كيف يمكن للمياه على القمر أن تغذي استكشاف الفضاء

حافة حفرة شاكلتون بالقرب من القطب الجنوبي للقمر

حافة حفرة شاكلتون بالقرب من القطب الجنوبي للقمر - موقع للجليد (رصيد الصورة: NASA / GSFC / جامعة ولاية أريزونا)





قال باحثون إن الرواسب الهائلة من الجليد المائي الكامنة في قطبي القمر يمكن استغلالها للمساعدة في تحفيز التوسع الاقتصادي والصناعي المستدام في الفضاء.

يتمتع القطبان القمريان ببيئة فريدة يمكن أن تؤوي جليدًا مائيًا داخل فوهات شديدة البرودة مظللة بشكل دائم. كانت المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية (LRO) التابعة لناسا في المقدمة والمركز في استكشاف هذه المواقع بالرادار - أماكن مثل فوهة شاكلتون ، وهي ميزة تصادم تقع في القطب الجنوبي للقمر.

تتعرض القمم على طول حافة شاكلتون لأشعة الشمس بشكل مستمر تقريبًا ، بينما يظل الجزء الداخلي في الظل إلى الأبد.



أداء فنان لمركبة الاستطلاع المدارية القمرية التابعة لوكالة ناسا على سطح القمر ، مع تثبيت هوائي Mini-RF على اللوحة المواجهة للقمر.

أداء فنان لمركبة الاستطلاع المدارية القمرية التابعة لوكالة ناسا على سطح القمر ، مع تثبيت هوائي Mini-RF على اللوحة المواجهة للقمر.(رصيد الصورة: NASA / GSFC)

قال بول سبوديس ، كبير العلماء في معهد القمر والكواكب في هيوستن: 'لفترة طويلة ، كان النقاش هو ما يجري في شاكلتون'. وهو عضو في فريق مشروع LRO's Miniature Radio Frequency Project ، أو Mini-RF لفترة قصيرة. [أحدث قمر من مسبار ناسا]



ما وجدناه من خلال تحليل انعكاسات شاكلتون هو أنها كانت متسقة مع الجليد. قال سبوديس لموقع ProfoundSpace.org هنا في المؤتمر 43 لعلوم القمر والكواكب الأسبوع الماضي ، إننا نرى ، بشكل فعال ، مادة شفافة للرادار تشبه الجليد.

قال سبوديس إن الجليد ربما يكون كامنًا داخل فوهة البركان.

قال: 'لا أعرف كم هناك'. 'انها ليست ممتلئة تماما بها بأي حال من الأحوال. لكن شاكلتون فوهة بركان مثيرة للاهتمام حقًا ، يبلغ عمقها حوالي 4.5 كيلومترات وقطرها 20 كيلومترًا ، أو حوالي 3 أميال بعمق و 12.5 ميل عرضًا. 'إنها الحفرة العميقة لهذا النطاق الحجمي الذي أعرفه على القمر.'



تُظهر هذه الصورة ذات التردد الراديوي المصغر صورًا بالرادار للقطب الجنوبي للقمر.

تُظهر هذه الصورة ذات التردد الراديوي المصغر صورًا بالرادار للقطب الجنوبي للقمر.(رصيد الصورة: NASA / APL / LPI)

خطوط الأدلة

على مدى السنوات القليلة الماضية ، تضافرت عدة خطوط مختلفة من الأدلة للمساعدة في دعم قضية الماء على القمر.

في عام 2009 ، على سبيل المثال ، أعلن العلماء أن جهازًا تابعًا لوكالة ناسا على متن المركبة الفضائية الهندية Chandrayaan-1 قد عثر على دليل على وجود جزيئات الماء على السطح.

علاوة على ذلك ، يبدو أن مسبار تأثير القمر (MIP) من Chandrayaan-1 قد طار عبر سحابة مائية في الغلاف الجوي أثناء غرق المسبار في عام 2008 إلى سطح القمر ، كما قال سبوديس. وأضاف أن MIP ربما تكون قد لاحظت بالفعل وجود الماء في طريقه للتركيز على 'الفخاخ الباردة' القمرية - فوهات قمرية متجمدة ومظللة بشكل دائم.

كان Spudis هو الباحث الرئيسي في تجربة رادار Chandrayaan-1 التي رسمت خريطة القمر من عام 2008 إلى عام 2009. رسم هذا الرادار التصويري المناطق المظلمة للقطبين ووجد انعكاسات تشخيصية لجليد الماء في الحفر المظللة بشكل دائم. [معرض: قمرنا المتغير]

ثم كانت هناك ملاحظات القمر الصناعي لرصد فوهة البركان واستشعارها (LCROSS) في عام 2009 والتي اكتشفت بخار الماء وجزيئات الجليد التي انطلقت بعد اصطدام مسبار ناسا LCROSS بحفرة كابوس على القمر.

صوّر Mini-RF ، وهو رادار ذو فتحة اصطناعية على متن المركبة المدارية Lunar Reconnaissance Orbiter ، التابع لناسا ، فوهة يحتمل أن تكون غنية بالجليد بالقرب من القطب الشمالي للقمر. تقع هذه الحفرة المظللة بشكل دائم على أرضية الحفرة الأكبر والأكثر تدهورًا Rozhdestvensky. مع عدم وجود ضوء الشمس لتدفئة أرضية الفوهة وجدرانها ، يمكن أن يتجمع الجليد الذي يتم إحضاره إلى القمر عن طريق المذنبات أو يتشكل من خلال التفاعلات مع الرياح الشمسية هنا.

صوّر Mini-RF ، وهو رادار ذو فتحة اصطناعية على متن المركبة المدارية Lunar Reconnaissance Orbiter ، التابع لناسا ، فوهة يحتمل أن تكون غنية بالجليد بالقرب من القطب الشمالي للقمر. تقع هذه الحفرة المظللة بشكل دائم على أرضية الحفرة الأكبر والأكثر تدهورًا Rozhdestvensky. مع عدم وجود ضوء الشمس لتدفئة أرضية الفوهة وجدرانها ، يمكن أن يتجمع الجليد الذي يتم إحضاره إلى القمر عن طريق المذنبات أو يتشكل من خلال التفاعلات مع الرياح الشمسية هنا.(رصيد الصورة: NASA / APL / LPI)

البنية التحتية للفضاء

في القطب الشمالي للقمر ، قال Spudis إن الحد الأدنى لتقدير كمية الجليد الموجود هناك - كما تم الحصول عليه من بيانات Mini-RF وحدها - هو 600 مليون طن متري.

قال سبوديس: 'إذا قمت بتحويل ذلك إلى هيدروجين سائل وأكسجين سائل لإطلاق صاروخ… فهذا يعادل إطلاق مكوك فضاء كل يوم لمدة 2200 عام'. 'وهذا بالضبط ما يمكننا رؤيته. أعتقد أن المبلغ الفعلي أكبر من ذلك على الأقل. لذلك هناك الكثير من الماء. الماء هناك. يمكننا استخدامه في الواقع لتمهيد البنية التحتية للرحلات الفضائية. هذه هي الأهمية الحقيقية '.

بول سبوديس - حول حالة الجليد المائي على القمر.

بول سبوديس - حول حالة الجليد المائي على القمر.(رصيد الصورة: بول سبوديس)

وأضاف سبوديس أن قمر الأرض يحتوي على المواد والموارد اللازمة لإنشاء نظام نقل فضائي دائم وقابل لإعادة الاستخدام وقابل للتوسيع.

التلميحات الأخيرة من مركبة Messenger الفضائية التابعة لناسا من الجليد في مناطق الظل الدائم على عطارد المشمس يساعد في دعم نظرية القمر الفاتر.

قال سبوديس: 'بالنسبة لعطارد ، فإن وجود الجليد في هذين القطبين يكرر العمليات التي يمكن أن تتراكم وتحبس المياه في مناطق مظلمة بشكل دائم'. 'إنه لا يتحدث إلى القمر في حد ذاته ، لكنه يضيف مصداقية لفكرة أننا نفسر البيانات القمرية بشكل صحيح.'

حالة المصيدة الباردة

لمزيد من بناء حالة 'المصيدة الباردة' للجليد على القمر ، دخل فريق Mini-RF التابع لـ LRO في شراكة مع تلسكوب Arecibo الراديوي الذي يشع بالرادار في بورتوريكو.

بينما فشل جهاز إرسال Mini-RF الخاص بـ LRO ، لا يزال بإمكان الجهاز استقبال الإشارات. في لقطات اختبارية العام الماضي وعملية جمع بيانات حديثة ، قام أريسيبو بإغراق القمر في أشعة الرادار. استمع ترس Mini-RF لتلك النبضات المرسلة المنعكسة عن سطح القمر لبناء شريط صورة.

هذه التقنية تسمى مراقبة الرادار ثنائي الاتجاه. يتم تحليل البيانات من قبل متخصصين في مختبرات سانديا الوطنية ، وهي منشأة تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية في نيو مكسيكو.

قال Spudis أنه بالنظر إلى الضوء الأخضر والتمويل لمهمة LRO الممتدة ، يمكن القيام بحملة من عمليات جمع البيانات الثابتة.

وفقًا لـ Ben Bussey ، كبير العلماء في مختبر الفيزياء التطبيقية في لوريل ، ميريلاند ، يمكن لفريق Mini-RF الحصول على قياسات رادار ثنائية السكون تختبر الفرضية القائلة بأن المناطق المظللة بشكل دائم بالقرب من أقطاب القمر تحتوي على جليد مائي.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام هذه القياسات لدراسات تكوين وبنية رواسب الحمم البركانية ، ومقذوف الصدمات والذوبان ، والثرى القمري ، أوضح بوسي وزملاؤه في اجتماع الأسبوع الماضي.

وأشار بوسي وزملاؤه إلى أن هذه البيانات ستوفر دليلاً جديدًا فريدًا لتحديد ما إذا كانت الفوهات القطبية للقمر تحتوي على جليد. وقالوا إن ما تم إثباته حتى الآن هو وضع أداة جديد تمامًا ، قادر على إثارة علم مختلف تمامًا.

لم يتم القيام بذلك من قبل بالنسبة للكواكب الأخرى ، وسيوفر معلومات عن الجليد القطبي وخشونة سطح القمر وخصائص أخرى ، حسبما أفاد بوسي وزملاؤه.

كان ليونارد ديفيد يقدم تقارير عن صناعة الفضاء لأكثر من خمسة عقود. وهو حائز على جائزة National Space Club Press للعام الماضي ورئيس تحرير سابق لمجلتي Ad Astra و Space World التابعتين لجمعية الفضاء الوطنية. لقد كتب لموقع ProfoundSpace.org منذ 1999.