A VIPER küldetés – A NASA visszatérése a Holdra

Szerző: Gombai Norbert

Immár több, mint 50 éve, hogy Neil Armstrong az Apollo 11 parancsnokaként kimászott a „Sas” névre keresztelt leszálló modul szűk nyílásán és egy „kis lépéssel” megvetette lábát a Holdon. Az Apollo program utolsó küldetése 1972-ben, az Apollo-17 volt. Ezután a hatalmas költségek miatt leállították a küldetéseket és embert szállító misszió nem indult többet égi kísérőnk felszínére.

A NASA 2017-ben jelentette be az Artemis programot, amelynek célja, hogy újra embert juttasson a Holdra sőt, állandó és fenntartható holdbázist alakítson ki annak felszínén. A hosszútávú célok között nem titkoltan a magánvállalatok bevonásával történő tudományos, gazdasági és bányászati tevékenységek is szerepelnek. Az Artemis program nem csak az emberiség Holdra való visszatéréséről szól. A missziók alatt összegyűjtött ismeretek és tapasztalatok nagyban segíteni fogják a közel(?)jövő Mars küldetéseit is.

Forrás: NASA

Az Artemis egy rendkívül összetett, nagyszabású program számos misszióval és alprojekttel, amelyek közül több már megvalósult, illetve jelenleg is folyamatban van. Ilyen projekt a kis és közepes méretű rakományok eljuttatása a Hold felszínére magáncégek segítségével (CLPS – Commercial Lunar Payload Services  – kereskedelmi célú hasznos teherszállítási szolgáltatás), amelynek részeként például az Astrobotic Technology magáncég Peregrine-nek nevezett leszálló egysége fogja a Holdra szállítani a magyar Puli Space Technologies mini roverét is.

Forrás: NASA

Néhány napja, szeptember 20-án hétfőn a NASA bejelentette az Artemis program egy újabb küldetésének leszállási helyét.

A VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover –  illékony anyagokat vizsgáló sarki felfedező rover) misszió célja, hogy egy önjáró robot segítségével vízjég után kutasson a Hold déli pólusa közelében fekvő és állandóan árnyékban levő területeken. Konkrét landolási és kutatási helyszínként a Nobile-kráter nyugati pereménél elterülő 93 négyzetkilométeres részt jelölték meg. A NASA négy szempont alapján választotta ki a végső helyszínt:

  • Közvetlen rálátás a Földre, ami műholdas átjátszás nélküli kommunikációt biztosít.
  • A napfényhez való hozzáférés a rendszerek működtetéséhez szükséges napenergia előállításához.
  • A megfelelő terepviszonyok.
  • A várhatóan vízjeget tartalmazó helyszín tudományos értéke.

További három kutatóhely is szóba került a kiválasztási folyamat során. A Haworth-kráter, a Shackleton- és a de Gerlache-kráterek között húzódó gerinc, valamint a Shoemaker-kráter is versenyben voltak,  azonban a vizsgálatok alapján a Nobile-kráter felelt meg legjobban a kutatók és mérnökök által meghatározott feltételeknek.

“Miután a VIPER leszállt a Hold felszínére a déli pólus környékén víz és más erőforrások jelenlétére vonatkozó méréseket fog végezni.” – nyilatkozta nemrégiben Thomas Zurbuchen asztrofizikus, a NASA Science Mission Directorate megbízott igazgatója. “A VIPER által visszaküldött adatok világszerte további betekintést nyújtanak majd a holdkutatóknak Holdunk kozmikus eredetébe, fejlődésébe és történetébe.”

A VIPER holdjáró által összegyűjtött és Földre továbbított információ nemcsak azt segít majd megjósolni, hogy a hasonló terepviszonyok alapján hol található vízjég a Holdon, hanem egy globális holdi erőforrástérkép elkészítéséhez is hozzájárul majd. A golfautó nagyságú rover hat különböző helyszínt fog felkeresni a tervek szerint, összesen mintegy 16-24 km távolságot megtéve. A kutatók legalább három próbafúrást és mintavételt fognak végrehajtani a VIPER egy méter mélyre is leásni képes Trident fúrófejével. A küldetés tervezett időtartama 100 nap lesz, aminek bizonyos részében a 430 kg-os VIPER teljes sötétségben, akkumulátorai feltöltése nélkül kell, hogy üzemeljen. Fontos érdekesség, hogy a marsjáróktól eltérően a VIPER-rel szinte megszakítás mentesen tudnak majd kommunikálni az irányítóközpontból.

A VIPER projekt a korábban tervezett, ám 2018-ban törölt Resource Prospector küldetés utódja. A missziót a NASA már fentebb említett CLPS kezdeményezésének keretében élesztették újjá. A már ugyancsak említett Astrobotic Technology fejleszti a rovert Holdra juttató Griffin leszállóegységet, amit az Elon Musk által alapított SpaceX vállalat Falcon Heavy hordozórakétája fog elrepíteni a célig.

Miért olyan fontos, hogy van-e vízjég a Holdon?

Az indiai Chandrayaan 1 orbiter és a NASA LCROSS holdkráter megfigyelő és érzékelő műholdja hidroxid létezésére utaló nyomokat észleltek a holdi pólusokon, amiből vízjég jelenlétére következtethetünk az olyan állandóan árnyékos, napfénytől védett területeken, mint például a kráterek alja. Az ősi üstökösbecsapódások következtében a felszínen felhalmozódott nagy mennyiségű vízjég értékes, létfontosságú erőforrást jelenthet a jövő űrhajósai számára. A VIPER rover fedélzetén lévő műszerek célja, hogy vízjeget találjanak a Hold felszínen, vagy alatta. A Honeybee Robotics által fejlesztett TRIDENT (Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrains) elnevezésű fúrókar képes akár egy méter mélyről is felszínre hozni a mintát további elemzés céljából. A talajmintákat az alábbi három műszerrel vizsgálja meg a holdjáró:

  • Mass Spectrometer Observing Lunar Operations (Msolo) – Illékony anyagok (például a vízjég),  ásványi összetétel elemzésére és az ionok tömeg-töltés arányának mérésére alkalmas spektrométer.
  • Near InfraRed Volatiles Spectrometer System (NIRVSS) – Eredetileg a Resource Prospectorhoz kifejlesztett műszer, amely a mintákban fellelhető illékony anyagok elemzésére (például, hogy az érzékelt hidrogén atomok vízmolekulákhoz, vagy hidroxilhoz kapcsolódnak-e), valamint a kőzetminta ásványi anyag összetétel vizsgálatára szolgál. A redszer része egy széles spektrumú, a fúrót figyelő kamera, valamint a felszín hőmérsékletét nagyon kis léptékben érzékelni képes szenzor is.
  • Neutron Spectrometer System (NSS) – Érzékeny neutron spektrométer-rendszer, amely a vizet 10 milliomodrésznyi érzékenységig képes kimutatni.
Forrás: NASA

A VIPER navigációs kamerákkal, sztereokamerákkal és a veszélyes tereptárgyak észlelésére és elkerülésére szolgáló kamerákkal is fel lesz szerelve. A rover várhatóan hosszú éles árnyékokkal és sötét völgyekkel tagolt,  állandó szürkületben lévő holdi tájat fog dokumentálni, amely teljesen eltér majd a korábbi leszállóhelyek fény és terepviszonyaitól.

Forrás: NASA

A Curiosity és a Perseverance mars roverek futómű rendszereivel ellentétben a VIPER négy keréken fut, amelyek mindegyike független felfüggesztéssel és aktív kormányzással rendelkezik. Ez lehetővé teszi a holdjáró oldalirányú mozgatását is. A VIPER kétfajta sebességgel tud haladni. A lassú, 10 cm/másodperc sebességet a tudományos műveletek során használják majd, míg ennek kétszeresével a pontról pontra való haladáskor mozgatják a holdjárót.

Forrás: NASA

A VIPER lesz a NASA első automata rovere a Holdon. Landolását 2023. második felére tervezik. Előtte azonban több holdraszállási kísérletre is sor kerülhet még. A már említett CLPS-missziókra, az Astrobotic Peregrine Lander és az Intuitive Machines Nova-C Lander jóvoltából akár már jövőre sor kerülhet. Oroszország azt reméli, hogy 2022-ben a Holdra küldheti Luna 25 nevű leszállóegységét, és a Japán Űrkutatási Ügynökség is tervezi a Smart Lander for Investigating the Moon (SLIM) nevű holdi leszállóegység Holdra juttatását.

Forrás: Astrobotic.com

A feltörekvő űrhatalmak közül India és Izrael is újabb holdi küldetéseket tervez a 2019-es sikertelen leszállási kísérleteket követően. India a Chandrayaan 3-mal, Izrael pedig a Firefly Aerospace Genesis leszállóegységével száll majd be a „Hold-versenybe”.

A NASA 2025-ben a Lunar Trailblazer űrszondát küldi a Hold felszíni jegének feltérképezésére. A Trailblazer a NASA SIMPLEx programjának részét képező kisebb küldetésként a nagyobb napfizikai IMAP küldetéssel fog együtt utazni. A Hold körüli pályán is nagy forgalom várható. A NASA egyenlőre még tervezi a Space Launch System (SLS) rakéta első, személyzet nélküli repülését 2021 decemberében, amely megkerülve a Holdat 10 apró műholdat fog pályára állítani. Az SLS az a rakéta, amely végső soron az amerikai űrhajósokat viszi majd vissza a Holdra.

Ezt megelőzően azonban a CAPSTONE orbiter indul útnak 2021. október 20-án a NASA Wallops indítóközpontjából egy Rocket Lab Electron rakéta rakományaként. A CAPSTONE projekt a tervek szerint 2024-ig megépülő Lunar Gateway platform koncepcionális és technikai alapjait hivatott lerakni. A Lunar Gateway egy, a Hold körül keringő űrállomás lesz, amely tudományos laboratóriumként és mintegy tranzit állomásként fog szolgálni a jövő Hold, Mars és mélyűr küldetéseihez.

Forrás: NASA

Látható, hogy a holdkutatás és űrhajózás izgalmas évei állnak előttünk és a VIPER rover missziója a Nobile kráter sötét régióinak felfedezésére csak egy a sok rendkívül érdekes küldetés közül.