一艘微型航天器已准备好执行一项重大任务：在月球南极的水冰上发光。
Lunar Flashlight 是一颗公文包大小的立方体卫星，将于 12 月 1 日使用 SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射，与 Hakuto-R 登月任务一起飞行。
这艘 14 千克（30 磅）的微型航天器将使用近红外激光器和机载光谱仪绘制月球南极附近永久阴影区域的地图，那里可能存在水冰。
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“如果我们要让人类登上月球，”月球手电筒首席研究员芭芭拉·科恩 (Barbara Cohen) 说，“他们将需要饮用水、呼吸水和火箭燃料。 但在陆地上生活比随身携带所有水要便宜得多。”
之前的几项任务已经在月球两极发现了水冰的证据，包括月球勘探者、月球陨石坑观测和传感卫星 (LCROSS) 和月球勘测轨道飞行器。 此外，其他观测也提供了许多证据表明深水冰沉积在月球两极的永久阴影区域。
科恩告诉《今日宇宙》，月球手电筒将寻找“对操作有用”的冰量，这意味着在陨石坑内或嵌入风化层中的足够的水冰可以被未来的漫游者或月球探险者轻松提取。
月球手电筒只有一个仪器，一个四激光反射计，它使用低功率红外光束照亮极地陨石坑中永久阴影的区域。 光谱仪可以区分干风化层和水冰，因为从月球表面反射回来的光将使航天器能够探测到近红外的水冰吸收带。
“红外线波长会被水吸收，”科恩解释说，“因此，如果水在那里结冰，我们返回的光子将少于我们发送的光子。”
通过在多个点和多个轨道上重复这些测量，月球手电筒团队将能够创建一张地表冰浓度图。 这种方法不仅可以让美国宇航局找到冰库，还可以计算出它们有多大，因为更多的吸收可能意味着更多的水。 科恩说，他们获得的数据可以与之前任务的数据相关联，以帮助指导未来的漫游者和人类去哪里寻找水冰。
对于这么小的航天器来说，这是一项艰巨的任务，科恩说，拥有如此小的占地面积是建造航天器的一个挑战。
“拥有一个 14 公斤重的航天器意味着你必须缩小很多东西，”科恩说。 “但这也意味着您必须对包含的内容和不包含的内容进行创新。 这意味着我们只能拥有一台乐器，因为我们没有空间容纳更多。 但它是一个很棒的仪器，而且这是第一次在月球上进行主动激光光谱分析。”
他们还必须使他们的航天器需要非常低的功率，因为没有足够的空间容纳大量电池。
“我们的激光具有与激光指示器相似的强度，”科恩解释道。 “如此低的功率意味着我们需要非常 close 到大约 15-20 公里外的月球表面。”
即使是具有大量燃料的全尺寸卫星也很难维持这么低的轨道，因此 Lunar Flashlight 将使用一种称为近直线光环轨道的创新轨道。 这与微波炉大小的 CAPSTONE（地月自主定位系统技术操作和导航实验）目前使用的轨道相同，它正在进行测试以确保这个独特的月球轨道实际上是稳定的。 美国宇航局未来的月球门户也提出了同样的轨道。 这个近乎直线的光晕轨道将使它在最远点距离月球 70,000 公里（42,000 英里），而在最接近点时，卫星将掠过月球表面，距离月球表面 15 公里（9 英里）以内月球南极。
“这条轨道使我们能够非常、非常 close 当我们想要进行测量时到达表面，然后作为轨道其余部分的节能措施走得很远，”科恩说，并补充说她的团队肯定会密切关注 CAPSTONE 的进展情况。
对于主要任务，月球手电筒将获得大约 10 次月球通过，具体取决于他们有多少燃料。
“我们有一个为期八个月的主要任务，但这取决于燃料，”科恩说。 发射后大约 50 分钟，月球手电筒将从猎鹰 9 号火箭的第二级弹出。 “当我们被弹射时，航天器会翻滚，我们需要使用燃料才能进入正确的轨道。 这么小的油箱，我们没有很大的利润空间。”
月球手电筒被认为是一项技术示范任务，因为它正在测试多项技术第一，包括首次使用激光反射仪寻找水冰和首次使用“绿色”推进剂（一种毒性较小的推进剂）的行星立方体卫星任务并且比联氨更安全，联氨是航天器常用的推进剂。
另一个独特的方面是航天器的“任务控制”位于佐治亚理工学院，并将由 14 名操作员组成——8 名研究生和 6 名本科生。
“这些学生帮助组装了这艘航天器，他们编写了所有脚本，他们将负责上行链路和下行链路——他们是实际控制航天器的人。 看到如此有意义的学生参与真的很令人欣慰，他们将了解操作航天器的来龙去脉。 你只知道那些学生将继续拥有令人惊叹的职业生涯。”
在发射 Lunar Flashlight 和日本的 Hakuto-R Mission 之前出现了一些延迟，但现在的发射时间定在美国东部时间 12 月 1 日星期四凌晨 3 点 37 分从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空站发射。
有关任务的更多详细信息， 参见佐治亚理工学院网站 和 这篇文章来自 JPL。
