Hamarosan robbantanak a leendő holdbázis helyén

A Hold körül keringő amerikai LRO-űrszonda is vízjégre utaló nyomokat azonosított égi kísérőnk déli sarkvidékén. Ezek alapján kijelölték azt a krátert, ahol az utolsó rakétafokozat és egy kisebb szonda október 9-én becsapódik a felszínbe. A robbanás elemzése remélhetőleg végleg megválaszolja a leendő holdbázisok szempontjából kulcsfontosságú kérdést: van-e vízjég a Holdon?

Az amerikai Lunar Reconnaissance Orbiter-űrszondát (LRO) főképp azért indították, hogy a korábbi megfigyelések alapján feltételezett vízjeget megtalálja a Hold sarkvidéki krátereinek aljzatán (lásd korábbi részletes beszámolónkban). Az űreszköz műszereit az elmúlt időszakban kalibrálták, és megkezdődtek a pontos mérések.

A 2009. június 18-án startolt űreszköz tökéletes állapotban van, így a terveknek megfelelően sor kerülhet a küldetés következő, fontos lépésére: a szondát indító hordozórakéta utolsó fokozata október 9-én a déli sarkvidék egyik kráterébe csapódik.

A művelet célja, hogy a kirobbanó anyag vizsgálata alapján sikerüljön végleg megállapítani, valóban van-e vízjég a poláris kráterek aljzatán. A jég felfedezése nemcsak a Hold felszínén zajló folyamatok megértésében segítene, hanem a jövőbeli emberes holdbázis számára is alapvetően fontos lenne. A jégrétegek vizet szolgáltathatnak, illetve oxigént biztosíthatnak a légzéshez és a hajtóanyaghoz.

A becsapódás célpontja

A szinte örök sötétségben lévő, napfénytől védett sarkvidéki kráterek belsejében rendkívül hideg van. Az odajutott H₂O molekulák fagyott vízjeget alkotva stabilan megmaradhatnak, és az évmilliók során felhalmozódhatnak. Néhány korábbi megfigyelés alapján elképzelhető, hogy valóban vízjég van ezekben a kráterekben - míg más mérések ennek ellentmondanak.

A déli sarkvidékről a lézeres magasságmérések alapján készült domborzati térkép, amelyen a kék a mélyebb, a sárga, majd a vörös pedig a magasabb területeket jelöli. A becsapódás célpontja, a Cabeus A-kráter balra látható (NASA, GSFC)

Az eddigi megfigyelések alapján kijelölték a becsapódás pontos helyszínét, amely a Cabeus A jelű kráter lesz. Az eseményre október 9-én kerül sor. Ekkor az LCROSS nevű űreszköz két egysége: az utolsó rakétafokozat, és egy tőle különvált kisebb szonda egymás után csapódnak a fenti kráterbe. Az eseményt az LRO fő keringő egysége a közelből figyeli - emellett sok földi távcső is a Holdra szegeződik aznap.

A sarki terület várható látványa a Földről, a becsapódás idején. A célpont: a Cabeus-A a kép közepétől kissé balra látható (NMSU, MSFC Tortugas Observatory)

Mit találhatnak a robbanáskor?

A Hold felszínének elérése előtt közel 9 órával válik le az SSC jelű, kisebb műhold az utolsó 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 gyorsan továbbítja.

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. Erre a második egységre azért van szükség, hogy közvetlen közelről is vizsgálhassák a jelenséget és a kidobott törtmelékfelhőt. A rakétafokozat 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.

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.

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. Elméletileg a fenti mérések végleg eldöntik a kérdést: van-e jég a Hold sarkvidékén.

A vízjég nyomai

Az LRO-űrszonda LEND jelű műszerének első sugárzásmérései is azt támasztják alá, hogy a sarkvidéki árnyékos térségekben elképzelhető a vízjég jelenléte - de ezt egyelőre nem lehet biztosan állítani. A kérdéses területek felett haladva erős csökkenés mutatkozott a Hold felszíne irányából érkező neutronok számában, illetve intenzitásában. Ezt a felszín közelében lévő nagy mennyiségű vízjég okozhatja.

Ha a fenti megfigyelések valóban vízjégre utalnak, az a mérések alapján nemcsak az árnyékos aljzatú kráterekben található, hanem több környező helyszínen is előfordul. Az eddigi adatok alapján azonban nem lehet pontosan megállapítani a feltételezett vízjég mennyiségét.

Az eddigi mérések alapján készített térkép a sarki vízjég feltételezett eloszlásáról. A szürke háttér a Hold déli poláris térségének domborzatát mutatja, a rajta lévő színes foltok pedig a feltételezett vízjégkoncentrációt a felszínközeli rétegben, amely a Cabeus A-kráter térségében néhol a 2%-ot is eléri (NASA, LCROSS)

Hideg kanyonok

A szonda további eredményei között említhető, hogy a LOLA nevű lézeres magasságmérő adatai alapján a déli sarkvidék, ahol az emberes holdbázis létesítésének ötlete felmerült, egyenetlenebb a korábbi ismereteknél. Sok a meredek kráterfal a térségben, amelyeken nehéz lenne bármilyen járművel áthajtani.

Nappali (balra) és éjszakai (jobbra) hőmérsékleti térkép a Hold déli sarkvidékéről. A lila szín -230, a kék -160, a sárga -70, a vörös pedig +50 Celsius-fokos területeket jelöl (NASA, UCLA)

A hőmérsékletmérések alapján rendkívül hideg térségeket azonosítottak a déli sarkvidéken, amelyek a várakozásoknak megfelelően a sarki kráterek árnyékos belső részeivel esnek egybe. A kérdéses területeken a hőmérséklet néhol -240 Celsius-fok volt. Ezek a Naprendszer leghidegebb felszíni zónái közé tartoznak. A hőmérséklet változásainak követése révén a következő időszakban azt vizsgálják majd, hogy a sarkvidéket a pályaelemek miatt egyre intenzívebben érő besugárzástól miként változik a hőmérséklet.

Az LCROSS-űrszonda (NASA)

Emberes holdbázis a sarkvidéken

A NASA tervei szerint az emberes marsutazás felé vezető fontos lépés lenne egy állandóan vagy időszakosan lakott holdbázis létesítése kísérőnkön 2020 környékén. Ennek megvalósítása sok olyan technológia kifejlesztését igényli, amelyek később segítenének a vörös bolygó meghódításában. A holdbázis sarkvidéki helyzetének kedvez, hogy az itt található kiemelkedések és a rajtuk elhelyezett napelemek folyamatosan kapnak napfényt, ugyanakkor a mélyedések állandó sötétségben vannak.

Fantáziarajz a tervezett holdbázisról (NASA)

A cikkben ismertetett elgondolások szerint a mélyedésekben vízjég halmozódhatott fel az évmilliók alatt becsapódó üstökösmagokból, amelynek használata sokkal olcsóbbá tenné a bázis fenntartását. A kibányászott H₂O nem csak ivóvízként hasznosítható, de a bontásával nyert oxigén belélegezhető, illetve hajtóanyagnak is megfelel. Az elmúlt hónapokban azonban bizonytalanná váltak a tervek, ugyanis lassan egyértelművé vált: a NASA jelenlegi költségvetése mellett nem képes ezeket megvalósítani. Az űrrepülőgépek nyugdíjazása után sok pénzt emészt fel az új Orion űrhajó, és az azt szállító Ares rakétarendszer fejlesztése. Az újabb emberes holdraszállás és a holdbázis jövője tehát egyelőre bizonytalan.

Videó a tervezett új holdprogramról (NASA)