VIPERA (rover)

Astromobile lunare VIPER
Descrizione di questa immagine, commentata anche di seguito Impressione d'artista. Dati generali
Organizzazione NASA
Costruttore Centro spaziale Lyndon B. Johnson
Campo Analisi delle risorse idriche della Luna
Tipo di missione Astromobile
Stato In sviluppo
Lanciare fine del 2023
Tutta la vita 100 giorni terrestri
Caratteristiche tecniche
Messa al lancio circa 430 kg
Fonte di energia Pannelli solari
Energia elettrica 450 Watt
Sito di atterraggio
Posizione Polo Sud della Luna
Strumenti principali
TRIDENTE Trapano
Msolo Spettrometro di massa
NIRVSS Spettrometro nel vicino infrarosso
NSS spettrometro di neutroni

VIPER ( Volatiles Investigating Polar Exploration Rover ) è una missione spaziale sviluppata dall'agenzia spaziale americana , la NASA, che dovrebbe far cadere un'astromobile (rover) sulla superficie della Luna nel 2023. Lo scopo di questa missione è misurare la distribuzione in situ verticale e orizzontale, nonché le caratteristiche fisiche del ghiaccio d'acqua e di altri volatili presenti nelle regioni del polo sud della Luna dove la temperatura è sufficientemente bassa da consentire l'immagazzinamento su una scala temporale geologica. L'acqua gioca un ruolo centrale nelle missioni di esplorazione della Luna da parte di equipaggi di astronauti programmate nell'ambito del Programma Artemis . Infatti, può fornire i materiali di consumo necessari - ossigeno, acqua potabile e propellenti - grazie alle tecnologie di utilizzo delle risorse in situ . VIPER si propone di raccogliere dati per verificare che le caratteristiche dei bacini idrici ne consentano lo sfruttamento in condizioni economicamente accettabili.

VIPER è studiare la superficie e lo strato superficiale di diverse regioni della Luna rappresentative dei diversi tipi di terreno in cui è immagazzinata l'acqua ghiacciata. A tal fine, deve effettuare misurazioni superficiali su parte della superficie di questi siti e prelevare campioni di suolo fino a un metro di profondità utilizzando un trapano e analizzarne la composizione utilizzando i suoi spettrometri determinando le principali caratteristiche del suolo (temperatura , durezza, ...). Durante la sua missione della durata di quattro mesi lunari, il rover deve percorrere una decina di chilometri.

Il rover sviluppato dal Lyndon B. Johnson Space Center della NASA sarà depositato sul suolo lunare da un lander sviluppato dalla società Astrobotic Technology . Con una massa di 430 chilogrammi, è alimentato con energia da pannelli solari . Il suo carico utile include una perforatrice che preleva carote di terreno e tre strumenti per rilevare elementi volatili e analizzare il prodotto della perforazione.

Contesto

Una luna non così secca

La Luna è stata a lungo considerata una stella completamente priva di acqua (acqua presente <100 parti per milione). Una serie di scoperte fatte tra il 2008 e il 2010 ha portato a una revisione completa di questa ipotesi. L'acqua e gli elementi volatili vengono rilevati nei vetri vulcanici. L' impattatore LCROSS rileva la presenza di acqua nelle regioni della Luna che sono perennemente in ombra. Quest'acqua ha potenzialmente tre origini:

Ghiaccio d'acqua ai poli della luna

L'asse di rotazione della Luna è praticamente perpendicolare al piano dell'eclittica (alla direzione del Sole): la sua inclinazione è di soli 1,5° mentre l'asse dei poli terrestri è inclinato di 23,5°. Di conseguenza, la radiazione solare è sempre radente nelle regioni polari del nostro satellite e i rilievi creano zone permanentemente in ombra (soprattutto i fondi dei crateri) in cui la temperatura rimane al di sotto di 0°C. Il polo sud della Luna è caratterizzato da rilievi particolarmente importanti ( Polo Sud-Bacino di Aitken ) che moltiplicano i siti situati in ombra perpetua.

L'acqua viene regolarmente portata sulla superficie della Luna da asteroidi e comete che si schiantano contro di essa, ma non può essere conservata. Infatti durante il giorno lunare la temperatura superficiale supera i 100  °C . Il ghiaccio d'acqua si carbonizza e poi fugge nello spazio interplanetario. Tuttavia la navicella spaziale NASA Lunar Prospector , lanciata nel 1999, rileva tracce di idrogeno che indicano la presenza di acqua sul fondo di crateri posti ai poli, che hanno la caratteristica di non essere mai illuminati dal sole . Infatti, sul fondo di alcuni di questi crateri, la temperatura è costantemente al di sotto dei 100 Kelvin , il che impedisce al ghiaccio d'acqua di evaporare e sublimarsi . Lo spettrografo lontano ultravioletto LAMP ( Lyman Alpha Mapping Project ) a bordo dell'orbiter lunare NASA LRO , lanciato nel 2009, sembra indicare la presenza dall'1 al 2% di ghiaccio d'acqua sulla superficie al fondo dei crateri di impatto quando gli scienziati si aspettavano esso, a causa del bombardamento del vento solare, persisterebbe solo al di sotto della superficie. Analisi del materiale espulso prodotta dalla LCROSS urto (lanciato con LRO) indica che il ghiaccio viene miscelato con la regolite e rappresenta solo il 4 al 5% della massa totale. Tuttavia, non si può escludere che ci siano blocchi di ghiaccio puro. Tuttavia, per ragioni non chiaramente stabilite, c'è molto meno ghiaccio d'acqua sulla superficie della Luna che sulla superficie di Mercurio, che è un pianeta più piccolo e molto più caldo. Gli strumenti della sonda spaziale MESSENGER posta in orbita attorno a questo pianeta hanno stabilito che sulla sua superficie c'è 40 volte più ghiaccio d'acqua che su quella della Luna.

I modelli stimano la massa di ghiaccio d'acqua presente sulla superficie della Luna a livello dei poli a un miliardo di tonnellate, di cui 735 milioni di tonnellate al Polo Sud e 342 milioni di tonnellate al Polo Nord. L'acqua è concentrata principalmente sul fondo dei crateri. Al Polo Sud, il cratere Shoemaker conterrebbe 328 milioni di tonnellate, Cabeus 163 milioni di tonnellate e Haworth 142 milioni di tonnellate. Al Polo Nord, caratterizzato da rilievi meno significativi, il cratere Plasket conterrebbe 75 milioni di tonnellate. Sempre secondo i modelli, il ghiaccio d'acqua è indubbiamente assente dagli strati superficiali e la sua proporzione sarebbe compresa tra lo 0,015 e il 5%. L'acqua si è gradualmente accumulata negli ultimi due miliardi di anni, il tempo necessario per accumularsi nelle trappole fredde formate dai crateri.

posta in gioco

L'acqua è una risorsa preziosa per le future missioni con equipaggio che verrebbero inviate sulla superficie della Luna. Consente, utilizzando tecnologie per l' utilizzo delle risorse in situ, di rinnovare i materiali di consumo di una missione - ossigeno, acqua per il consumo, carburante per motori a razzo - e quindi di prevedere missioni a lungo termine se non permanenti. Ma le osservazioni fatte finora solo dall'orbita non ci permettono di sapere in quale forma sia presente l'acqua (proporzione, associazione chimica, ecc.) il che non ci permette di determinare come possa essere sfruttata. Diverse nazioni spaziali stanno pianificando di inviare una missione per condurre uno studio in situ.

Il progetto Resource Prospector

Nel 2017, in un contesto generale tornato ad essere favorevole all'esplorazione della Luna , la NASA ha lanciato un progetto di rover (rover) lunare il cui obiettivo è studiare l'acqua ghiacciata presente nei crateri polari sud. Secondo i dati raccolti dall'orbita, l'acqua è più abbondante lì che al Polo Nord. Il rover Resource Prospector ha un trapano e due strumenti principali: il rivelatore di neutroni NSS ( Neutron Spectrometer Subsystem ) e uno spettrometro a infrarossi NIVSS ( quasi-volatile infrarossi spectrometer ) . Le carote di terreno campionate vengono poste in un forno OVEN ( Oxygen and Volatile Extraction Node ) che consente il rilascio di sostanze volatili che vengono analizzate dallo strumento LAVA ( Lunar Advanced Volatile Analysis ). Il rover con una massa stimata di 300  kg viene posizionato sul suolo lunare da un lander . Il tutto rappresenta una massa di lancio di 5 tonnellate. L'energia è fornita da un pannello solare verticale (per compensare la bassa elevazione del Sole) e la durata della missione è inferiore a un giorno solare. Il progetto è stato proposto in risposta a un invito a presentare proposte del programma Discovery (missioni di esplorazione del sistema solare a basso costo) ma non è stato selezionato.

Il programma Artemis

Il programma Artemis voluto dal presidente Trump e il cui obiettivo è portare un equipaggio sulla superficie della Luna entro il 2024, riattiva il progetto del rover. L'obiettivo del progetto è creare un'installazione semipermanente al Polo Sud della Luna per beneficiare delle risorse idriche e contribuire alla fattibilità del progetto. Lo sviluppo di una versione più leggera e meno costosa di Resource Prospector (abbandono degli strumenti FORNO e LAVA) è stato deciso alla fine delottobre 2019dalla NASA. La futura macchina, battezzata VIPER, sarà la prima astromobile della NASA depositata sulla superficie della Luna (mentre l'agenzia spaziale americana ne ha già depositate quattro sulla superficie di Marte). VIPER sarà il quinto rover lunare automatizzato dopo i due Lunokhod sovietici e i due Chang'e cinesi.

Obiettivi scientifici della missione

I due obiettivi principali della missione sono:

Limiti delle misurazioni prese dall'orbita

Per poter valutare la sfruttabilità delle risorse idriche presenti nelle regioni polari è necessario conoscerne meglio la distribuzione e le caratteristiche fisiche. Infatti, la presenza e l'abbondanza di acqua sono state misurate indirettamente da strumenti installati su satelliti orbitanti. Le misurazioni effettuate non consentono una determinazione precisa della distribuzione orizzontale e verticale del ghiaccio d'acqua e della sua struttura fisica. Per poterlo utilizzare, la concentrazione di ghiaccio d'acqua deve essere almeno del 5-10%. L'obiettivo della missione è misurare queste concentrazioni quando superano il 2% e valutare le concentrazioni superiori al 5% dei volatili che potrebbero anche essere sfruttati o costituire una fonte di problemi come idrogeno , solfuro di idrogeno , metano , anidride carbonica e monossido di carbonio .

I numerosi impatti di micrometeoriti che penetrano negli strati superficiali della regolite fino a un metro di profondità hanno senza dubbio eliminato in parte, a seconda dei modelli, l'acqua presente nei primi 10-20 centimetri. Misurando in loco la distribuzione verticale delle concentrazioni d'acqua si potrà interpretare al meglio le misurazioni effettuate dall'orbita e determinare se la quantità di materiali da movimentare per ottenere l'acqua è compatibile con i modelli economici.

Preclassificazione dei terreni in base al loro potenziale idrico

Per effettuare queste valutazioni sul campo, una mappa delle zone in cui la temperatura consente la conservazione del ghiaccio d'acqua (ISR o Ice Stability Regions ) a scala geologica (evaporazione/sublimazione inferiore a 1 millimetro in un periodo di un miliardo di anni) è stato completato. Ha permesso di classificare la terra al Polo Sud in quattro categorie:

Obiettivi primari

I quattro obiettivi primari, che condizionano il successo della missione, sono:

  1. Misurazione alla superficie della regione polare della Luna dello stato fisico e dell'abbondanza di elementi volatili compreso l'idrogeno compresa l'acqua, quando la sua concentrazione supera il 2%, e idrogeno , solfuro , idrogeno , metano , anidride carbonica e monossido di carbonio quando la loro concentrazione supera il 5% . La misurazione della distribuzione laterale deve essere effettuata ogni decimetro.
  2. Misura negli strati superficiali del suolo con incrementi di 10 centimetri fino ad una profondità di 80 centimetri della quantità di sostanze volatili che trasportano idrogeno quando la loro concentrazione supera lo 0,5% (in equivalente idrogeno in acqua).
  3. Caratterizzare gli elementi volatili nei quattro tipi di terreno (acque superficiali, bassi, profondi, assenti nel primo metro).
  4. Definire il contesto geologico in ciascuna delle regioni studiate misurando le temperature della superficie e del sottosuolo e determinando le caratteristiche mineralogiche e meccaniche della regolite lunare.

Obiettivi secondari

Selezione del sito lunare

Diversi siti situati vicino al Polo Sud della Luna sono stati valutati per la missione VIPER. Tre dei siti sono stati studiati in modo più dettagliato. Per ciascuno di essi è stato stabilito un modello digitale del terreno dai dati raccolti dagli orbiter lunari. Questi modelli sono stati utilizzati per calcolare i parametri che giocano un ruolo critico nella missione come i periodi di illuminazione dei pannelli solari e quelli durante i quali è possibile stabilire una comunicazione diretta con la Terra. Questi modelli hanno anche permesso di stimare la temperatura in superficie e negli strati superficiali del sottosuolo, nonché la pendenza del terreno. Questi dati e l'inventario dei pericoli e degli ostacoli sono stati utilizzati per definire il percorso del rover. Il percorso è definito in modo da includere punti (denominati Safe Heaven ) in cui i periodi di oscurità non superano le 70 ore (tempo massimo di sopravvivenza del rover in modalità ibernazione). I siti oggetto di uno studio più approfondito sono stati denominati Nobile , Haworth e Shoemaker . A Nobile, la concentrazione di aree scientificamente interessanti permette di raggiungere gli obiettivi della missione dopo due giorni lunari . Gli obiettivi vengono raggiunti negli altri due siti alla fine del terzo o quarto giorno lunare. Il sito prescelto deve essere scelto almeno due mesi prima della revisione critica del progetto della sonda spaziale.

Sviluppo del progetto

Il progetto VIPER è gestito all'interno della NASA dal Lyndon B. Johnson Space Center ( Houston , Texas ) che è anche responsabile della progettazione e dell'assemblaggio del rover. Il centro di ricerca Ames (California) della NASA sta sviluppando due dei tre strumenti. Il trapano è fornito dalla società Honeybee Robotics con sede ad Altadena , California ). Infine, la società Astrobotic Technology di Pittsburgh ( Pennsylvania ) è stata selezionata nel giugno 2020 nell'ambito del programma Commercial Lunar Payload Services (CLPS) per sviluppare la macchina responsabile del deposito di VIPER sul suolo lunare. Il lander Griffin può far cadere un carico di 475 chilogrammi sulla luna con una precisione di atterraggio di 100 metri. La macchina ha cinque motori principali a razzo e 12 motori responsabili del controllo dell'assetto . Ha sulla sua parte superiore due serie di rampe dispiegabili che consentono di scaricare il rover sia nella parte anteriore che posteriore.

La NASA ha iniziato lo sviluppo della trivella TRIDENT nel 2016 affidandone la progettazione e la costruzione a Honeybee Robotics nell'ambito del suo programma Small Business Innovative Research (SBIR). L'assieme formato dal trapano e dallo spettrometro MSOLO (denominato PRIME-1) viene testato presso il centro di ricerca Glene nel 2019. Nell'autunno del 2020 viene aggiunto un radiatore destinato a stabilizzare la temperatura di MSOLO.

Nel marzo 2021, Astrobotic Technology ha fornito al Johnson Center un modello della parte superiore del lander Griffin in modo da poter testare le operazioni di atterraggio del rover sulla superficie lunare. Lo stesso mese è stata inaugurata al centro una camera bianca con una superficie di quasi 100 m² per il montaggio del rover. Un mock-up deve essere prima prodotto entro tre mesi prima dell'assemblaggio del modello di volo che avrà luogo nell'estate del 2022.

Caratteristiche tecniche

Un ambiente restrittivo

Il Polo Sud della Luna , meta della missione, costituisce un ambiente difficile che grava pesantemente sulla progettazione del rover. :

Astromobile

VIPER è il primo rover lunare della NASA. È progettato per tenere conto della rapida evoluzione dell'ambiente lunare (alternanza giorno/notte) e della necessità di condurre rapidamente le operazioni (durata della vita limitata). Il suo costo di sviluppo è molto più basso delle sue controparti marziane (Curiosità, Perseveranza) ma l'assunzione di rischi (probabilità di fallimento) è maggiore. Il rover è progettato per essere azionato dalla Terra (navigazione, scienza) quasi in tempo reale.

VIPER è una macchina di circa 430 chilogrammi alta 2,5 metri per una lunghezza e una larghezza di 1,5 metri. È dotato di quattro ruote ed è progettato per percorrere almeno 20 chilometri sulla superficie della Luna. L'energia è fornita da tre pannelli solari in posizione verticale (sui lati e sul retro del rover) per ottimizzare l'utilizzo della radiazione solare che è radente nelle regioni polari. Con una superficie totale di 1 m², forniscono un massimo di 450 Watt. L'energia è immagazzinata in batterie che consentono al rover di sopravvivere per 96 ore quando il sole non illumina più le celle solari. Per circolare tra i crateri su un terreno sia in pendenza che di consistenza molto fine senza incastrarsi, la macchina utilizza un normale livello di rotolamento. Può sollevare indipendentemente ciascuna delle sue ruote per rilasciarle. Ciascuno può essere guidato in modo indipendente e dispone di sospensioni attive. Ciò consente a VIPER di spostarsi lateralmente o in diagonale mantenendo fisso il suo orientamento, il che gli consente sia di puntare costantemente verso il suo obiettivo scientifico sia di ottimizzare l'esposizione dei pannelli solari. La velocità massima è di 20 centimetri al secondo (0,8 km/h) ma questa velocità viene abbassata a 0,4 10 cm/s per implementare gli strumenti. Per la navigazione e la ricerca VIPER è dotato di telecamere. Per circolare nelle zone dove c'è una notte permanente dispone di proiettori progettati per funzionare con le telecamere nelle condizioni estreme delle regioni polari della Luna caratterizzate dal freddo e dall'oscurità. Il rover è comandato a distanza da un operatore sulla Terra: nel caso più comune, quest'ultimo sposta VIPER in avanti da 4 a 8 metri quindi esamina le foto del terreno scattate al termine di questo avanzamento per decidere la mossa successiva. Le informazioni vengono scambiate con i controllori di terra utilizzando un trasmettitore in banda X che trasmette direttamente alla Terra, un'antenna parabolica ad alto guadagno consente un flusso di 230 kilobit al secondo. Delle antenne omnidirezionali possono essere utilizzate per comunicare con una portata di 2 kilobit al secondo. Sulla Terra, la NASA comunica con VIPER tramite le antenne paraboliche di 34 metri di diametro del Deep Space Network della NASA situate a Canberra, Goldstone e Madrid. L'avionica è basata su un processore RAD 750 e SP0. Il software di navigazione è in parte a bordo e in parte installato nel centro di controllo.

Sistema di navigazione

Il sistema di navigazione consente agli operatori di osservare l'ambiente lunare, determinare la posizione assoluta e relativa del rover ed evitare ostacoli e pericoli. Per esigenze di navigazione, il rover dispone di diverse telecamere. Una coppia di telecamere di navigazione (NavCam) è montata su una piattaforma inclinabile e rotante situata nella parte superiore di un albero. Forniscono viste a 360 gradi del terreno a una distanza intermedia e lontana. Le due telecamere hanno ciascuna un campo visivo di 70 gradi e dispongono di un rilevatore monocromatico con una risoluzione di 2048 x 2048 pixel . La risoluzione spaziale delle immagini è di 0,5 centimetri a 10 metri di distanza. Quattro videocamere HazCam monocromatiche sono montate su tutti e quattro i lati dello chassis per evitare ostacoli e pericoli nelle immediate vicinanze. Consentono inoltre di misurare l'affondamento delle ruote in terreni morbidi. Inoltre, una coppia di telecamere monocromatiche AftCam sono fissate sul retro e hanno il ruolo di riempire l'angolo cieco creato dai pannelli solari e dal radiatore. Le telecamere AftCam e Hazcam hanno un campo visivo orizzontale di 110 gradi. La loro risoluzione spaziale è di 2048 x 2048 pixel. Tutte le telecamere funzionano con filtri stretti la cui banda spettrale corrisponde alla luce diffusa dai proiettori. Il rover ha due proiettori a fascio stretto a lungo raggio, ciascuno associato a una delle telecamere Navcam. La loro potenza totale è di 500 Watt. Sei faretti a focale corta con una potenza unitaria di 60 Watt illuminano le immediate vicinanze del telaio fornendo una copertura a 360 gradi. L' unità di inerzia e lo star finder forniscono i dati per localizzare il rover, determinarne l'orientamento ei suoi movimenti sui tre assi. Lo star finder è orientato verso lo zenit per evitare il Sole mentre l'unità inerziale si trova al centro di massa del rover.

Tridente trapano

Per raggiungere i suoi obiettivi, il rover ha una trivella TRIDENT ( The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain ) che è responsabile di portare i nuclei del suolo ricchi di elementi volatili fino a una profondità di 1 metro. La composizione dei materiali estratti viene quindi determinata da due spettrometri. TRIDENT è un trapano rotante ea percussione. Nella percussione ogni colpo ha un'energia di due joule e viene ripetuto 972 volte al minuto. La velocità di rotazione è di 120 giri al minuto. Il trapano ha una massa di 20  kg senza contare il cablaggio e l'avionica che rappresenta 5,4 chilogrammi. Il trapano è memorizzato in un volume, le cui dimensioni sono 20,6 × 33,3 × 168 centimetri. A seconda della modalità di foratura, consuma tra 20 e 175 watt. Per ridurre i rischi legati alle variazioni di temperatura, all'incastro della coclea nel terreno e riducendo la quantità di energia necessaria, la perforatrice scava il terreno con incrementi di 10 centimetri di lunghezza, riportando di volta in volta il terreno prelevato. La velocità di penetrazione della coclea e l'energia consumata servono anche per misurare la resistenza del terreno e per determinare insieme alle misurazioni di altri strumenti la natura fisica del ghiaccio (si tratta di regolite mista a ghiaccio o di ghiaccio cementato da granuli di regolite?). TRIDENT include una resistenza di riscaldamento da 40 Watt e due sensori di temperatura (il primo posizionato alla testa della coclea, il secondo 20 centimetri più in alto). Le misurazioni di questi sensori verranno utilizzate per determinare il flusso di calore dal nucleo lunare.

Strumenti scientifici

Il terreno e i campioni vengono analizzati da tre spettrometri  : lo spettrometro di neutroni NSS, lo spettrometro nel vicino infrarosso NIRVSS e lo spettrometro di massa MSOLO:

Spettrometro per neutroni NSS

Lo spettrometro di neutroni NSS ( Neutron Spectrometer System ) viene utilizzato durante i movimenti del rover per rilevare materiali ricchi di idrogeno e partecipare così alla selezione dei siti da studiare in dettaglio. Lo strumento viene utilizzato anche per mappare i depositi di ghiaccio d'acqua. Il sensore dello strumento è fissato alla parte anteriore del rover. È costituito da tubi riempiti con elio-3 progettati per rilevare neutroni di origine termica epitermica . Lo strumento è dimensionato in modo tale da rilevare la presenza di idrogeno nel terreno, purché quest'ultimo rappresenti almeno lo 0,5% della sua massa e che il rover si muova ad una velocità inferiore o uguale a 10 centimetri al secondo. La precisione assoluta va dal 5 al 10%. La massa di NSS è di 1,9 kg e consuma 1,6 Watt. Lo strumento è stato sviluppato dall'Ames Space Center della NASA . .

Spettrometro di massa Msolo

Lo spettrometro di massa MSolo ( Mass Spectrometer Observing Lunar Observations ) è una versione modificata di uno strumento venduto dalla società Inficon. Msolo viene utilizzato durante il movimento del rover per identificare i luoghi ricchi di idrogeno (e quindi di ghiaccio d'acqua) di interesse da studiare. Contribuisce poi all'analisi dei campioni prelevati dal trapano. MSolo può misurare elementi chimici con massa atomica inferiore a 100 (soprattutto idrogeno , elio , monossido di carbonio , anidride carbonica , metano , idrogeno solforato , anidride solforosa , ...) e misurare l'abbondanza di acqua. Lo strumento permette di determinare l'origine del ghiaccio d'acqua misurando il rapporto deuterio /idrogeno (20 ppm ==> origine protosolare, 200 ppm ==> origine cometaria). La risoluzione di MSolo è di 15 ppm con un intervallo di confidenza del 95%. MSolo comprende una cavità di Faraday (pressione parziale minima rilevabile: 1,5 10 -12 torr ) e un moltiplicatore di elettroni (pressione parziale minima rilevabile: 2 10 -15 torr). Lo strumento è stato adattato dal Kennedy Space Center per consentirgli di operare nell'ambiente spaziale. È stata sviluppata un'interfaccia per consentire gli scambi con il sistema di comunicazione e produzione di energia del rover. È stata aggiunta una cache mobile per proteggerla dalla polvere lunare. Lo strumento ha una massa di 6 chilogrammi e consuma in media quando funziona 35 Watt.

Spettrometro a infrarossi NIRVSS

Lo spettrometro nel vicino infrarosso NIRVSS ( Near InfraRed Volatiles Spectrometer System ) è uno strumento utilizzato per misurare quasi in tempo reale le variazioni che interessano i materiali estratti dal trapano. Inoltre, utilizzando l'illuminazione a diverse lunghezze d'onda, il NIRVSS deve fornire ulteriori informazioni sul contesto degli scavi: natura della regolite, aspetto della superficie. NIRVSS è costituito da diversi componenti. Il sensore ottico è posizionato in modo da poter studiare il terreno sotto il rover nonché la pila formata dai materiali estratti dalla perforatrice. È corredato da una propria illuminazione, un sistema di calibrazione e un radiometro termico a quattro canali. Questo set è completato da una telecamera AIM ( Ames Imaging Module ) con processore CMOS (4 megapixel ) che utilizza sette strisce di lampade a LED operanti nelle lunghezze d'onda 348, 410, 540, 640, 740, 905 e 940 nanometri. Lo spettrometro ha due canali. Il canale a onde corte include lunghezze d'onda comprese tra 1300 e 2400 nanometri con una risoluzione spettrale da 10 a 20 nanometri. Il canale delle onde lunghe comprende lunghezze d'onda comprese tra 2200 e 4000 nanometri con una risoluzione spettrale da 20 a 40 nanometri. Lo spettrometro è collegato alla parte ottica tramite una fibra ottica . NIRVSS ha una massa di 3,57 chilogrammi e consuma 29,5 Watt quando tutti i suoi componenti sono in funzione (sensore ottico 5,26 Watt, proiettori 12,3 Watt e spettrometro 12 Watt). Lo strumento è stato sviluppato dal Lyndon B. Johnson Space Center .

Avanzamento della missione (provvisorio)

Prove in condizioni reali degli strumenti

I tre strumenti e il trapano vengono testati sulla Luna prima di essere utilizzati da VIPER. Sono depositati sulla superficie della Luna come parte di missioni che fanno parte del programma Commercial Lunar Payload Services .

Lancio di VIPER e transito sulla Luna

La missione si compone di tre fasi: la prima prevede il lancio, il transito verso la Luna (5 giorni) e la permanenza in orbita attorno alla Luna (5 giorni). Il lancio del rover VIPER, installato sul lander Griffin, è previsto per novembre 2023. Durante il transito viene tarato lo strumento NSS mentre viene verificato il funzionamento degli strumenti MSolo e NIRVSS. La seconda fase include la discesa in superficie, la calibrazione del NIRVSS con un bersaglio attaccato al lander e l'atterraggio del rover sul suolo lunare utilizzando rampe installate sulla sommità del lander Griffin. L'obiettivo è che il rover faccia il suo primo giro di ruota sulla superficie della Luna sei ore dopo l'atterraggio. Non appena VIPER è a terra, l'impianto di perforazione viene schierato.

Progresso della missione scientifica

La missione scientifica costituisce la terza fase. La durata di questa (missione primaria) è di circa 100 giorni. Il rover deve svolgere le sue indagini in diversi siti. Un sito è definito come un'area con una superficie di 3800 m² in cui è presente un terreno adatto alla conservazione dell'acqua. Ciascun sito deve includere una quota maggioritaria (almeno il 66%) di terreno di una data categoria (ghiaccio d'acqua superficiale o di bassa o alta profondità o privo di ghiaccio d'acqua). I siti, la traiettoria seguita, la posizione dei pozzi sono stati definiti in anticipo utilizzando un modello del terreno alla scala di 1 metro. Le operazioni sul suolo lunare comprendono due tipi di attività: quelle svolte su questi siti e quelle svolte durante il transito tra questi siti.

Il rover dipende dal Sole per la sua energia. Anche al termine del giorno lunare (= 14 giorni terrestri), il rover viene spostato in un rifugio dove va in letargo (interrompendo le attività scientifiche di tutti i sistemi non essenziali e le comunicazioni con la Terra) in attesa del giorno lunare successivo. Il sito che funge da rifugio è scelto in modo che l'interruzione continua del sole non superi le 70 ore (una notte lunare dura circa 336 ore). Quando inizia un nuovo giorno lunare, il rover entra in una nuova fase.

Note e riferimenti

Appunti

  1. Questa mappa è stata stabilita da modelli dell'ambiente termico sopra e sotto terra e convalidata per le temperature superficiali da osservazioni effettuate dall'orbita.

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Bibliografia

Vedi anche

Articoli Correlati

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