El satélite de observación y detección del cráter lunar ( LCROSS ) era una nave espacial robótica operada por la NASA . La misión fue concebida como un medio de bajo costo para determinar la naturaleza del hidrógeno detectado en las regiones polares de la Luna . [2] Lanzado inmediatamente después del descubrimiento de agua lunar por Chandrayaan-1 , [3] el principal objetivo de la misión LCROSS era explorar más a fondo la presencia de agua en forma de hielo en un cráter permanentemente sombreado cerca de una región polar lunar. [4] Tuvo éxito en confirmar la presencia de agua en el cráter lunar sur.Cabeus . [5]
Tipo de misión | Impactador lunar |
---|---|
Operador | NASA / ARC |
ID COSPAR | 2009-031B |
SATCAT no. | 35316 |
Sitio web | NASA - LCROSS |
Duración de la misión | Lanzamiento hasta último impacto: 3 meses, 20 días, 14 hrs., 5 min. |
Propiedades de la nave espacial | |
Autobús | Águila-0 |
Fabricante | Northrop Grumman |
Masa de lanzamiento | Pastoreo de la nave espacial: 621 kilogramos (1.369 libras) Centauro: 2.249 kilogramos (4.958 libras) [1] |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 18 de junio de 2009, 21:32:00 UTC |
Cohete | Atlas V 401 |
Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral SLC-41 |
Contratista | Alianza de lanzamiento unida |
Parámetros orbitales | |
Sistema de referencia | Geocéntrico |
Régimen | Tierra alta |
Período | 37 días |
Impactador lunar | |
Fecha de impacto | 9 de octubre de 2009, 11:37 UTC |
Fue lanzado junto con el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) el 18 de junio de 2009, como parte del Programa Robótico Precursor Lunar compartido , la primera misión estadounidense a la Luna en más de diez años. Juntos, LCROSS y LRO forman la vanguardia del regreso de la NASA a la Luna y se espera que influyan en las decisiones del gobierno de los Estados Unidos sobre si colonizar o no la Luna . [6]
LCROSS fue diseñado para recopilar y transmitir datos del impacto y la columna de escombros resultante de la etapa superior Centaur gastada del vehículo de lanzamiento (y la nave espacial Shepherding de recolección de datos) que golpeó el cráter Cabeus cerca del polo sur de la Luna.
Centauro tenía una masa de impacto nominal de 2.305 kg (5.081 lb) y una velocidad de impacto de aproximadamente 9.000 km / h (5.600 mph), [7] [8] liberando la energía cinética equivalente a la detonación de aproximadamente 2 toneladas de TNT (7,2 GJ ). .
LCROSS sufrió un mal funcionamiento el 22 de agosto, agotando la mitad de su combustible y dejando muy poco margen de combustible en la nave espacial. [9]
Centaur impactó con éxito el 9 de octubre de 2009 a las 11:31 UTC . La nave Shepherding Spacecraft descendió a través de la columna de eyección de Centaur, recopiló y transmitió datos, impactando seis minutos más tarde a las 11:37 UTC. [10]
Contrariamente a los informes de los medios de comunicación en ese momento, ni el impacto ni su nube de polvo se pudieron ver desde la Tierra, a simple vista o con telescopios.
Misión
LCROSS fue una misión compañera de vía rápida y de bajo costo para el LRO. La carga útil LCROSS se agregó después de que la NASA moviera el LRO del Delta II a un vehículo de lanzamiento más grande. Fue elegido entre otras 19 propuestas. [11] La misión de LCROSS estuvo dedicada al difunto locutor estadounidense Walter Cronkite . [7]
LCROSS se lanzó con el LRO a bordo de un cohete Atlas V desde Cabo Cañaveral, Florida , el 18 de junio de 2009 a las 21:32 UTC (17:32 EDT ). El 23 de junio, cuatro días y medio después del lanzamiento, LCROSS y su cohete propulsor Centaur adjunto completaron con éxito un giro lunar y entraron en la órbita polar de la Tierra con un período de 37 días, posicionando a LCROSS para impactar en un polo lunar. [12] [13]
Temprano en la mañana del 22 de agosto de 2009, los controladores terrestres de LCROSS descubrieron una anomalía causada por un problema de sensor, que había provocado que la nave espacial usara hasta 140 kilogramos (309 libras) de combustible, más de la mitad del combustible restante en ese momento. Según Dan Andrews, gerente de proyectos de LCROSS, "Nuestras estimaciones ahora son si prácticamente basamos la misión, es decir, solo lograr las cosas que tenemos que [hacer] para hacer el trabajo con pleno éxito de la misión, todavía estamos en el negro sobre el propulsor, pero no mucho ". [9]
Los impactos lunares, después de aproximadamente tres órbitas, ocurrieron el 9 de octubre de 2009, y el Centauro se estrelló contra la Luna a las 11:31 UTC y la nave Shepherding Spacecraft lo siguió unos minutos más tarde. [14] El equipo de la misión anunció inicialmente que Cabeus A sería el cráter objetivo para los impactos duales de LCROSS, [15] pero luego refinó el objetivo para que fuera el cráter Cabeus principal más grande. [dieciséis]
En su aproximación final a la Luna, la nave Shepherding Spacecraft y el Centaur se separaron el 9 de octubre de 2009 a las 01:50 UTC. [17] La etapa superior del Centauro actuó como un impactador pesado para crear una columna de escombros que se elevó sobre la superficie lunar. Después de cuatro minutos después del impacto de la etapa superior del Centauro, la nave Shepherding Spacecraft voló a través de este penacho de escombros, recopilando y transmitiendo datos a la Tierra antes de que golpeara la superficie lunar para producir un segundo penacho de escombros. Se proyectó que la velocidad del impacto sería de 9.000 km / h (5.600 mph) o 2,5 km / segundo. [18]
Se esperaba que el impacto del Centauro excavara más de 350 toneladas métricas (390 toneladas cortas ) de material lunar y creara un cráter de aproximadamente 27 m (90 pies) de diámetro a una profundidad de aproximadamente 5 m (16 pies). Se proyectó que el impacto de la nave Shepherding Spacecraft excavaría un estimado de 150 toneladas métricas (170 toneladas cortas) y crearía un cráter de aproximadamente 18 m (60 pies) de diámetro a una profundidad de aproximadamente 3 m (10 pies). Se esperaba que la mayor parte del material en la columna de escombros de Centaur permaneciera en altitudes (lunares) por debajo de los 10 km (6 millas). [1]
Se esperaba que el análisis espectral de la pluma de impacto resultante ayudaría a confirmar los hallazgos preliminares de las misiones Clementine y Lunar Prospector que insinuaban que puede haber hielo de agua en las regiones permanentemente en sombra. Los científicos de la misión esperaban que la columna de impacto del Centauro fuera visible a través de telescopios de aficionados con aperturas tan pequeñas como de 25 a 30 cm (10 a 12 pulgadas). [15] Pero estos telescopios de aficionados no observaron ningún penacho. Incluso los telescopios de clase mundial, como el telescopio Hale , equipado con óptica adaptativa, no detectaron la pluma. Es posible que la pluma aún se haya producido, pero a pequeña escala no detectable desde la Tierra. Ambos impactos también fueron monitoreados por observatorios terrestres y por activos orbitales, como el Telescopio Espacial Hubble .
Se ha dicho que si LCROSS encontraría o no agua influía en si el gobierno de los Estados Unidos buscaba o no crear una base lunar . [19] El 13 de noviembre de 2009, la NASA confirmó que se detectó agua después de que el Centauro impactara el cráter. [5]
Astronave
La misión LCROSS aprovechó las capacidades estructurales del anillo del Adaptador de Carga Útil Secundario (ESPA) del Vehículo de Lanzamiento Consumible Evolucionado (EELV) [20] utilizado para unir LRO al cohete de etapa superior Centaur para formar la Nave Espacial Shepherding. Montados en el exterior del ESPA había seis paneles que contienen la carga útil científica de la nave, los sistemas de comando y control, el equipo de comunicaciones, las baterías y los paneles solares. Se montó un pequeño sistema de propulsión monopropelente dentro del anillo. También se adjuntaron dos antenas omnidireccionales de Banda S y dos antenas de ganancia media. El estricto calendario, la masa y las limitaciones presupuestarias de la misión plantearon desafíos difíciles para los equipos de ingeniería del Centro de Investigación Ames de la NASA (ARC) y Northrop Grumman . Su pensamiento creativo condujo a un uso único del anillo ESPA y al abastecimiento innovador de otros componentes de la nave espacial. Por lo general, el anillo ESPA se utiliza como plataforma para albergar seis pequeños satélites desplegables; para LCROSS, se convirtió en la columna vertebral del satélite, por primera vez en el anillo. LCROSS también aprovechó los instrumentos disponibles comercialmente y utilizó muchos de los componentes ya verificados en vuelo utilizados en LRO . [21]
LCROSS es administrado por ARC de la NASA y fue construido por Northrop Grumman . La revisión del diseño preliminar de LCROSS se completó el 8 de septiembre de 2006. La misión LCROSS pasó su Revisión de Confirmación de Misión el 2 de febrero de 2007, [22] y su Revisión de Diseño Crítico el 22 de febrero de 2007. [23] Después del ensamblaje y pruebas en Ames , la carga útil del instrumento, proporcionada por Ecliptic Enterprises Corporation, [24] fue enviada a Northrop Grumman el 14 de enero de 2008, para su integración con la nave espacial. [25] LCROSS aprobó su revisión el 12 de febrero de 2009.
Instrumentos
La carga útil del instrumento científico de la nave espacial Shepherding LCROSS, proporcionada por el ARC de la NASA, constaba de un total de nueve instrumentos: una cámara visible, dos de infrarrojo cercano y dos de infrarrojo medio; un espectrómetro visible y dos de infrarrojo cercano; y un fotómetro. Una unidad de manejo de datos (DHU) recopiló la información de cada instrumento para transmitirla a LCROSS Mission Control. Debido a las limitaciones de programación y presupuesto, LCROSS aprovechó los componentes resistentes disponibles comercialmente. Los instrumentos individuales pasaron por un ciclo de pruebas riguroso que simulaba las condiciones de lanzamiento y vuelo, identificando debilidades de diseño y modificaciones necesarias para su uso en el espacio, momento en el que se permitió a los fabricantes modificar sus diseños. [1]
Resultados
El impacto no fue tan prominente visualmente como se había anticipado. El director del proyecto, Dan Andrews, creía que esto se debía a las simulaciones previas al choque que exageraban la prominencia de la columna. [ cita requerida ] Debido a problemas de ancho de banda de datos, las exposiciones se mantuvieron cortas, lo que hizo que la columna fuera difícil de ver en las imágenes en los espectros visibles. Esto resultó en la necesidad de procesamiento de imágenes para aumentar la claridad. La cámara de infrarrojos también capturó una firma térmica del impacto del amplificador. [26]
Presencia de agua
El 13 de noviembre de 2009, la NASA informó que múltiples líneas de evidencia muestran que había agua tanto en la columna de vapor de alto ángulo como en la cortina de eyección creada por el impacto del LCROSS Centaur. En noviembre de 2009[actualizar], la concentración y distribución de agua y otras sustancias requirieron más análisis. [5] La confirmación adicional provino de una emisión en el espectro ultravioleta que se atribuyó a fragmentos de hidroxilo , un producto de la descomposición del agua por la luz solar. [5] El análisis de los espectros indica que una estimación razonable de la concentración de agua en el regolito congelado es del orden del uno por ciento. [27] La evidencia de otras misiones sugiere que este pudo haber sido un lugar relativamente seco, ya que espesos depósitos de hielo relativamente puro parecen presentarse en otros cráteres. [28] Un análisis posterior, más definitivo, encontró que la concentración de agua era "5,6 ± 2,9% en masa". [29] El 20 de agosto de 2018, la NASA confirmó hielo en la superficie en los polos de la Luna. [30]
Imágenes
Una de las primeras imágenes del satélite de observación y detección de cráteres lunares (LCROSS) utilizando la cámara de luz visible durante el paso de la Luna. LCROSS cuenta con nueve instrumentos científicos que recopilan diferentes tipos de datos que se complementan entre sí.
Una imagen de una cámara infrarroja de la Luna tomada con la cámara de infrarrojo medio del satélite de observación y detección del cráter lunar (LCROSS). Esta es la primera imagen infrarroja jamás tomada del lado lejano de la Luna.
Otra imagen de cámara de luz visible de la Luna tomada por la nave espacial LCROSS durante la oscilación lunar
Imagen en el infrarrojo cercano de la separación de LCROSS Centaur vista desde la nave espacial de pastoreo LCROSS
Imagen de infrarrojo medio (falso color) de la separación LCROSS Centaur (rojo-> caliente, azul-> frío)
Imagen STK ( Satellite Tool Kit ) de la nave espacial LCROSS después de la separación de Centaur
Imagen tomada del impacto de la etapa superior del Centauro en el cráter Cabeus cerca del polo sur de la Luna. Las imágenes fueron tomadas por la nave espacial LCROSS Shepherding.
Las ubicaciones de las franjas de impacto Diviner LCROSS se superponen en un mapa térmico diurno en escala de grises de la región del polo sur de la Luna. Los datos de Diviner se utilizaron para ayudar a seleccionar el sitio de impacto final de LCROSS dentro del cráter Cabeus, que muestreó una región extremadamente fría en sombra permanente que puede servir como una trampa fría efectiva para el hielo de agua y otros volátiles congelados.
Mapas térmicos preliminares no calibrados LRO / Diviner del sitio del impacto Centaur / LCROSS adquiridos dos horas antes del impacto y 90 segundos después del impacto. La firma térmica del impacto se detectó claramente en los cuatro canales de mapeo térmico de Diviner.
Premios
LCROSS ha recibido numerosos premios por sus logros técnicos, administrativos y científicos.
- 2010: Northrop Grumman Premio Corporativo 2010 a la Excelencia de Northrop Grumman (equipo de Northrop Grumman) [ cita requerida ]
- 2010: Premio Breakthrough 2010 de la revista Popular Mechanics a la innovación en ciencia y tecnología. [34]
- 2010: Premio de honor de la NASA - Logros grupales, (Equipo científico de LCROSS)
- 2010: Premio de honor de la NASA - Logros grupales, (Equipo de operaciones de la misión LCROSS)
- 2010: Premio de honor de la NASA - Logros grupales, por "profesionalismo sobresaliente, innovación en el alcance y la educación, y por integrar el alcance de dos misiones en un solo lanzamiento". (Equipos LRO / LCROSS / LPRP EPO)
- 2010: Premio de honor de la NASA - Medalla por logros excepcionales, (Rusty Hunt)
- 2010: Premio de honor de la NASA - Medalla de liderazgo sobresaliente, (Dan Andrews y Tony Colaprete)
- 2010: Premio de honor de la NASA - Logros grupales, Equipo científico y de carga útil de LCROSS
- 2010: Premio de honor Ames de la NASA , categoría "Logro excepcional" (Ken Galal)
- 2010: Premio del presidente del sector de Northrop Grumman AS, categoría "Excelencia operativa" (equipo de Northrop Grumman)
- 2010: nominado al premio Laureate de la semana de la aviación, categoría "Espacio" [35]
- 2010: Fundación espacial "John L. 'Jack' Swigert Jr., Premio a la exploración espacial" [36]
- 2010: "Premio Pionero del Espacio" de la Sociedad Espacial Nacional 2009, Categoría "Ciencia e Ingeniería"
- 2010: Northrop Grumman "Distinguished Engineering Project Achievement Award", 55 ° Consejo Anual de Ingeniería [ cita requerida ]
- 2010: Premio de ingeniería de sistemas OCE de la NASA , Oficina del ingeniero jefe de la NASA [37]
- 2010: Premio a la excelencia del programa de la Semana de la aviación de 2009, categoría "Producción y mantenimiento a nivel de sistema" [38] [39]
- 2009: "Premio a la excelencia" de Northrop Grumman Technical Services: 2009, (equipo LCROSS)
- 2009: Premio de honor Ames de la NASA , categoría "equipo" (Equipo LCROSS) [40]
- 2009: Premio de honor Ames de la NASA , categoría "Ingeniería" (Tom Luzod) [40]
- 2009: Premio de honor de la NASA - Medalla por logros excepcionales, (Dan Andrews) [ cita requerida ]
- 2009: Premio de honor de la NASA - Logros grupales, Equipo del proyecto LCROSS [ cita requerida ]
- 2009: Premio a la excelencia en ingeniería de sistemas de la NASA , (Darin Foreman, Bob Barber) [ cita requerida ]
- 2008: ILEWG International Lunar Exploration "Technology Award", por el desarrollo de tecnologías avanzadas dentro de las duras limitaciones de tiempo y costo [41]
- 2008: Premio de honor Ames de la NASA , categoría "Ingeniería" (Bob Barber) [40]
- 2008: Premio Northrop Grumman a la "Excelencia en la misión", Equipo de la nave espacial LCROSS [ cita requerida ]
- 2007: Premio de honor Ames de la NASA - Logros grupales, finalización exitosa de CDR [ cita requerida ]
- 2006: Premio de honor Ames de la NASA , categoría "Gestión de proyectos" (Dan Andrews) [40]
Ver también
- Lista de objetos artificiales en la Luna
- Agua lunar
- Proyecto A119, una excavadora lunar de mayor potencia, una misión de dispositivo explosivo nuclear de la década de 1950, nunca se intentó
Referencias
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Recursos externos
- NASA - LCROSS (satélite de observación y detección de cráteres lunares) , nasa.gov
- Satélite de observación y detección de CRater Lunar en el Centro de Investigación Ames de la NASA , lcross.arc.nasa.gov
- Blog del director de vuelo de LCROSS en blogs.nasa.gov
- Conferencia de noticias posterior al impacto de la NASA en YouTube
- Por qué la NASA debería bombardear la Luna para encontrar agua: análisis, 2009-09-11, Popular Mechanics , popularmechanics.com
- Anthony Colaprete (22 de octubre de 2010). "Detección de agua en la pluma de eyección de LCROSS" . Ciencia . 330 (6003): 463–468. Código Bibliográfico : 2010Sci ... 330..463C . doi : 10.1126 / science.1186986 . PMID 20966242 . S2CID 206525375 .
- [1] Conferencia pública de Anthony Colaprete sobre la misión en Silicon Valley Astronomy Lecture Series
- Nancy Atkinson (7 de octubre de 2009). "Guía para ver el impacto lunar de LCROSS" . Universe Today .
- [2] Impactador lunar LCROSS - Lecciones aprendidas de una misión satelital pequeña — Dan Andrews (Director del programa LCROSS de la NASA) (PDF)