مصباح قمري

كانت مهمة "لونار فلاشلايت" عبارة عن مركبة فضائية صغيرة الحجم (كيوب سات) تدور حول القمر ، بتكلفة منخفضة، لاستكشاف وتحديد مواقع رواسب الجليد المائي على سطح القمر، وتقدير حجمها وتكوينها، تمهيداً لاستغلالها مستقبلاً من قبل الروبوتات أو البشر. ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

طُوِّرت المركبة الفضائية، من طراز كيوب سات 6U ، بواسطة فريق من مختبر الدفع النفاث (JPL) ومركز غودارد لرحلات الفضاء (GSFC) ومعهد جورجيا للتكنولوجيا (GT) ومركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا . ^{[ 5 ]} في أوائل عام 2015، اختارتها أنظمة الاستكشاف المتقدمة التابعة لناسا (AES) للإطلاق في عام 2022 كحمولة ثانوية لمهمة أرتميس 1 ، إلا أنها لم تُدمج في المهمة ضمن الفترة الزمنية المحددة. ^{[ 8 ]} أُعيد إدراج المركبة "لونار فلاشلايت" لتُطلق كحمولة مشتركة مع مهمة هاكوتو-آر 1 على متن صاروخ فالكون 9 بلوك 5. وتم الإطلاق في 11 ديسمبر 2022. ^{[ 9 ]}

أدى عطل في نظام الدفع الخاص بالمركبة إلى عدم قدرة مركبة "لونار فلاشلايت" على الدخول في مدار حول القمر، وقامت وكالة ناسا بإنهاء المهمة في 12 مايو 2023. ^{[ 10 ] [ 11 ]} ومنذ ذلك الحين، تم التخلي عن المركبة الفضائية في مدار شمسي بعد أن حلقت بالقرب من الأرض في 17 مايو للحصول على مساعدة جاذبية مصادفة.

كشفت مركبات ناسا الفضائية، مثل قمر LCROSS (قمر مراقبة واستشعار فوهات القمر )، ومركبة استطلاع القمر المدارية (LRO)، ومركبة تشاندرايان-1 الهندية المدارية القمرية، وغيرها من المهمات، في عام 2009، عن وجود رواسب من الماء (H₂O ₎ والهيدروكسيل (OH⁻ ⁾ في خطوط العرض العليا على سطح القمر، مما يشير إلى وجود كميات ضئيلة من الماء الممتص أو المرتبط. ^{[ 4 ]} تشير هذه المهمات إلى احتمال وجود كميات كافية من الماء الجليدي في المناطق القطبية لاستخدامها في مهمات الهبوط المستقبلية، ^{[ 6 ] [ 7 ]} إلا أن توزيعها يصعب التوفيق بينه وبين الخرائط الحرارية. ^{[ 4 ]}

تهدف مهمات التنقيب القمرية إلى تمهيد الطريق لدمج استخدام موارد الفضاء في تصميم المهمات الفضائية. وتعتمد خطط ناسا لإرسال مهمة بشرية إلى المريخ على استغلال الموارد الطبيعية المحلية لإنتاج الأكسجين والوقود اللازم لإطلاق مركبة العودة إلى الأرض، وتُعدّ مهمة تمهيدية قمرية موقعًا مناسبًا لاختبار تقنية استخدام الموارد في الموقع (ISRU). ^{[ 12 ]}

طُوِّر مفهوم المهمة من قِبَل فريق من مختبر الدفع النفاث (JPL) وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA) ومركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا، وقُدِّمَت إلى برنامج أنظمة الاستكشاف المتقدمة (AES) التابع لناسا للسنة المالية 2014. ^{[ 4 ] [ 5 ]} وتم اختيار المهمة للتمويل في أوائل عام 2015. ^{[ 6 ] [ 13 ]}

يهدف مشروع "لونار فلاشلايت" إلى تحديد وجود أو عدم وجود جليد مائي مكشوف وحالته الفيزيائية، ورسم خريطة لتركيزه على نطاق 1-2 كيلومتر ضمن المناطق المظللة بشكل دائم في القطب الجنوبي للقمر . ^{[ 5 ] [ 15 ] [ 16 ]} ستكون هذه المهمة من أوائل الأقمار الصناعية المكعبة (كيوب سات) التي تصل إلى القمر، وأول مهمة تستخدم أشعة الليزر للبحث عن الجليد المائي. ^{[ 2 ]} يمكن لأي بيانات عن المواد المتطايرة القطبية التي يجمعها "لونار فلاشلايت" أن تضمن تحديد أنسب مواقع الهبوط لمركبة جوالة أكثر تكلفة لإجراء قياسات وتحليلات كيميائية في الموقع . ^{[ 6 ]} ستتحرك المركبة الفضائية إلى مدارها القطبي حول القمر وتستخدم أشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء لتسليط الضوء على المناطق القطبية المظللة، بينما يقيس المطياف الموجود على متنها انعكاس السطح وتكوينه. ^{[ 2 ]} باربرا كوهين من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا هي الباحثة الرئيسية. ^{[ 5 ]}

الحمولة المقترحة على هذا القمر النانوي هي مطياف الأشعة تحت الحمراء ، ويتكون من عدسة، ومقسمات شعاع ثنائية اللون، وكواشف أحادية العنصر متعددة. ويشغل هذا المطياف وحدتين من أصل ست وحدات في هيكل CubeSat ذي 6U . ^{[ 4 ]} أما نظام التحكم في الوضع (XACT-50 من شركة Blue Canyon Technologies)، وأنظمة التحكم ومعالجة البيانات، وأنظمة الطاقة، فستشغل 1.5U؛ بينما سيشغل نظام الاتصالات Iris 0.5U. ^{[ 3 ]}

حمولة "المصباح القمري" مُستمدة من عدة أنظمة سابقة، بما في ذلك نظام INSPIRE (مستكشف المركبات الفضائية النانوية بين الكواكب في بيئة مناسبة) التابع لمختبر الدفع النفاث (JPL)، ومركبة MarCO ( مكعب المريخ الأول )، وخبرة مختبر الدفع النفاث في مجال أجهزة قياس الطيف ، بما في ذلك جهاز رسم خرائط المعادن القمرية (M3). ^{[ 2 ]} سيستخدم هيكل CubeSat من فئة 6U في الغالب مكونات تجارية جاهزة، مثل بطاريات أيونات الليثيوم ، ولوحة المعالج ، وألواح HaWK الشمسية من إنتاج شركة MMA Design LLC، وجهاز تتبع النجوم ، وعجلات رد فعل ثلاثية المحاور للتحكم في الوضع . ^{[ 4 ]} المعالج عبارة عن "معالج متعدد موثوق به من حيث التسامح الإشعاعي". ^{[ 3 ]} سيوفر مختبر الدفع النفاث جهاز الإرسال والاستقبال Iris الذي يوفر التوقيت والملاحة والاتصالات في النطاق X ، ^{[ 4 ]} والذي سيتم رصده بواسطة شبكة الفضاء العميق التابعة لناسا . ^{[ 3 ]}

انطلقت المركبة الفضائية "لونار فلاشلايت" من المرحلة الثانية لصاروخ فالكون 9 بعد حقنها في مدار قمري ، حيث استخدمت مستشعرًا شمسيًا وألواحًا شمسية لتشغيل عجلات التفاعل ثلاثية المحاور . كما احتوت على نظام دفع وتوجيه أحادي الوقود كيميائي، صممه مختبر تصميم أنظمة الفضاء في معهد جورجيا للتكنولوجيا. شغل نظام الدفع حجمًا قدره 3 وحدات، بما في ذلك 2 كجم (4.4 رطل) من الوقود الأحادي AF-M315E (ASCENT)، ^{[ 17 ]} وهو وقود أحادي أقل سمية قائم على مادة HAN، استُخدم بدلاً من الهيدرازين . صُنعت وحدة إدارة الوقود المعقدة باستخدام تقنية التصنيع بالإضافة . ^{[ 17 ] [ 18 ]} احتوى نظام الدفع على أربعة محركات دفع بقوة 100 ملي نيوتن مثبتة على قاعدة المركبة الفضائية، تُغذى بواسطة مضخة تروس كهربائية مصغرة . ^{[ 19 ]} طُوّرت مضخة التروس وصُنعت بواسطة شركة فلايت ووركس. تم تخزين الوقود الأحادي AF-M315E في خزان متوافق منخفض الضغط، وهو أكثر إحكاما وخفة وزن من خزانات الضغط العالي المعتادة لأنظمة الدفع التي تعمل بالضغط . ^{[ 20 ]}  

مدار

كان من المخطط أن تكون هذه المركبة الفضائية الثانية التي تستخدم مدارًا هاليًا شبه مستقيم ، بعد مهمة كابستون . ^{[ 18 ]} اقترح التصميم الأصلي مسارًا يستهدف التحليق بالقرب من القمر عدة مرات، وربما يتضمن مساعدة جاذبية الأرض ؛ وكان من المفترض أن تدخل في مدار قطبي قمري بعد شهر أو شهرين من الإطلاق، اعتمادًا على المسار المختار. ^{[ 4 ]}

رسم متحرك لمصباح قمري - خطة أصلية

حول الأرض

إطار يدور مع القمر - يُرى من الأرض

  مصباح قمري يدوي · الأرض · القمر      

• ماء القمر
• قائمة المهمات إلى القمر

الأقمار الصناعية المكعبة العشرة التي حلقت في مهمة أرتميس 1

• كانت مهمة "الكشف عن الكويكبات القريبة من الأرض" التابعة لناسا مركبة فضائية تعمل بالأشرعة الشمسية وكان من المخطط لها أن تصطدم بكويكب قريب من الأرض (فشل المهمة).
• كانت مهمة BioSentinel مهمة في علم الأحياء الفلكي
• LunIR من شركة لوكهيد مارتن سبيس
• مكعب الثلج القمري ، من جامعة مورهد ستيت
• كيوب سات للجسيمات الشمسية (CuSP)
• جهاز رسم خرائط الهيدروجين القطبي القمري (LunaH-Map)، من تصميم جامعة ولاية أريزونا
• EQUULEUS ، مقدم من الوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي وجامعة طوكيو
• كانت مركبة الهبوط القمرية "أوموتيناشي" ، التي قدمتها وكالة استكشاف الفضاء اليابانية "جاكسا"، (فشلت المهمة).
• ArgoMoon ، من تصميم شركة Argotec وتنسيق وكالة الفضاء الإيطالية (ASI).
• فريق مايلز ، من شركة فلويد آند ريزن ذ.م.م، تامبا، فلوريدا

مهمات الأقمار الصناعية المكعبة الثلاث التي لم يتم تحميلها على أرتميس 1

• كان من المخطط أن تقوم مهمة "المصباح القمري" برسم خريطة للجليد المائي المكشوف على سطح القمر (فشلت المهمة).
• مستكشفو الفضاء القريب من القمر ، جامعة كورنيل ، إيثاكا، نيويورك
• مستكشف الهروب من الأرض (CU-E ³ )، جامعة كولورادو بولدر

• كوهين، باربرا أ.؛ هاين، بول أو.؛ ​​غرينهاغن، بنجامين؛ بيج، ديفيد أ.؛ سيبولد، كالينا؛ بيكر، جون (مارس 2020). "مصباح قمري: إضاءة القطب الجنوبي للقمر". مجلة أنظمة الفضاء والإلكترونيات التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 35 (3): 46-52 . رمز Bibcode : 2020IAESM..35c..46C . doi : 10.1109/MAES.2019.2950746 . hdl : 2060/20160003700 . ISSN 0885-8985 . 
• كراوس، مايكل؛ ثراشر، آفا؛ سوني، بريال؛ سميغو، ليام؛ إسحاق، روبن؛ نولان، جينيفر؛ بليدجر، ميكا؛ لايتسي، إي. غلين؛ ريدي، دبليو. جود؛ كريستيان، جون (يوليو 2024). "لون ستار: تجربة الملاحة البصرية باستخدام مصباح القمر" . مجلة علوم الفضاء . 71 (4) 33. arXiv : 2401.12198 . Bibcode : 2024JAnSc..71...33K . doi : 10.1007/s40295-024-00452-9 . ISSN 2195-0571 . PMC 11249573. PMID 39021366 .