Questo studio, disponibile su arXiv server di prestampa, ha il potenziale per aiutare gli scienziati e i futuri astronauti lunari a mantenere una comunicazione costante tra la Terra e la Luna poiché il lato lunare nascosto della Luna è sempre rivolto lontano dalla Terra poiché la rotazione della Luna è quasi interamente sincronizzata con la sua orbita attorno alla Terra.

Qui, Universe Today discute questa ricerca con il Dr. Gunes Karabulut Kurt, professore associato presso l'IEEE Polytechnique Montréal e coautore dello studio, per quanto riguarda la motivazione dietro lo studio, i risultati significativi, la ricerca di follow-up e le implicazioni per il WPT. Allora, qual è stata la motivazione alla base di questo studio?

"Questa ricerca è motivata dall'obiettivo di superare le sfide logistiche e tecniche associate all'uso dei cavi tradizionali sulla superficie della Luna", dice il Dr. Kurt a Universe Today. "Stendere i cavi sulla superficie ruvida e polverosa della Luna porterebbe a continui problemi di manutenzione e di usura, poiché la polvere lunare è altamente abrasiva. D'altra parte, il trasporto di grandi quantità di cavi sulla Luna richiede una notevole quantità di carburante, che si aggiunge considerevolmente al i costi della missione."

Per lo studio, i ricercatori hanno utilizzato una miriade di calcoli e modelli computerizzati per accertare se uno, due o tre satelliti sono sufficienti all’interno di un’orbita dell’alone EMLP-2 per mantenere sia la copertura costante del lato nascosto della Luna (LFS) che la linea di vista. con la Terra. Per il contesto, EMLP-2 si trova sul lato nascosto della Luna con l'orbita dell'alone perpendicolare, o lateralmente, all'orbita della Luna. I calcoli coinvolti nello studio includevano le distanze tra ciascun satellite, gli angoli dell'antenna tra i satelliti e il ricevitore di superficie, la quantità di copertura superficiale LFS e la quantità di potenza trasmessa tra i satelliti e le antenne di superficie LFS. Quindi, quali sono stati i risultati più significativi di questo studio?

Il dottor Kurt dice a Universe Today che i loro modelli hanno concluso che tre satelliti in un'orbita di alone EMLP-2 e operanti a uguali distanze l'uno dall'altro potrebbero "raggiungere un fascio di potenza continuo verso un'antenna ottica del ricevitore ovunque sul lato nascosto della Luna" mantenendo il 100% LFS copertura e linea di vista con la Terra. "A parte lo schema a triplo satellite che fornisce una copertura completa e continua dell'LFS, anche una configurazione a due satelliti fornisce una copertura completa durante l'88,60% di un ciclo completo attorno all'orbita dell'alone EMLP-2," aggiunge il dott. Kurt.

Per quanto riguarda la ricerca di follow-up, il Dr. Kurt dice a Universe Today:"I nostri studi futuri si concentreranno su modelli di raccolta e trasmissione più complessi per avvicinarsi alla realtà. D'altra parte, un approccio che tenga conto della natura irregolare della polvere lunare e la variazione della sua densità dovuta a fattori ambientali come l'angolo subsolare e altri. In futuro, se la ricerca in questo campo continua, esploralo sperimentalmente con simulanti di polvere lunare e laser."

Questo studio arriva mentre la NASA si prepara a inviare astronauti sulla Luna per la prima volta dal 1972 con il programma Artemis, il cui obiettivo sarà quello di far atterrare la prima donna e persona di colore sulla superficie lunare. Con il successo della missione Artemis 1 nel novembre 2022, che consisteva in una capsula Orion senza equipaggio in orbita attorno alla Luna, la NASA punta attualmente a settembre 2025 per la missione Artemis 2, che dovrebbe essere una missione di 10 giorni con equipaggio di 4 persone utilizzando la capsula Orion per un sorvolo lunare, il cui obiettivo sarà quello di condurre un controllo completo del sistema della capsula Orion. Pertanto, quali implicazioni può avere questo studio per le prossime missioni Artemis o per qualsiasi futura esplorazione umana della luna?

"I risultati hanno implicazioni per la progettazione dei sistemi di trasmissione dell'energia sulla Luna", dice il Dr. Kurt a Universe Today. "Una migliore comprensione dei distruttori della trasmissione wireless, come la polvere lunare, può portare allo sviluppo di sistemi più efficienti e affidabili per alimentare missioni e infrastrutture lunari, comprese quelle relative al programma Artemis e ai futuri sforzi di esplorazione umana."

In caso di successo, Artemis 2 sarà seguito da Artemis 3 nel settembre 2026, anch'esso composto da un equipaggio di 4 persone con due membri dell'equipaggio che atterreranno sulla superficie lunare e una durata della missione approssimativa di 30 giorni. Seguiranno Artemis 4, Artemis 5 e Artemis 6, attualmente previste rispettivamente per settembre 2028, settembre 2029 e settembre 2030, con ciascuna missione che aumenterà sia il numero di astronauti che atterreranno sulla superficie lunare sia quelli previsti. consegne di moduli per habitat lunari e rover lunari, inoltre.

"Inoltre, la missione Artemis sta prendendo di mira il polo sud lunare per i suoi siti di atterraggio", dice il dottor Kurt a Universe Today. "Questa regione è di particolare interesse per la presenza di picchi di luce eterna (PEL), che ricevono luce solare quasi continua, e di regioni permanentemente in ombra (PSR), che sono potenziali siti per risorse come il ghiaccio d'acqua. Queste condizioni contrastanti sono ideali per l'applicazione della trasmissione di energia wireless (tecnologia di irradiazione di potenza laser), che potrebbe fornire un'alimentazione continua nelle aree in ombra trasmettendo energia in modalità wireless dalle regioni illuminate."

Il motivo per cui esistono questi PSR è dovuto alla bassa obliquità della Luna, o inclinazione assiale, che lo studio rileva è di 6,68 gradi. Per contesto, l'obliquità della Terra è di 23,44 gradi. Ciò significa che ci sono aree, e in particolare crateri, sia ai poli nord che a quelli sud della Luna che non ricevono luce solare, da qui il nome “regioni permanentemente in ombra”. Come notato dal dottor Kurt, questi PSR potrebbero ospitare depositi di ghiaccio d'acqua all'interno di questi crateri profondi e oscuri che gli astronauti potrebbero utilizzare per acqua, carburante e altri bisogni.

Le missioni Artemis prevedono di portare non solo gli astronauti sulla superficie lunare, ma anche un habitat e rover lunari con l'obiettivo di stabilire una presenza umana permanente sulla luna. Ciò offrirà opportunità per dimostrare nuove tecnologie spaziali che possono essere utilizzate sia per l'esplorazione lunare che per le future missioni umane su Marte, che fanno parte dell'architettura Moon to Mars della NASA.

"Le missioni attuali prevedono di riutilizzare la tecnologia collaudata sulla Terra", dice il Dr. Kurt a Universe Today. "Questa mentalità può minare l'approccio progettuale dal cielo blu, in cui i ricercatori sono incoraggiati a pensare liberamente, esplorare idee creative e ampliare i confini di ciò che è possibile senza essere limitati da vincoli come requisiti di progetto specifici o compatibilità con le versioni precedenti. Nel nostro lavoro puntiamo includere aspetti multifunzionali, che non sono una necessità per le applicazioni terrestri ma potrebbero rivelarsi essenziali per le future missioni spaziali."