en orbite, les instruments BOLAS caractériseraient les mécanismes d'implantation d'hydrogène à la surface de la lune ainsi que leur dépendance à la composition de la lune, régolithe, topographie locale, conditions plasmatiques, moment de la journée, et les champs magnétiques dans la croûte.

L'un des principaux objectifs de la mission est de comprendre la formation des tourbillons lunaires - les étranges marques de lumière et d'obscurité qui semblent presque avoir été peintes à la surface de la lune - et le rôle que les anomalies magnétiques et l'altération spatiale pourraient jouer dans leur création. .

Les observations indiquent que les tourbillons apparaissent là où d'anciens fragments de champ magnétique sont incrustés dans la croûte lunaire. Ils montrent également que les zones lumineuses semblent moins altérées que leur environnement. Plusieurs phénomènes peuvent amener le matériau exposé à l'espace à changer à la fois physiquement et chimiquement, entraînant un noircissement au fil du temps, y compris les impacts du vent solaire et des micrométéoroïdes.

Ces indices ont conduit à trois théories importantes sur leur formation.

Une théorie suggère que les tourbillons et les champs magnétiques se sont tous deux formés à partir de panaches de matière éjectés par les impacts de comètes. Une autre hypothèse stipule que lorsque le bombardement de micrométéoroïdes soulève les fines particules de poussière de la lune, un champ magnétique existant sur les tourbillons les trie selon leur susceptibilité au magnétisme, formant des motifs clairs et sombres avec des compositions différentes. Et une autre théorie postule que puisque les particules dans le vent solaire à un million de milles à l'heure sont chargées électriquement, ils répondent aux forces magnétiques. Peut-être que le champ magnétique protège la surface des intempéries causées par le vent solaire.

Les observations du LRO de la NASA donnent du crédit à l'hypothèse du bouclier magnétique, disent les scientifiques. Cependant, personne n'exclut encore quoi que ce soit.

En attendant que les scientifiques lancent une mission capable d'effectuer des mesures globales au plus près du sol, une réponse définitive n'est pas probable, dit Collier. Cependant, il pense que la mission BOLAS à deux satellites pourrait fournir les données dont la communauté scientifique a besoin.

"Cela pourrait être un changement de paradigme, ", a déclaré Collier. "Toutes les indications montrent que cette mission peut être effectuée avec la technologie existante."

Petits satellites, y compris CubeSats, jouent un rôle de plus en plus important dans l'exploration, démonstration de technologie, la recherche scientifique et les enquêtes pédagogiques à la NASA, y compris :l'exploration de l'espace planétaire; Observations de la Terre ; sciences fondamentales de la Terre et de l'espace; et le développement d'instruments scientifiques précurseurs tels que les communications laser de pointe, communications de satellite à satellite et capacités de mouvement autonome.