ルナーフラッシュライトミッション：レーザーで月南極の水氷を探査

月面の恒久的コミュニティの住民が、月南極から運ばれた真水を飲むとき、彼らはジョージア工科大学（Georgia Tech）で組み立て・試験された30ポンドの宇宙船「ルナーフラッシュライト」の恩恵を享受することになります。ルナーフラッシュライトは強力なレーザーと搭載分光計を用いて、南極のクレーターの影になった領域で表面氷の証拠を探索します。これまでのNASAミッションで、これらの領域に凍った水がある可能性が示されており、表面近くを周回することで、将来のミッションによる探査に値する場所を特定できます。

複数機関の共同開発

ルナーフラッシュライトは、NASAジェット推進研究所（JPL）、NASAゴダード宇宙飛行センター（GSFC）、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）、Georgia Tech、NASAマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）のチームによって開発されました。

Georgia Techの航空宇宙工学部の研究者たちはMSFCと協力して、環境に優しい改良型推進薬を使用する新技術である宇宙船の推進システムを開発し、Georgia Tech研究所（GTRI）と協力して、アトランタの独自施設でルナーフラッシュライトの組み立てと試験を行いました。

小型宇宙船の大きな能力を実証

月の氷の研究に加え、ルナーフラッシュライトは小型宇宙船が大きな能力を持てることを実証します。月周回軌道投入にグリーン単一推進剤推進システムを使用する最初のCubeSatとなり、機器の照準、地球へのデータ無線送信、運用電力のための太陽光収集のための姿勢変更を行います。デスクトップコンピューターほどのサイズのこのCubeSatは、アクティブレーザー分光法で月面を探査する最初のものでもあります。

これまでCubeSat（標準サイズの立方体モジュールを使用することから命名）は主に地球周回軌道での任務を担い、強力な推進システムを必要としませんでした。ルナーフラッシュライトは、以前は大型機に限られていた重要な宇宙ミッションを、小型で比較的安価な宇宙船が処理できる能力を実証するでしょう。

4波長レーザーで氷を検知

ルナーフラッシュライトは、近赤外スペクトルの異なる波長で動作する4つの強力な近赤外レーザーを搭載しています。レーザーはクレーターの影になった領域を狙い、順番に動作して、氷が堆積し溶解から保護されている可能性のある場所を照らします。氷の形をした水はレーザー光を吸収し、乾燥した月面土壌（レゴリスと呼ばれる）はビームを宇宙船の分光計に反射します。

「戻ってきた光を研究することで、システムはこれらの永久影領域に水氷が存在するかどうかを教えてくれます」と、GTRIの主任研究エンジニアで、Georgia Techでのルナーフラッシュライトプロジェクト主任研究者のJud Ready氏は語ります。ルナーフラッシュライト科学チームは、CubeSatの測定値を他の宇宙船で収集されたデータセットとともに解釈し、月氷堆積物の豊度と分布をさらに理解します。

太陽電池で充電、ディープスペースネットワークで通信

レーザーは、宇宙船の4枚の太陽電池パネルで充電される大型リチウムイオン電池で駆動されます。レーザー、分光計、電池はルナーフラッシュライトの総体積の約3分の1を占めます。

氷探査のデータは、他のNASAミッションで使用されるものと同様の無線送信機によりNASAのディープスペースネットワークに送信されます。無線機は地球のコントローラーから送信されるコマンドも受信します。月への信号伝送に時間がかかるため、コマンドは保存され、特定の時刻に実行されます。データはGeorgia Techのミッション運用管制センター（航空宇宙工学部内）に入り、UCLAに転送されて分析・アーカイブされ、NASA惑星データシステムに格納されます。Georgia Techの宇宙船コントローラーが信号を監視し、ルナーフラッシュライトが意図通り動作しているか確認します。

NASAの戦略的知識ギャップを埋める

ルナーフラッシュライトの目標は、NASAの戦略的知識ギャップの一つに対処することです：「コールドトラップ」として知られる月の寒冷地帯における、水と水イオン（ヒドロキシル（OH）など）の組成、量、分布、形態の理解。これまでのNASA月周回機や他のミッションで、月の高緯度に潜在的な水氷堆積物が検出されています。ルナーフラッシュライトは、それらの堆積物のいくつかを1〜2キロメートルの空間分解能でマッピングし、過去のミッションより大幅に詳細な情報を提供します。凍った水の存在確認に加え、将来のミッションが水をサンプリングし、人間による利用可能性を評価するためにどこに着陸すべきかを判断するのに役立つ情報を提供します。

月自身の水資源を人間の生活維持と燃料生産に利用することで、地球から打ち上げる物資量を減らし、恒久的な月面コミュニティの維持コストを削減できます。水に加え、NASAは月面物質から酸素と帰還飛行用推進剤の製造も目指しています。