NASA вивчатиме вплив радіошуму на дослідження Місяця

У лютому 2024 року місія IM-1 компанії Intuitive Machines відправиться в південний полярний регіон Місяця в рамках ініціативи NASA Commercial Lunar Payload Services або CLPS. Ця місія є частиною поточних зусиль CLPS, спрямованих на зниження вартості наукових досліджень і технологічних демонстрацій, які відправляються на Місяць, і зробити їх більш рутинними напередодні висадки Артеміди в кінці цього десятиліття.

Серед наданих NASA досліджень, які літають на борту IM-1, буде інструмент, призначений для спостереження за середовищем поверхні Місяця на радіочастотах, щоб визначити, як природна та антропогенна діяльність поблизу поверхні взаємодіє та може заважати науковим дослідженням, які там проводяться.

Прилад називається Radiowave Observation at the Lunar Surface of the photo-Electron Sheath (ROLSES) і призначений для вивчення динамічного радіоенергетичного середовища поблизу поверхні Місяця. Він буде запущений на борту посадкового модуля Nova-C компанії Intuitive Machines.

Проект приладу ROLSES очолює доктор Натчімутук «Нат» Гопалсвамі з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА в Грінбелті, штат Меріленд. Гопалсвамі описує конструкцію ROLSES як дуже просту систему. «У нас є чотири антени, які спостерігають будь-які радіовипромінювання, присутні на Місяці [радіовипромінювання — це тип світла або електромагнітного випромінювання, яке має найдовшу довжину хвилі або відстань між піками їхніх енергетичних хвиль]», — сказав Гопалсвамі. «Ці антени дуже довгі, приблизно 8 футів (2,5 метра). Але для запуску вони упаковані в маленьку каністру розміром приблизно 8 дюймів (21 сантиметр).

Основною метою ROLSES буде врахування різноманіття випромінювань, створюваних космічними явищами, а також діяльністю людини на Землі. «Існують різні типи радіовипромінювання», — сказав Гопалсвамі. «Сюди входить діяльність на Землі, яка створює радіоперешкоди на поверхні Місяця. Крім того, у нас є природні радіовипромінювання, що надходять від Юпітера, від Сонця, навіть від нашої галактики Чумацький Шлях. Є навіть випромінювання Землі, яке пов’язане з Авророю».

Хитрість, як зазначає Гопалсвамі, полягає в тому, що кожен із цих типів радіошуму виробляє власну динамічну спектральну картину, дещо схожу на те, як відбитки пальців є унікальними для кожної людини. «Спектр кожної події відрізняється від інших», – сказав він. «Тому нам легко визначити, що надходить від Юпітера, або від Сонця, або від галактики, що є дуже низькочастотним фоновим випромінюванням».

Ще одним джерелом радіоперешкод стане сам місячний посадковий модуль. «Посадкові апарати, очевидно, мають механізми, двигуни та інше; усі вони вироблятимуть певне радіовипромінювання, і це також буде записано в спектрі», – сказав Гопалсвамі. «І вони створять чіткі ознаки, які показуватимуть, що в цьому конкретному місці відбуваються перешкоди». Виявивши цей тип перешкод, вчені можуть працювати над тим, щоб відсіяти шум, який він створює під час аналізу даних, отриманих такими інструментами, як ROLSES. Таким чином вони можуть відточувати реальні дані, а не «шум», створений неприродними процесами.

Чотири антени ROLSES також встановлені на двох різних висотах, що означає, що коли вони починають вимірювання, вони можуть надати інформацію про варіації хмари негативно заряджених електронів, які вириваються з поверхні Місяця сонячним світлом, і про те, як вона змінюється на різних висотах. «Таким чином ми можемо виміряти густину електронів на основі відстані від поверхні», — сказав Гопалсвамі. «Тоді ми можемо побачити, як кількість електронів зменшується, коли ви йдете далі від поверхні».

Ця інформація, зазначає він, буде важливою, коли прийде час проектувати та будувати майбутні місячні обсерваторії, оскільки потрібно буде враховувати радіочастотні перешкоди від електронної хмари та радіопередавачів на Землі.

Ці радіоспостереження допоможуть створити те, що Гопалсвамі називає бібліотекою знань про місячне середовище. «Таким чином ми будемо знати, чи будемо ми на цій широті, на цій висоті, мати такий тип радіації та емісійного фону, і ми зможемо розробити наше обладнання відповідно». Це допоможе НАСА в його місії повернути людей на Місяць протягом наступного десятиліття та пізніше, а також створити стійку довгострокову присутність.

ROLSES і IM-1 є частиною ініціативи агентства CLPS, яка була розроблена з метою створення місячної економіки шляхом комерційних поставок корисних вантажів, наданих NASA. Завдяки CLPS приватні компанії різного розміру та досвіду відповідають за розробку посадкових модулів і закупівлю ракет-носіїв, що дозволяє NASA зосередити свої зусилля на розробці корисного навантаження приладів. Коли програма агентства «Артеміда» встановить присутність людини на Місяці, дані, зібрані інструментами на борту польотів CLPS, допоможуть астронавтам проводити більше досліджень Місяця.