Un nuovo concetto di missione che coinvolge due CubeSat collegati da un sottile, un cavo lungo miglia potrebbe aiutare gli scienziati a capire come la luna abbia ottenuto i suoi misteriosi "tatuaggi", modelli vorticosi di luce e oscurità trovati in più di 100 località sulla superficie lunare.

Studi sulla scienza planetaria dello spazio profondo della NASA SmallSat, o PSDS3, programma ha recentemente selezionato un team presso il Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Maryland, per sviluppare ulteriormente un concetto di missione chiamato Osservazioni Bi-sat dell'atmosfera lunare sopra Swirls, o BOLA. Lo studio, guidato dal principale investigatore di Goddard Timothy Stubbs, potrebbe portare alla prima missione planetaria CubeSat collegata, ha detto Stubbs.

"Questo è un concetto eccitante, " ha detto Michael Collier, un co-investigatore BOLAS che ha studiato missioni basate su tether per la raccolta di misurazioni lunari difficili da ottenere dal 2015. "Candidosamente, Penso che sia rivoluzionario. I satelliti collegati sono un approccio molto naturale per prendere di mira la scienza lunare".

Come attualmente concepito, la missione coinvolgerebbe due CubeSat da 12 unità, le cui singole unità misurerebbero solo quattro pollici di lato. Una volta che la coppia ha raggiunto una bassa manutenzione, un'orbita quasi stabile a circa 62 miglia sopra la superficie della luna, il due, collegati da un cavo sottile lungo 112 miglia, si separerebbe. Il satellite superiore salirebbe a 118 miglia sopra la superficie, mentre il più basso, gemello quasi identico sarebbe precipitato a un'altitudine di circa sei miglia sopra la superficie.

"La tensione nel cavo mantiene i CubeSat in allineamento verticale mentre orbitano, " Disse Stubbs. "La configurazione, con il centro di massa in un'orbita quasi stabile, dovrebbe consentire al CubeSat inferiore di volare per lunghi periodi a bassa quota."

Senza un sistema di collegamento, una simile missione a bassa quota avrebbe bisogno di quantità proibitive di carburante per mantenere la sua orbita. Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, o LRO, Per esempio, ha volato in un'orbita circolare 31 miglia sopra la superficie all'inizio della sua missione. Se la NASA non avesse eseguito manovre propulsive per mantenere questa orbita, la navicella si sarebbe schiantata contro la superficie.

Ciò è dovuto alle grandi concentrazioni di massa in agguato sulla superficie lunare. Questi "maschi" cambiano il campo gravitazionale e possono trascinare l'astronave o spingerla fuori rotta, condannandoli a una collisione che pone fine alla missione.

"Per gli oggetti planetari privi di atmosfera, il tethering è un approccio innovativo alla sfida tecnica delle misurazioni a bassa quota utilizzando un propellente minimo, "Collier ha detto, aggiungendo che un CubeSat non poteva trasportare la quantità di carburante necessaria per effettuare manovre periodiche di mantenimento della stazione.

Per gli scienziati che cercano di capire meglio le stranezze della luna, ambiente senza aria, più in basso possono distribuire il CubeSat, meglio è.

Dotato di una suite quasi identica di strumenti miniaturizzati, inclusi spettrometri e imager già avanzati dai co-investigatori e collaboratori BOLAS, i satelliti gemelli caratterizzerebbero il ciclo lunare dell'idrogeno sia da bassa che da alta quota. "C'è molta scienza che puoi fare con questa suite di strumenti, "Stubbs ha detto, aggiungendo che il team prevede di sfruttare i sottosistemi sviluppati dalla Morehead State University del Kentucky, che sta guidando la missione Lunar IceCube della NASA. Lunar IceCube esaminerà i volatili lunari e l'acqua durante i suoi sei mesi in orbita lunare.

Durante il suo proposto anno in orbita, gli strumenti BOLAS caratterizzerebbero i meccanismi per l'impianto di idrogeno sulla superficie lunare e la loro dipendenza dalla composizione della luna, regolite, topografia locale, condizioni del plasma, ora del giorno, e campi magnetici all'interno della crosta.

Uno degli obiettivi primari della missione è comprendere la formazione dei vortici lunari, gli strani segni di luce e oscurità che sembrano quasi dipinti sulla superficie della luna, e il ruolo che le anomalie magnetiche e l'erosione spaziale potrebbero svolgere nella loro creazione .

Le osservazioni indicano che i vortici appaiono dove antichi frammenti di campo magnetico sono incorporati nella crosta lunare. Mostrano anche che le aree luminose sembrano essere meno esposte alle intemperie rispetto all'ambiente circostante. Diversi fenomeni possono causare cambiamenti fisici e chimici del materiale esposto allo spazio, con conseguente oscuramento nel tempo, compresi gli impatti del vento solare e dei micrometeoroidi.

Questi indizi hanno portato a tre importanti teorie sulla loro formazione.

Una teoria suggerisce che i vortici e i campi magnetici si siano formati entrambi da pennacchi di materiale espulso dagli impatti della cometa. Un'altra ipotesi afferma che quando il bombardamento di micrometeoroidi solleva le particelle di polvere fini della luna, un campo magnetico esistente sui vortici li ordina in base alla loro suscettibilità al magnetismo, formando motivi chiari e scuri con composizioni diverse. E un'altra teoria postula che poiché le particelle nel vento solare da un milione di miglia all'ora sono caricate elettricamente, rispondono alle forze magnetiche. Forse il campo magnetico protegge la superficie dagli agenti atmosferici causati dal vento solare.

Le osservazioni dell'LRO della NASA danno credito all'ipotesi dello scudo magnetico, dicono gli scienziati. Però, nessuno esclude ancora nulla.

Fino a quando gli scienziati non lanceranno una missione in grado di effettuare misurazioni globali da vicino, una risposta definitiva non è probabile, ha detto Collier. Però, ritiene che la missione BOLAS a due satelliti potrebbe fornire i dati di cui la comunità scientifica ha bisogno.

"Questo potrebbe essere un cambio di paradigma, " ha detto Collier. "Tutte le indicazioni mostrano che questa missione può essere fatta con la tecnologia esistente".

Piccoli satelliti, inclusi CubeSat, svolgono un ruolo sempre più importante nell'esplorazione, dimostrazione di tecnologia, ricerca scientifica e indagini educative presso la NASA, tra cui:esplorazione dello spazio planetario; osservazioni della Terra; scienze fondamentali della Terra e dello spazio; e lo sviluppo di strumenti scientifici precursori come comunicazioni laser all'avanguardia, comunicazioni da satellite a satellite e capacità di movimento autonomo.