MoonRanger, un piccolo rover robotico sviluppato dalla Carnegie Mellon University e dal suo spin-off Astrobotic, ha completato la sua revisione preliminare del progetto in preparazione di una missione del 2022 per cercare segni d'acqua al polo sud della luna.

Se il ghiaccio sepolto esiste in quantità utili è una delle domande più urgenti nell'esplorazione lunare, e MoonRanger sarà il primo a cercare prove a terra. Se trovato in concentrazione sufficiente in luoghi accessibili, il ghiaccio potrebbe essere la risorsa più preziosa del sistema solare, disse William "Red" Whittaker, Fondatori dell'Università Professore di Ricerca presso l'Istituto di Robotica.

"L'acqua è la chiave per la presenza umana e l'uso della luna, " ha spiegato Whittaker, che sta guidando lo sviluppo di MoonRanger. "Le agenzie spaziali di tutto il mondo sono intente a indagare".

Whittaker e il suo team si sono rivolti per la prima volta alla NASA per l'utilizzo di robot per la ricerca del ghiaccio lunare nel 1996, e realizzeranno quella visione un quarto di secolo dopo atterrando nel 2022.

"Non è stato né facile né veloce, " Whittaker ha detto. "E 'incredibile che dopo questi molti anni avremo il primo sguardo."

La NASA seguirà MoonRanger in un secondo momento con il suo Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), più capace. che eseguirà un'esplorazione e una caratterizzazione scientifica più rigorosa e prolungata del ghiaccio.

Il lander di MoonRanger sarà l'XL-1 di Masten Space Systems, supportato dal programma NASA Commercial Lunar Payload Services. Il rover sarà uno degli otto payload scientifici e tecnologici, che sono supportati dal programma NASA Lunar Surface Instrument and Technology Payloads.

L'agenzia spaziale ha affermato che i carichi utili supportano il suo programma Artemis, che mira a riportare gli astronauti statunitensi sulla luna nei prossimi anni.

Lo scorso mese, i revisori hanno determinato la fattibilità del progetto per il rover e la sua missione. Lydia Schweitzer, uno studente di master in progettazione computazionale che ha guidato il team di ingegneria dei sistemi, ha affermato che la revisione di due giorni ha coinvolto più di 60 persone, inclusi i veterani del programma Apollo e del progetto Mars rover, che hanno fornito importanti suggerimenti e feedback.

Schweitzer ha affermato che il progetto ha coinvolto una dozzina di docenti e membri dello staff, oltre ad almeno 90 studenti, compresi tre semestri di iscritti al corso di progetto di Whittaker. Le discipline rappresentate nel team comprendono ingegneria, robotica, informatica, Ingegneria software, interazione umano-computer, architettura e design. Il team ha anche sfruttato una rete di alunni CMU con esperienza nella robotica spaziale per risolvere i problemi e ottimizzare il design del rover.

Anche mentre MoonRanger prende forma, Whittaker e un altro team di studenti continuano a prepararsi per una missione del 2021 in cui un rover CMU da quattro libbre chiamato Iris e un pacchetto artistico CMU chiamato MoonArk viaggeranno sulla luna sul lander Peregrine di Astrobotic.

MoonRanger presenta una serie di innovazioni tecniche. Circa le dimensioni di una valigia, è progettato per esplorare ripetutamente al ritmo di 1, 000 metri al giorno terrestre sia in condizioni di sole che di oscurità:velocità senza precedenti per un rover planetario. Al contrario, un robot cinese ora sul lato opposto della luna ha una media di meno di un metro al giorno terrestre.

A differenza di altri rover, MoonRanger non trasporta il riscaldamento degli isotopi, quindi la sua batteria e l'elettronica si guasterà quando scende la notte e le temperature criogeniche si stabilizzano. Quindi, il robot deve compiere la sua missione in meno dei 14 giorni terrestri illuminati dal sole del mese lunare. È anche leggero e non può trasportare una grande radio per comunicare direttamente con la Terra. Deve quindi tornare al lander, con cui stabilirà una comunicazione wireless a corto raggio in modo che la radio del lander possa trasmettere le scoperte del robot alla Terra.

"MoonRanger starà da solo per lunghi periodi di tempo, " ha detto David Wettergreen, professore di robotica ricercatore e co-investigatore per il progetto rover, notando che il rover non sarà in contatto con i controller sulla Terra mentre fa le sue esplorazioni

La missione è stata originariamente progettata per dimostrare le capacità del rover. Ma la NASA lo ha ampliato questa primavera per includere la ricerca del ghiaccio aggiungendo il suo Neutron Spectrometer System (NSS) a MoonRanger. L'NSS, sviluppato dal Centro di ricerca Ames della NASA, misura la quantità di idrogeno nello strato superiore del suolo lunare, chiamato regolite. L'abbondanza di idrogeno è correlata con la concentrazione di ghiaccio d'acqua sepolto. L'NSS sarà con noi per il viaggio, "ticchettio come un contatore Geiger" quando il rover passa sopra il ghiaccio sepolto, poi tacendo nelle zone aride, ha detto Whittaker.

L'array solare del rover è orientato verticalmente per catturare i bassi angoli del sole sperimentati al polo. Il sole basso significa anche che i crateri e le avvallamenti proiettano in profondità, ombre nere come la pece. Il rover, perciò, avrà bisogno di percepire e navigare attraverso l'oscurità, un altro prima. Poiché i sensori LIDAR utilizzati comunemente dai robot terrestri non sono ancora disponibili per i piccoli rover spaziali, MoonRanger ottiene la visione notturna proiettando strisce di linee laser davanti a sé per modellare il terreno oscurato, proprio come fanno le telecamere stereo alla luce del sole.

Una volta atterrato sulla luna, MoonRanger ne valuterà la guida, capacità di navigazione e mappatura in brevi gite vicino al lander. Quindi tenterà una serie di viaggi lontani per cercare il ghiaccio.

"Se potessimo fare un viaggio di un chilometro, saremmo molto felici, " disse Wettergreen. "Se potessimo farlo due volte, sarebbe fantastico."

L'incertezza è inevitabile per una missione ambiziosa come MoonRanger, ha detto Whittaker.

"Di fronte a ciò, c'è solo la questione se farlo comunque, " ha aggiunto. "Questo ha tutti gli elementi di scopo, tecnologia, esplorazione, scienza e realizzazione della visione. Questi non lasciano dubbi sull'andare avanti e dare il massimo".