L'Arizona State University (ASU) sta sviluppando un piccolo satellite che cercherà l'idrogeno nei crateri lunari con l'obiettivo finale di creare la mappa più dettagliata dei depositi d'acqua della luna. La navicella spaziale, chiamato Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map), dovrebbe gettare nuova luce sulla profondità e sulla distribuzione del ghiaccio d'acqua sulla luna.

LunaH-Map è un CubeSat a sei unità con dimensioni di 3,9 × 7,9 × 11,8 pollici (10 × 20 × 30 centimetri) e una massa di circa 30 libbre. (14 chilogrammi). Il lancio del satellite delle dimensioni di una scatola da scarpe è previsto per settembre 2018 come parte della missione di esplorazione 1 (EM-1) della NASA che invierà un veicolo spaziale Orion senza equipaggio in un viaggio intorno alla luna. Il CubeSat sarà inserito in una struttura altamente ellittica, basso perilune (da 3,1 a 6,2 miglia, o da 5 a 10 chilometri) orbita centrata attorno al Polo Sud della luna.

L'orbiter impiegherà circa 60 giorni a condurre ricerche, completando 141 orbite scientifiche. Sebbene LunaH-Map sia più piccolo delle tipiche missioni della NASA ed è più economico delle precedenti sonde inviate sulla luna, le aspettative sono molto alte per questo veicolo spaziale costruito dall'università.

"LunaH-Map ha il potenziale per restituire mappe ad alta risoluzione del conteggio dei neutroni sul polo sud della luna, rivelando eventuali arricchimenti significativi nel ghiaccio d'acqua all'interno di regioni permanentemente in ombra. Queste mappe potrebbero essere utilizzate per comprendere meglio le fonti e gli assorbitori di sostanze volatili nel nostro sistema solare, così come per determinare i futuri luoghi di atterraggio per i rover o anche per gli umani, "Craig Hardgrove, Lo ha detto ad Astrowatch.net il principale investigatore di LunaH-Map presso la School of Earth and Space Exploration dell'ASU.

Per mappare con successo i depositi di acqua sulla luna, LunaH-Map utilizzerà i suoi due spettrometri di neutroni identici costituiti da una matrice di otto elpasolite (Cs ₂ YLiCl ₆ :Ce o CLYC) scintillatori ciascuno. Una matrice è spessa circa due centimetri e ha un volume di circa 100 centimetri quadrati.

Gli spettrometri mapperanno la distribuzione dell'idrogeno su una scala spaziale pari a circa una volta e mezza l'altitudine orbitale. Gli strumenti mapperanno l'idrogeno all'interno di crateri permanentemente in ombra per determinarne la distribuzione spaziale; mappare le distribuzioni dell'idrogeno con una profondità massima di un metro e mappare la sua distribuzione in altre regioni permanentemente in ombra in tutto il Polo Sud. Come risultato, LunaH-Map dovrebbe produrre mappe dell'idrogeno vicino alla superficie a scale spaziali senza precedenti di circa 7,5 chilometri/pixel.

"Gli spettrometri di neutroni cercano l'esaurimento della quantità di neutroni ad alta energia che fuoriescono dalla superficie lunare e lo usano come indicatore di quanto idrogeno e quindi ghiaccio d'acqua potrebbe essere contenuto nella regolite lunare. Il rivelatore utilizza una serie di cristalli scintillatori che producono un piccolo lampo di luce quando vengono colpiti da un neutrone.L'energia associata a ciascun lampo di luce viene conteggiata nell'elettronica del rivelatore e può essere utilizzata per produrre una mappa dei tassi di conteggio dei neutroni sulla superficie lunare, "Ha detto Hardwood.

Dato che il ghiaccio d'acqua si arricchisce ai poli della luna, in particolare nelle regioni in ombra permanente, LunaH-Map sorvolerà molte di queste regioni più volte da un'altitudine molto bassa. Acquisirà conteggi di neutroni che possono essere correlati all'abbondanza di idrogeno all'interno del metro più alto della superficie lunare. La bassa altitudine (meno di 10 chilometri sopra la superficie) consentirà al veicolo spaziale di migliorare le mappe delle regioni permanentemente in ombra "vedendo" eventuali regioni al loro interno che sono sostanzialmente arricchite di idrogeno.

Il team della missione valuta la possibilità di dotare la navicella spaziale LunaH-Map di una piccola telecamera a colori. Però, tale strumento di imaging a colori non è necessario per la missione scientifica primaria della sonda, quindi l'inseguitore stellare di LunaH-Map potrebbe essere usato come una macchina fotografica in bianco e nero.

Oltre a condurre ricerche scientifiche, LunaH-Map dimostrerà anche diverse nuove tecnologie che potrebbero essere molto utili nelle future missioni nello spazio profondo di CubeSat. È un sistema di propulsione altamente efficiente che produce una spinta molto bassa che nel tempo può modificare sufficientemente la velocità del veicolo spaziale, permettendo alla navicella di raggiungere l'orbita lunare. Oltre al sistema di propulsione ionica, LunaH-Map will test a new deep-space radio for CubeSats, new solar arrays that provide higher power, a new flight computer and attitude control system, and a new science instrument.

"The demonstrated success of any one of these technologies will be a fantastic achievement for deep space CubeSats, " Hardgrove said.

He also underlined the importance of this mission for ASU. Although LunaH-Map is not the first planetary science mission for which ASU has provided instrumentation or science expertise, LunaH-Map is the first full planetary science mission to be led by ASU and the School of Earth and Exploration.

"The School of Earth and Space Exploration brings together scientists and engineers across multiple disciplines, and the selection of LunaH-Map, and more recently Psyche and Lucy, demonstrate that NASA is interested in supporting this model of ground-up, interdisciplinary, development of planetary science missions. The success of all these missions will not only enhance our knowledge of the solar system, but hopefully provide inspiration to Arizona students and excellent opportunities to engage ASU students, faculty and staff in missions of exploration across multiple disciplines, " Hardgrove concluded.

On its way towards the launch in September 2018, LunaH-Map has already passed a Preliminary Design Review in August 2016 and is scheduled for a Critical Design Review in May 2017.