Elindult a legmodernebb Hold-szonda, érkezés a Holdhoz kedden

A terveknek megfelelően csütörtök este, közép-európai idő szerint 23.32-kor elindult a Lunar Reconnaissance Orbiter-űrszonda (LRO), amely minden korábbi űreszköznél részletesebben fogja tanulmányozni égi kísérőnket. A küldetés része egy becsapódó egység is (LCROSS), amely a Hold déli sarkvidékének egyik, talán vízjeget tartalmazó kráterében végzi.

A Lunar Reconnaissance Orbiter-űrszonda (LRO) a NASA-nak a Holdat vizsgáló küldetése. Mint arról korábban beszámoltunk, a küldetés célja olyan információk gyűjtése, amelyek a tervezett emberes holdutazás előkészítéséhez szükségesek. Az űreszköz mérései alapján kívánják a leendő holdbázis helyszínét kiválasztani, és a közelben felhasználható erőforrásokat feltérképezni a szakemberek.

Az LRO fontos feladata továbbá a sugárzási környezet vizsgálata - egyelőre ugyanis nem tudni, miként viselkedik az emberi szervezet, ha hónapokon keresztül a Föld magnetoszféráján (mágneses védőpajzsán) kívül tartózkodik.

A programhoz egy további küldetést is kapcsoltak, amelyet LCROSS-nak (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite, azaz holdkráter megfigyelő műhold) neveztek el. Utóbbi két egységből áll: az egész rendszert indító hordozórakéta Centaur típusú utolsó fokozatából, valamint az SSC (Shepherding Spacecraft) műholdból.

A becsapódó egységek

Az LRO és a LCROSS rendszert egy Atlas típusú hordozórakéta indítja. A fő egység (az LRO) egy órával a start után leválik, majd közel négy nap alatt éri el a Holdat. A LCROSS rendszer SSC műholdja és a szintén becsapódó utolsó rakétafokozat az LRO-tól eltérő pályára áll. Igen meredek, a Holdnak a Föld körüli pályasíkjára közel merőleges útvonalon haladnak majd, hogy meredek szögben tudják eltalálni 85 nap múlva a megcélzott sarkvidéki krátert.

A két becsapódó egység mozgása a Föld-Hold rendszerben (NASA)

A becsapódást közelről figyelő, majd szintén a Holdnak ütköző 700 kilogrammos SSC egység az LRO-nál sokkal olcsóbb, gyorsan összeállított, viszonylag egyszerű űreszköz, amely az alábbi műszerekkel vizsgálja az előtte 10 perccel becsapódó rakétafokozat kiváltotta jelenséget.

• Vizuális kamera (Visual Camera): a robbanási felhő megfigyelésére és a benne lévő szemcsék optikai tulajdonságának tanulmányozására.
• Közeli infravörös kamerák (Near Infrared Cameras): 0,9 és 1,7 mikrométer közötti tartományban vizsgálják a felhőt és annak vízgőztartalmát.
• Közép infravörös kamerák (Mid Infrafred Cameras): 6,0 és 13,5 mikrométer közötti tartományban vizsgálják a felhő változásait és próbálják megörökíteni a becsapódáskor keletkezett krátert.
• Vizuális spektrométer (Visual Spectrometer): 263 és 650 nanométer közötti tartományban elemzi a felhőt, a vízgőzmolekulák emisszióját, valamint azok lebomlását.
• Közeli infravörös spektrométerek (Near Infrred Spectrometers): 1,2 és 2,4 mikrométer közötti tartományban keresik a felhőben a H₂O és a különféle szemcsék nyomait.
• Luminencia fotométer (Total Luminence Photometer): 425 és 1000 nanométer közötti tartományban vizsgálja a becsapódás felvillanását és annak halványodási ütemét.

Az ütközés forgatókönyve

A Hold felszínének elérése előtt közel 9 órával válik le az SSC műhold a Centaur rakétafokozatról. Ezt követően az SSC egység mintegy 50 méter/másodperccel csökkenti a sebességét, amelynek eredményként a becsapódó rakétafokozat után 10 perccel éri el Holdat, miközben mérési eredményeit azonnal továbbítja.

Áttekintés a programról (NASA)

A hordozórakéta utolsó fokozata közel 2000 kilogrammos test, amely 2,5 kilométer/másodperc sebességgel, viszonylag meredeken, 75 fokos szögben ütközik a felszínnek. A robbanás eredményeként a becslések alapján egy közel 30 méter átmérőjű és 5 méter mély kráter keletkezik, míg a később becsapódó SSC egység kisebb, 16-20 méter átmérőjű és 3-4 méter mély krátert üt.

A Centaur fokozat becsapódásakor 600-1000, az SSC felrobbanása révén közel 300 tonna anyag lökődhet ki a Hold felszínéről. Az ütközéskor felszabaduló energia nagyobb lesz, mint a korábbi Hold-szondák becsapódása alkalmával, és az utolsó fokozat robbanása pillanatában bekövetkező rövid felvillanást az SSC egység megörökítheti.

Egy közel 30 méteres kráter (jobbra), amelyet az Apollo-11 expedíció során fotóztak le. Nagyjából ekkora mélyedést hoz létre majd a Centaur rakétafokozat felrobbanása (NASA)

Ha a kirepülő anyagban vízjég is lesz, az a szemcseméret és szerkezet függvényében gyorsan szublimálni fog a napsugárzástól. A táguló felhő a robbanás után közel 40 másodperccel éri el az egy ívmásodperc szögátmérőt a Földről nézve, amely a földfelszíni távcsövek felbontóképességének határához közeli érték. A földi megfigyelés sikerét elsősorban a felhő fényessége az általa visszavert napfény intenzitása fogja meghatározni.

Egy labda méretű meteorikus test becsapódásakor megfigyelt felvillanás a Holdon. Nagyjából ekkora energia szabadul fel a kisebb, SSC egység ütközésekor (MSFC, Heather McNamara, Danielle Moser)

Összehangolt megfigyelések

Az LRO fő egysége és az SSC műhold kissé eltérő irányból, eltérő szög alatt figyelik a becsapódást. Emellett földi távcsövek, valamint a bolygónk körül keringő Chandra-röntgenteleszkóp is tanulmányozzák az eseményt, ahol a kirepülő részecskék nagyságát, a róluk visszavert sugárzás jellemzőit, valamint a forró anyag által kibocsátott sugárzást tanulmányozzák. Később a keletkezett krátert, a kidobott törmelékanyagot is tüzetes megfigyelés alá vetik. Mivel a robbanásra a sarkvidéki, sötét aljzatú kráterek térségében kerül sor, a becsapódás felvillanása a Földről közvetlenül nem lesz megfigyelhető, csak a robbanás felhőjéről visszavert napfény.

A becsapódás során fellépő folyamatok és azok idő-, valamint jellegzetes méretskálája abban az esetben, ha a kirepülő anyag vízjeget is tartalmaz (NASA)

A becslések alapján a robbanás felhőjéről visszavert napfény közepes távcsövekkel, műszerekkel is látható lesz rövid ideig, ennek megfelelően a műkedvelők is megpillanthatják azt. A robbanásra a tervek alapján október 8-án délelőtt kerül sor.