LCROSS - LCROSS

LCROSS
LCROSS Centaur 1.jpg
Nave espacial LCROSS, renderização artística
Tipo de missão Impactador lunar
Operador NASA  / ARC
COSPAR ID 2009-031B
SATCAT nº 35316
Local na rede Internet NASA - LCROSS
Duração da missão Lançamento para o último impacto: 3 meses, 20 dias, 14 horas, 5 min.
Propriedades da espaçonave
Ônibus Eagle-0
Fabricante Northrop Grumman
Massa de lançamento Nave espacial pastoral: 621 quilogramas (1.369 lb)
Centauro: 2.249 quilogramas (4.958 lb)
Início da missão
Data de lançamento 18 de junho de 2009, 21:32:00  UTC ( 2009-06-18UTC21: 32Z )
Foguete Atlas V 401
Local de lançamento Cabo Canaveral SLC-41
Contratante United Launch Alliance
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Geocêntrico
Regime High Earth
Período 37 dias
Impactador lunar
Data de impacto 9 de outubro de 2009, 11:37  UTC ( 2009-10-09UTC11: 38Z )
 

O satélite de observação e detecção da cratera lunar ( LCROSS ) era uma espaçonave robótica operada pela NASA . A missão foi concebida como um meio de baixo custo para determinar a natureza do hidrogênio detectado nas regiões polares da lua . Lançado imediatamente após a descoberta da água lunar por Chandrayaan-1 , o principal objetivo da missão LCROSS era explorar ainda mais a presença de água na forma de gelo em uma cratera permanentemente sombreada perto de uma região polar lunar. Ele foi bem-sucedido na confirmação de água na cratera lunar Cabeus .

Foi lançado junto com o Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) em 18 de junho de 2009, como parte do Programa Robótico Precursor Lunar , a primeira missão americana à Lua em mais de dez anos. Juntos, LCROSS e LRO formam a vanguarda do retorno da NASA à Lua, e espera-se que influenciem as decisões do governo dos Estados Unidos sobre a colonização ou não da Lua .

O LCROSS foi projetado para coletar e retransmitir dados do impacto e da nuvem de detritos resultantes do estágio superior do Centauro gasto pelo veículo de lançamento (e da espaçonave pastoral de coleta de dados) atingindo a cratera Cabeus perto do pólo sul da Lua.

O Centauro teve massa nominal de impacto de 2.305 kg (5.081 lb) e velocidade de impacto de cerca de 9.000 km / h (5.600 mph), liberando a energia cinética equivalente à detonação de aproximadamente 2 toneladas de TNT (7,2 GJ ).

O LCROSS sofreu um mau funcionamento em 22 de agosto, esgotando metade de seu combustível e deixando muito pouca margem de combustível na espaçonave.

Centauro impactado com sucesso em 9 de outubro de 2009, às 11:31 UTC . A espaçonave Shepherding desceu através da pluma ejetada do Centaur, coletou e transmitiu dados, impactando seis minutos depois às 11:37 UTC.

Ao contrário do que a mídia noticiou na época, nem o impacto nem sua nuvem de poeira puderam ser vistos da Terra, a olho nu ou telescópios.

Missão

O flash do impacto do LCROSS Centaur.

LCROSS foi uma missão companheira rápida e de baixo custo para o LRO. A carga útil LCROSS foi adicionada após a NASA mover o LRO do Delta II para um veículo de lançamento maior. Foi escolhido entre 19 outras propostas. A missão do LCROSS foi dedicada ao falecido apresentador americano Walter Cronkite .

O LCROSS foi lançado com o LRO a bordo de um foguete Atlas V de Cape Canaveral, Flórida , em 18 de junho de 2009, às 21:32 UTC (17:32 EDT ). Em 23 de junho, quatro dias e meio após o lançamento, o LCROSS e seu foguete propulsor Centaur anexado completaram com sucesso uma oscilação lunar e entraram na órbita polar da Terra com um período de 37 dias, posicionando o LCROSS para impacto em um pólo lunar.

No início da manhã de 22 de agosto de 2009, os controladores de solo do LCROSS descobriram uma anomalia causada por um problema no sensor, que resultou na espaçonave usando até 140 kg (309 libras) de combustível, mais da metade do combustível restante no momento. De acordo com Dan Andrews, o gerente de projeto LCROSS, "Nossas estimativas agora são se basearmos a missão, ou seja, apenas realizar as coisas que temos que [fazer] para concluir o trabalho com sucesso total na missão, ainda estamos em o preto no propelente, mas não muito. "

A trajetória LCROSS
Animação de LCROSS 's trajetória de 18 de junho de 2009 a 09 de outubro de 2009
  LCROSS  ·   Lua  ·   terra
Uma ilustração do estágio do foguete LCROSS Centaur e da espaçonave Shepherding à medida que se aproximam do impacto com o pólo sul lunar em 9 de outubro de 2009.

Impactos lunares, após aproximadamente três órbitas, ocorreram em 9 de outubro de 2009, com o Centauro colidindo com a Lua às 11h31 UTC e a espaçonave Shepherding seguindo alguns minutos depois. A equipe da missão anunciou inicialmente que Cabeus A seria a cratera alvo para os impactos duplos LCROSS, mas posteriormente refinou o alvo para ser a cratera Cabeus principal, maior.

Em sua aproximação final à Lua, a espaçonave Shepherding e o Centaur se separaram em 9 de outubro de 2009, às 01:50 UTC. O estágio superior do Centauro agiu como um impactor pesado para criar uma pluma de detritos que se elevou acima da superfície lunar. Quatro minutos após o impacto do estágio superior do Centauro, a espaçonave Shepherding voou através desta nuvem de detritos, coletando e retransmitindo dados de volta à Terra antes de atingir a superfície lunar para produzir uma segunda nuvem de detritos. A velocidade de impacto foi projetada em 9.000 km / h (5.600 mph) ou 2,5 km / segundo.

Esperava-se que o impacto do Centauro escavasse mais de 350 toneladas métricas (390 toneladas curtas ) de material lunar e criasse uma cratera de cerca de 27 m (90 pés) de diâmetro a uma profundidade de cerca de 5 m (16 pés). O impacto da espaçonave Shepherding foi projetado para escavar cerca de 150 toneladas métricas (170 toneladas curtas) e criar uma cratera de aproximadamente 18 m (60 pés) de diâmetro a uma profundidade de cerca de 3 m (10 pés). Esperava-se que a maior parte do material na pluma de detritos do Centauro permanecesse em altitudes (lunares) abaixo de 10 km (6 mi).

Esperava-se que a análise espectral da pluma de impacto resultante ajudasse a confirmar as descobertas preliminares das missões Clementine e Lunar Prospector , que sugeriram que pode haver gelo de água nas regiões permanentemente sombreadas. Os cientistas da missão esperavam que a pluma de impacto Centaur fosse visível através de telescópios amadores com aberturas de 25 a 30 cm (10 a 12 polegadas). Mas nenhuma pluma foi observada por esses telescópios amadores. Mesmo telescópios de classe mundial, como o telescópio Hale , equipado com ótica adaptativa, não detectaram a pluma. A pluma ainda pode ter ocorrido, mas em pequena escala não detectável da Terra. Ambos os impactos também foram monitorados por observatórios baseados na Terra e por ativos orbitais, como o Telescópio Espacial Hubble .

Se o LCROSS encontraria ou não água, foi declarado que influencia se o governo dos Estados Unidos busca ou não a criação de uma base lunar . Em 13 de novembro de 2009, a NASA confirmou que a água foi detectada depois que o Centauro impactou a cratera.

Nave espacial

Nave espacial LCROSS ( vista explodida )

A missão LCROSS aproveitou as vantagens das capacidades estruturais do anel Adaptador de Carga Útil Secundária (ESPA) do Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) usado para prender o LRO ao foguete Centaur de estágio superior para formar a espaçonave Shepherding. Montados na parte externa do ESPA estavam seis painéis que mantêm a carga útil científica da espaçonave, sistemas de comando e controle, equipamentos de comunicação, baterias e painéis solares. Um pequeno sistema de propulsão monopropelente foi montado dentro do anel. Também anexadas estavam duas antenas omnidirecionais de Banda S e duas antenas de ganho médio. O cronograma estrito da missão, a massa e as restrições orçamentárias representaram desafios difíceis para as equipes de engenharia do Centro de Pesquisa Ames da NASA (ARC) e Northrop Grumman . Seu pensamento criativo levou a um uso exclusivo do anel ESPA e ao fornecimento inovador de outros componentes da espaçonave. Normalmente, o anel ESPA é usado como uma plataforma para conter seis pequenos satélites implantáveis; para o LCROSS, tornou-se a espinha dorsal do satélite, uma inovação no anel. O LCROSS também aproveitou os instrumentos disponíveis comercialmente e usou muitos dos componentes já verificados em voo usados ​​no LRO .

LRO (superior, prata) e LCROSS (inferior, ouro) preparados para carenagem

O LCROSS é gerenciado pelo ARC da NASA e foi construído por Northrop Grumman . A revisão preliminar do projeto LCROSS foi concluída em 8 de setembro de 2006. A missão LCROSS foi aprovada na Revisão de Confirmação da Missão em 2 de fevereiro de 2007 e na Revisão Crítica do Projeto em 22 de fevereiro de 2007. Após a montagem e teste em Ames, a carga útil do instrumento foi fornecida pela Ecliptic Enterprises Corporation, foi enviado para Northrop Grumman em 14 de janeiro de 2008, para integração com a nave espacial. O LCROSS foi aprovado na revisão em 12 de fevereiro de 2009.

Instrumentos

A carga útil do instrumento científico LCROSS Shepherding Spacecraft, fornecida pelo ARC da NASA, consistia em um total de nove instrumentos: um visível, duas câmeras de infravermelho próximo e duas câmeras de infravermelho médio; um espectrômetro visível e dois espectrômetros de infravermelho próximo; e um fotômetro. Uma unidade de tratamento de dados (DHU) coletou as informações de cada instrumento para transmissão de volta ao Controle da Missão LCROSS. Por causa das restrições de cronograma e orçamento, o LCROSS aproveitou os componentes robustos disponíveis comercialmente. Os instrumentos individuais passaram por um rigoroso ciclo de testes que simulou as condições de lançamento e vôo, identificando as deficiências do projeto e as modificações necessárias para uso no espaço, momento em que os fabricantes foram autorizados a modificar seus projetos.

Resultados

O impacto não foi tão proeminente visualmente como havia sido previsto. O gerente de projeto Dan Andrews acreditava que isso se devia a simulações pré-colisão que exageravam a proeminência da pluma. Por causa de problemas de largura de banda de dados, as exposições foram mantidas curtas, o que dificultou a visualização da pluma nas imagens nos espectros visíveis. Isso resultou na necessidade de processamento de imagem para aumentar a clareza. A câmera infravermelha também capturou uma assinatura térmica do impacto do impulsionador.

Presença de água

Em 13 de novembro de 2009, a NASA relatou que várias linhas de evidência mostram que a água estava presente tanto na pluma de vapor de alto ângulo quanto na cortina de ejeção criada pelo impacto do LCROSS Centaur. Em novembro de 2009, a concentração e distribuição de água e outras substâncias exigiam mais análises. A confirmação adicional veio de uma emissão no espectro ultravioleta que foi atribuída a fragmentos de hidroxila , um produto da quebra da água pela luz solar. A análise dos espectros indica que uma estimativa razoável da concentração de água no regolito congelado é da ordem de um por cento. Evidências de outras missões sugerem que este pode ter sido um local relativamente seco, já que depósitos espessos de gelo relativamente puro parecem se apresentar em outras crateras. Uma análise posterior, mais definitiva, descobriu que a concentração de água era de "5,6 ± 2,9% em massa". Em 20 de agosto de 2018, a NASA confirmou o gelo na superfície dos pólos lunares.

Imagens

LCROSS lunar swingby photos (23 de junho de 2009)

  • Uma das primeiras imagens do satélite de observação e detecção da cratera lunar (LCROSS) usando a câmera de luz visível durante o balanço da lua. O LCROSS possui nove instrumentos científicos que coletam diferentes tipos de dados que são complementares entre si.

  • Uma imagem de câmera infravermelha da Lua obtida com a câmera infravermelha média do satélite de observação e detecção da cratera lunar (LCROSS). Esta é a primeira imagem infravermelha já tirada do outro lado da lua.

  • Outra imagem de câmera de luz visível da Lua feita pela espaçonave LCROSS durante o balanço lunar

Fotos de separação do Centauro LCROSS (Impacto - 9h40min, 9 de outubro de 2009)

  • Imagem de infravermelho próximo da separação LCROSS Centaur vista da espaçonave LCROSS Shepherding

  • Imagem de infravermelho médio (cor falsa) da separação LCROSS Centaur (vermelho-> quente, azul-> frio)

  • Imagem STK ( Satellite Tool Kit ) da espaçonave LCROSS após a separação do Centauro

Fotos de impacto Centauro / LCROSS (11:31 UTC, 9 de outubro de 2009)

  • Imagem tirada do impacto do estágio superior do Centauro na cratera Cabeus perto do pólo sul da Lua. As imagens foram tiradas pela nave espacial LCROSS Shepherding.

  • As localizações das faixas de impacto do Diviner LCROSS se sobrepõem a um mapa térmico diurno em tons de cinza da região polar sul da Lua. Os dados do diviner foram usados ​​para ajudar a selecionar o local de impacto LCROSS final dentro da cratera Cabeus, que amostrou uma região extremamente fria em sombra permanente que pode servir como uma armadilha de frio eficaz para gelo de água e outros voláteis congelados.

  • Mapas térmicos LRO / Diviner preliminares e não calibrados do local de impacto Centaur / LCROSS adquiridos duas horas antes do impacto e 90 segundos após o impacto. A assinatura térmica do impacto foi claramente detectada em todos os quatro canais de mapeamento térmico Diviner.

Prêmios

O LCROSS recebeu vários prêmios por suas realizações técnicas, gerenciais e científicas.

  • 2010: Northrop Grumman Northrop Grumman Corporate 2010 Award for Excellence (equipe Northrop Grumman)
  • 2010: Prêmio Revelação de 2010 da revista Popular Mechanics para inovação em ciência e tecnologia.
  • 2010: NASA Honor Award - Group Achievement, (LCROSS Science Team)
  • 2010: Prêmio de Honra da NASA - Conquista do Grupo, (Equipe de Operações da Missão LCROSS)
  • 2010: NASA Honor Award - Group Achievement, por "excepcional profissionalismo, inovação em divulgação e educação, e por integrar divulgação para duas missões em um lançamento." (Equipes LRO / LCROSS / LPRP EPO)
  • 2010: NASA Honor Award - Exceptional Achievement Medal, (Rusty Hunt)
  • 2010: NASA Honor Award - Outstanding Leadership Medal, (Dan Andrews e Tony Colaprete)
  • 2010: NASA Honor Award - Group Achievement, LCROSS Science and Payload Team
  • 2010: Prêmio de honra Ames da NASA , categoria "Realização excepcional" (Ken Galal)
  • 2010: Prêmio Northrop Grumman AS do Presidente do Setor, categoria "Excelência Operacional" (equipe Northrop Grumman)
  • 2010: Indicado ao Prêmio Laureate da Aviation Week, categoria "Espaço"
  • 2010: Fundação Espacial "John L. 'Jack' Swigert Jr., Prêmio de Exploração Espacial"
  • 2010: National Space Society "Space Pioneer Award" 2009, Categoria "Ciência e Engenharia"
  • 2010: Northrop Grumman "Prêmio de Realização de Projetos de Engenharia Distinta", 55º Conselho Anual de Engenharia
  • 2010: Prêmio NASA OCE Systems Engineering, NASA Office of Chief Engineer
  • 2010: Prêmio de Excelência do Programa da Semana da Aviação de 2009, Categoria "Produção e Sustentação no Nível do Sistema"
  • 2009: "Prêmio de Excelência" da Northrop Grumman Technical Services: 2009, (equipe LCROSS)
  • 2009: Prêmio de honra Ames da NASA , categoria "equipe" (equipe LCROSS)
  • 2009: Prêmio de honra Ames da NASA , categoria "Engenharia" (Tom Luzod)
  • 2009: NASA Honor Award - Exceptional Achievement Medal, (Dan Andrews)
  • 2009: Prêmio de Honra da NASA - Conquista do Grupo, Equipe do Projeto LCROSS
  • 2009: Prêmio de Excelência em Engenharia de Sistemas da NASA , (Darin Foreman, Bob Barber)
  • 2008: ILEWG International Lunar Exploration "Technology Award", para o desenvolvimento de tecnologias avançadas dentro de restrições rígidas de curto tempo e custo
  • 2008: Prêmio de honra Ames da NASA , categoria "Engenharia" (Bob Barber)
  • 2008: Prêmio Northrop Grumman "Mission Excellence", LCROSS Spacecraft Team
  • 2007: NASA Ames Honor Award - Group Achievement, conclusão bem-sucedida do CDR
  • 2006: Prêmio de honra Ames da NASA , categoria "Gerenciamento de Projetos" (Dan Andrews)

Veja também

Referências

Fontes externas