À medida que avançamos para a Lua e estabelecemos uma presença lunar sustentada, encontrar e compreender a água na superfície lunar torna-se cada vez mais importante. A água lunar está em grande parte na forma de, mas não necessariamente limitado a, agua gelada. Astronautas na Lua podem usar este gelo para várias necessidades da tripulação, potencialmente incluindo combustível de foguete. A missão Lunar IceCube, liderado pela Morehead State University em Morehead, Kentucky, estudará a distribuição e interação da água na Lua. A missão levará um instrumento da NASA chamado Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration Spectrometer (BIRCHES) para investigar a distribuição de água e outros voláteis orgânicos. Os cientistas da NASA usarão esses dados para entender onde a água está na Lua, suas origens e como podemos usá-lo.

"Lunar IceCube ajudará a pavimentar o caminho para missões humanas por meio de missões robóticas significativamente mais baratas e abordando a dinâmica da água na Lua, "disse Mark Lupisella, gerente de pesquisa e desenvolvimento de exploração. "Isso não é importante apenas para a ciência, mas também pode ser importante para reduzir o custo das missões humanas a longo prazo. "

O instrumento BIRCHES não ajudará apenas a mapear a distribuição e a dinâmica da água na superfície da Lua, mas também na exosfera - um volume muito fino, semelhante a uma atmosfera, em torno da lua. Os cientistas estão interessados ​​em compreender a absorção e liberação de água do rególito lunar, que é comparável ao solo na superfície da Terra. Ao estudar a absorção e liberação de água, os cientistas podem começar a mapear as mudanças que ocorrem na lua. Encontrar e compreender a água na superfície lunar é vital para estabelecer uma presença sustentada na lua.

Lunar IceCube planeja ter uma órbita elíptica de sete horas ao redor da Lua, onde observará a superfície lunar por uma hora desse tempo. Este tempo de observação limitado é devido à visão da lua de BIRCHES. Se o Sol espiar no ponto de vista do Cubo de Gelo Lunar enquanto está observando ou viajando para a Lua, o instrumento BIRCHES seria permanentemente danificado devido à intensidade da energia do Sol no detector infravermelho e outros componentes ópticos sensíveis dentro do instrumento. Para evitar isso, a equipe desenvolveu uma pequena porta parecida com uma garagem no instrumento que abre e fecha para proteger o instrumento.

Lunar IceCube é projetado para fornecer várias observações em diferentes latitudes para uma melhor compreensão dos ciclos da água na lua. Adicionalmente, as descobertas do Lunar IceCube fornecerão medições complementares a outros CubeSats que observem a lua.

"Tudo o que aprendemos sobre a Lua é valioso, "disse Cliff Brambora, Engenheiro chefe do BIRCHES. "A Lua é uma espécie de campo de testes para tecnologia e exploração, e o conhecimento que adquirimos lá nos ajudará com o potencial de estabelecer uma presença sustentada em outros planetas, como Marte. "

Além da tecnologia miniaturizada para o instrumento BIRCHES, Lunar IceCube contará com um propulsor de propulsão iônica, uma nova tecnologia para CubeSats. Devido ao tamanho minúsculo da espaçonave, o propulsor opera eletricamente usando pequenas quantidades de propelente para dar um pequeno empurrão e conduzir a espaçonave ao longo de seu caminho, semelhante ao das asas de uma borboleta.

"A exploração interplanetária com CubeSats é possível através do uso de sistemas de propulsão inovadores e trajetórias criativas, "disse Benjamin Malphrus, da Morehead State University." O sistema de propulsão iônica é uma tecnologia capacitadora que abrirá as portas para a exploração do sistema solar com pequenas plataformas de satélite, inaugurando uma nova era de exploração espacial. "

Como CubeSat, um satélite miniaturizado pesando normalmente menos de 397 libras, Lunar IceCube, que pesa 31 libras, fornece à agência uma maneira eficiente e econômica de estudar a Lua. CubeSats oferece NASA, universidades e outras organizações com uma plataforma para investigações científicas, demonstrações de tecnologia e conceitos avançados de missão. A carga útil do BIRCHES é aproximadamente do tamanho de uma caixa de lenços de papel de 20 centímetros, e durante o desenvolvimento de BIRCHES, a equipe teve que miniaturizar drasticamente o hardware legado de uma missão anterior da NASA para aproximadamente um sexto de seu tamanho original.

Lunar IceCube é um esforço colaborativo entre Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland; Laboratório de propulsão a jato da NASA em Pasadena, Califórnia; Centro de validação e verificação independente Katherine Johnson da NASA em Fairmont, West Virginia; Morehead State University (MSU); e parceiros comerciais, incluindo a empresa de propulsão espacial Busek.

O instrumento BIRCHES está atualmente passando por testes ambientais em Goddard e está planejado para entrega à MSU em agosto para integração na espaçonave. A missão será lançada como uma carga útil secundária no Artemis -1 do Sistema de Lançamento Espacial (SLS).

Lunar IceCube está pavimentando o caminho para a missão da NASA à lua. Ao distinguir a água sobre e ao redor da superfície lunar, os cientistas serão capazes de prever mudanças sazonais e determinar o possível uso in situ da água na lua. Esta será uma informação valiosa enquanto a NASA trabalha para estabelecer uma presença lunar sustentada até 2024.