Alors que nous nous aventurons vers la Lune et établissons une présence lunaire soutenue, trouver et comprendre l'eau sur la surface lunaire devient de plus en plus important. L'eau lunaire est en grande partie sous la forme de, mais pas nécessairement limité à, eau glacée. Les astronautes sur la Lune pourraient utiliser cette glace pour divers besoins d'équipage, incluant potentiellement du carburant pour fusée. La mission Lunar IceCube, dirigé par la Morehead State University à Morehead, Kentucky, étudiera la distribution et l'interaction de l'eau sur la Lune. La mission transportera un instrument de la NASA appelé Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration Spectrometer (BIRCHES) pour étudier la distribution de l'eau et d'autres composés organiques volatils. Les scientifiques de la NASA utiliseront ces données pour comprendre où se trouve l'eau sur la Lune, ses origines et comment nous pouvons l'utiliser.

"Lunar IceCube aidera à ouvrir la voie aux missions humaines grâce à des missions robotiques nettement moins coûteuses et en abordant la dynamique de l'eau sur la Lune, " a déclaré Mark Lupisella, responsable de la recherche et du développement en exploration. "Ce n'est pas seulement important pour la science, mais cela pourrait aussi être important pour réduire le coût des missions humaines sur le long terme."

L'instrument BIRCHES permettra non seulement de cartographier la distribution et la dynamique de l'eau à la surface de la Lune, mais aussi dans l'exosphère, un volume très mince semblable à une atmosphère entourant la Lune. Les scientifiques sont intéressés à comprendre l'absorption et la libération d'eau du régolithe de la Lune, qui est comparable au sol à la surface de la Terre. En étudiant l'absorption et la libération d'eau, les scientifiques peuvent commencer à cartographier les changements qui se produisent sur la Lune. Trouver et comprendre l'eau sur la surface lunaire est essentiel pour établir une présence soutenue sur la Lune.

Lunar IceCube prévoit d'avoir une orbite elliptique de sept heures autour de la Lune, où il observera la surface lunaire pendant une heure de ce temps. Ce temps d'observation limité est dû à la vue de BIRCHES sur la Lune. Si le Soleil jette un coup d'œil dans le point de vue de l'IceCube lunaire pendant qu'il observe ou voyage vers la Lune, l'instrument BIRCHES serait endommagé de façon permanente en raison de l'intensité de l'énergie du soleil sur le détecteur infrarouge et d'autres composants optiques sensibles à l'intérieur de l'instrument. Pour éviter cela, l'équipe a développé une petite porte en forme de garage sur l'instrument qui s'ouvrira et se fermera pour protéger l'instrument.

Lunar IceCube est conçu pour fournir plusieurs observations de sites à différentes latitudes afin de mieux comprendre les cycles de l'eau sur la Lune. En outre, les résultats de Lunar IceCube fourniront des mesures complémentaires aux autres CubeSats observant la Lune.

"Tout ce que nous apprenons sur la Lune est précieux, " dit Cliff Brambora, Ingénieur en chef de BIRCHES. "La Lune est une sorte de terrain d'essai pour la technologie et l'exploration, et les connaissances que nous y acquérons nous aideront avec le potentiel d'établir une présence soutenue sur d'autres planètes, comme Mars."

En plus de la technologie miniaturisée de l'instrument BIRCHES, Lunar IceCube comportera un propulseur à propulsion ionique, une nouvelle technologie pour CubeSats. En raison de la taille minuscule du vaisseau spatial, le propulseur fonctionne électriquement en utilisant de petites quantités de propergol pour donner une petite poussée et entraîner l'engin spatial le long de sa trajectoire, semblable à celui des ailes de papillon.

"L'exploration interplanétaire avec CubeSats est possible grâce à l'utilisation de systèmes de propulsion innovants et de trajectoires créatives, " a déclaré Benjamin Malphrus de la Morehead State University. " Le système de propulsion ionique est une technologie habilitante qui ouvrira la porte à l'exploration du système solaire avec de petites plates-formes satellites, inaugurant une nouvelle ère de l'exploration spatiale."

En tant que CubeSat, un satellite miniaturisé pesant généralement moins de 397 livres, IceCube lunaire, qui pèse 31 livres, fournit à l'agence un moyen efficace et rentable d'étudier la Lune. Les CubeSats offrent à la NASA, universités et autres organisations dotées d'une plate-forme pour les recherches scientifiques, démonstrations technologiques et concepts de mission avancés. La charge utile de BIRCHES est à peu près de la taille d'une boîte de mouchoirs de huit pouces, et lors du développement de BIRCHES, l'équipe a dû miniaturiser considérablement le matériel hérité d'une mission précédente de la NASA à environ un sixième de sa taille d'origine.

Lunar IceCube est un effort de collaboration entre le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland; Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie; Centre indépendant de vérification et de validation Katherine Johnson de la NASA à Fairmont, Virginie-Occidentale ; Université d'État de Morehead (MSU); et partenaires commerciaux, dont la société de propulsion spatiale Busek.

L'instrument BIRCHES fait actuellement l'objet d'essais environnementaux à Goddard et devrait être livré à MSU en août pour intégration dans le vaisseau spatial. La mission sera lancée en tant que charge utile secondaire sur Artemis -1 du système de lancement spatial (SLS).

Lunar IceCube ouvre la voie à la mission de la NASA sur la Lune. En distinguant l'eau sur et autour de la surface lunaire, les scientifiques seront en mesure de prédire les changements saisonniers et de déterminer l'utilisation in situ possible de l'eau sur la Lune. Ce seront des informations précieuses alors que la NASA s'efforce d'établir une présence lunaire soutenue d'ici 2024.