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Lunar Reconnaissance Orbiter
Riepilogo

Alle 5:32 pm EDT del 18 giugno 2009 un razzo Atlas V è decollato dalla rampa di lancio di Cape Canaveral per iniziare le missioni Lunar Reconnaissance Orbiter e Lunar Crater Observation sulla Luna. Il LRO è entrato nell'orbita lunare il 23 giugno 2009 e dopo l'attivazione degli strumenti sul veicolo spaziale, la missione esplorativa è iniziata il 15 settembre 2009. La missione era incentrata sul sostegno all'estensione della presenza umana nel Sistema solare e ancora oggi il LRO continua ad aiutare a identificare i siti vicini a potenziali risorse ad alto valore scientifico, terreni favorevoli e l'ambiente necessario per future missioni lunari sia robotiche che umane. La missione esplorativa è stata completata il 15 settembre 2010 quando la responsabilità del LRO è stata trasferita per una missione scientifica della durata di due anni con una nuova serie di obiettivi scientifici. La missione LRO è stata successivamente estesa per continuare l'esplorazione lunare.
Il duplice ruolo del LRO come missione esplorativa e scientifica si è dimostrato di grande successo, con importanti progressi in entrambi gli ambiti. La missione ha fornito innovazioni tecniche e fatto sorprendenti scoperte che hanno cambiato la nostra visione della Luna. Le misurazioni scientifiche ed esplorative saranno un'eredità di LRO che sarà estremamente utile alle future generazioni di scienziati e di esploratori lunari.
Gli strumenti a bordo del veicolo spaziale restituiscono dati globali, come le mappe della temperatura giorno-notte, una griglia geodetica globale, l'imaging a colori ad alta risoluzione e l'albedo UV della luna. Tuttavia c'è stata una particolare enfasi sulle regioni polari della luna in cui è possibile un accesso continuo all'illuminazione solare e può esistere la prospettiva di acqua nelle regioni permanentemente ombreggiate ai poli. Sebbene gli obiettivi originari di LRO fossero di natura esplorativa, il carico scientifico comprendeva strumenti con una notevole eredità da precedenti missioni planetarie, che ha consentito la transizione, dopo un anno, alla fase scientifica sotto la direzione della NASA. I set di dati iniziali LRO sono stati depositati nel Planetary Data System (PDS), un repository pubblicamente accessibile di informazioni sulle scienze planetarie, entro sei mesi dal completamento della missione primaria e, successivamente, i set di dati sono stati depositati nel PDS ogni tre mesi. I set di dati elaborati aiuteranno a sviluppare una più profonda comprensione dell'ambiente lunare, aprendo la strada per un ritorno in sicurezza dell'uomo sulla Luna e alla futura esplorazione umana del nostro Sistema Solare.

Alcune delle innovazioni tecniche portate da LRO sono state:
- la prima determinazione di precisione dell'orbita dallo spazio profondo mediante laser dalla Terra
- la prima mappatura termica globale di un corpo planetario con la copertura completa di periodi e stagioni locali
- le prime misurazioni di immagini radar bi-statiche dalla Terra a un orbiter planetario
- il primo sistema di altimetro laser multi-raggio nello spazio
- oltre cinque anni di misurazioni altimetriche laser con oltre 8 miliardi di punti topografici, i più numerosi di qualsiasi altro oggetto nel sistema solare
- i primi rilevatori di neutroni epitermici collimati nello spazio
- il primo utilizzo di plastica equivalente ai tessuti (TEP) nei rivelatori di radiazioni nello spazio profondo.

Specifiche Tecniche

Il carico scientifico del LRO comprende sette strumenti progettati per raccogliere dati che faciliteranno l'esplorazione umana della Luna.

CRaTER
CRaTER caratterizza l'ambiente globale della radiazione lunare e il suo impatto biologico misurando le radiazioni di raggi cosmici galattici e solari dietro una plastica "equivalente ai tessuti umani".

Gli obiettivi della ricerca di CRaTER sono:

- la misurazione e caratterizzazione dell'ambiente di radiazione dello spazio profondo in termini di spettri LET di raggi cosmici galattici e solari (in particolare sopra 10 MeV).
- lo sviluppo di un nuovo strumento che sia semplice, compatto e relativamente economico, ma con un fattore geometrico sufficientemente grande per misurare gli spettri LET e la sua variazione temporale nell'orbita lunare.
- lo studio degli effetti della schermatura misurando gli spettri LET dietro una plastica equivalente ai tessuti.
- il test dei modelli di effetti e schermature delle radiazioni verificando o convalidando le previsioni del modello degli spettri LET con le misurazioni del LRO.
DIVINER
Il DLRE (Diviner Lunar Radiometer Experiment) identificherà le "trappole fredde" - aree sufficientemente fredde per preservare il ghiaccio per miliardi di anni - e potenziali depositi di ghiaccio, nonché terreni accidentati, abbondanza rocciosa e altri pericoli per un atterraggio. Il Diviner misurerà le temperature della superficie e del sottosuolo dall'orbita ed è il primo strumento ideato per la creazione di mappe dettagliate della temperatura della superficie diurna e notturna della Luna.
I dati del Diviner hanno aiutato a identificare i potenziali depositi di ghiaccio nelle regioni polari, mappare le variazioni di composizione sulla superficie e derivare le temperature del sottosuolo. Dal luglio del 2009, Diviner ha operato ininterrottamente, acquisendo quasi un trilione di misurazioni radiometriche per creare il set più dettagliato e completo di misurazioni termiche di qualsiasi altro pianeta nel Sistema Solare.
LAMP
La missione principale di LAMP è trovare il ghiaccio d'acqua nei profondi crateri polari utilizzando la luce ultravioletta generata dalle stelle e gli atomi di idrogeno che si diffondono in tutto il Sistema Solare. Il LAMP sta mappando le regioni permanentemente ombreggiate dei poli della Luna, dove probabilmente si trovano acqua ghiacciata e altre risorse preziose.
Queste sacche di ghiaccio sulla superficie lunare, altrimenti sterile, possono aiutare a determinare il punto migliore per una possibile base umana dato l'alto valore che sarebbe rappresentato da una riserva d'acqua.
Altri obiettivi del LAMP sono lo studio della mineralogia della Luna, lo studio della composizione dell'atmosfera lunare e la pionieristica applicazione di una tecnica chiamata Lyman-Alpha Vision Assistance (LAVA), che utilizza la luce naturale della stella e l'ultravioletto per vedere letteralmente al buio. Se il LAMP avrà successo, i futuri "LAVA LAMP" potranno essere usati come sensori per aiutare i rover e gli astronauti a lavorare nell'oscurità dei poli lunari o sul lato oscuro della Luna della senza la necessità di fari per i quali è necessario un consumo di energia.
LEND
Il rivelatore di neutroni di esplorazione lunare misurerà il flusso di neutroni e creerà mappe della distribuzione di idrogeno di superficie e sottosuolo. Può rilevare l'idrogeno presente in crateri in ombra vicino ai poli lunari che possono contenere acqua ghiacciata.
LOLA
L'Altimetro Laser Lunare Orbiter (LOLA) fornisce un preciso modello topografico lunare globale e una griglia geodetica che funge da fondamento per comprensione essenziale della Luna. Questa griglia aiuterà le future missioni fornendo dati topografici per atterraggi sicuri e migliorando la mobilità basata sull'esplorazione della Luna. LOLA contribuirà anche alle scelta dei siti esplorativi osservando l'evoluzione della superficie e fornirà dunque tutti i dati necessari per selezionare siti di atterraggio interessanti e sicuri, fornendo al contempo il sistema di riferimento necessario per navigare verso di essi. LOLA si basa su una vasta eredità di precedenti missioni spaziali, tra cui l'Altimetro Laser Mercury (MLA) e l'Altimetro Laser Mars Orbiter (MOLA). Il team di misurazione di LOLA ha 15 anni di esperienza altimetrica che include la fornitura di dati MOLA ai team di selezione dei siti del Mars Exploration Rover.
LROC
La Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, o LROC, è un sistema di tre telecamere che catturano immagini in bianco e nero ad alta risoluzione e immagini multispettrali a risoluzione moderata della superficie lunare. LROC consiste di due Narrow Angle Cameras (NAC) progettate per fornire immagini pancromatiche su scala 0,5 metri su un'andana di 5 km e una fotocamera grandangolare (WAC) che fornisce immagini con una scala di 100 metri per pixel in sette bande di colore in andane di oltre 60 km. Il sistema Sequence and Compressor System (SCS) supporta l'acquisizione dei dati per entrambe le fotocamere. LROC è una versione modificata della ConTeXt Camera (CTX) del Mars Reconnaissance Orbiter e del Mars Color Imager (MARCI).
Mini-RF
La radiofrequenza in miniatura (Mini-RF) è un radar avanzato che verrà utilizzato per creare l'immagine delle regioni polari alla ricerca di acqua ghiacciata. Inoltre, verrà utilizzato per dimostrare la capacità di comunicare con una stazione sulla Terra.
I dati del Mini-RF possono essere utilizzati per produrre una topografia ad alta risoluzione. Un mappa del cratere di Jackson è stata prodotta combinando due immagini radar Mini-RF per determinare l'altezza delle caratteristiche. Nell'inviare Mini-RF sulle stesse aree coperte dalla telecamera ad alta risoluzione del LRO, gli scienziati hanno combinato il radar e l'imaging ottico per creare immagini più complete della geologia lunare. Il radar può rilevare le funzioni "nascoste" a causa delle condizioni di illuminazione o della posizione del sottosuolo - fino a 1 metro al di sotto della superficie lunare. Mini-RF si è rivelato particolarmente utile per individuare i materiali espulsi dai crateri da impatto.
Un obiettivo della missione LRO è quello di mappare i potenziali siti di esplorazione. Mini-RF ha ripreso tutte queste aree di interesse, incluse le regioni polari. I dati Mini-RF hanno indicato che all'interno di alcuni dei crateri polari permanentemente ombreggiati vi sono le firme radar coerenti con la presenza di acqua ghiacciata, rendendoli luoghi ideali per le missioni sulla superficie lunare.
La copertura globale della luna di Mini-RF ha incluso il lato più lontano, che può essere visto solo dall'orbita. Nel centro operativo Mini-RF, situato nel campus del Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University (APL) nel Maryland, gli scienziati progettano e comandano Mini-RF usando lo strumento "SciBox" sviluppato da APL. Una volta raccolti e restituiti a Terra attraverso una stazione a White Sands, nel New Mexico, i dati vengono inviati all'APL e trasformati in immagini radar e altri prodotti scientifici.

Cronologia Missione
18-06-2009 LRO: lancio da Cape Canaveral
23-06-2009 LRO: ingresso in orbita lunare
15-09-2009 LRO: inizio esplorazione scientifica
Oggetti
  • Luna
    Satellite naturale

    Il solo satellite della Terra che orbita a circa 384400 km dal pianeta.

Obiettivi

L'ambiente di radiazione lunare
Una delle massime priorità della missione Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA è la caratterizzazione dell'ambiente di radiazione lunare globale e dei suoi impatti biologici e della loro potenziale mitigazione, nonché l'analisi delle capacità di schermatura e la convalida di altre strategie di mitigazione della radiazione spaziale che coinvolgono i materiali.
Lo strumento CRaTER (Cosmic Ray Telescope) per gli effetti delle radiazioni caratterizza l'ambiente globale della radiazione lunare e il suo impatto biologico misurando la radiazione di raggi cosmici galattici e solari dietro una plastica "equivalente ai tessuti umani". CRaTER ha scoperto una fonte precedentemente non misurata di radiazioni pericolose provenienti dalla luna stessa. Secondo quanto riferito, la radiazione proviene dal riflesso parziale dei raggi cosmici galattici al largo della superficie lunare.
Valutazione degli effetti biologici
CRaTER è in grado di osservare come le radiazioni interagiscono con una plastica equivalente al tessuto nota come TEP. Il rivelatore di TEP è in grado di simulare le dosi di radiazioni all'interno degli esseri umani che verrebbero erogate se una persona si trovasse sulla Luna. Questi risultati documentano, da lato a lato, effetti diversi e risposte strumentali con alcune delle migliori misurazioni a lungo termine mai fatte delle radiazioni nello spazio profondo.
Una mappa topografica della Luna basata sui dati raccolti dallo strumento LOLA è la mappa topografica più accurata della Luna fino ad oggi. Il set finale di dati dalla fase di esplorazione della missione è stato rilasciato al NASA Planetary Data System. Il LRO ha già raccolto la stessa mole di dati di tutte le altre missioni planetarie prese insieme. Si è reso possibile un tale volume di dati perché la Luna è vicina e perché il LRO ha una stazione sulla Terra dedicata alla loro ricezione e non deve condividere risorse con la rete Deep Space.
Fornire le prime mappe lunari 3D ad alta precisione
Gli anaglifi vengono ora utilizzati per comprendere meglio la struttura tridimensionale della superficie lunare. Un "anaglifo" è l'effetto 3D stereoscopico ottenuto mediante la codifica dell'immagine di ciascun occhio utilizzando filtri di colori diversi (solitamente cromaticamente opposti). Queste immagini possono essere visualizzate in tre dimensioni utilizzando occhiali rosso-blu o verdi.
Gli scienziati che utilizzano la telecamera a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA stanno acquisendo immagini stereo della Luna ad alta risoluzione (da 0,5 a 2 metri per pixel) che forniscono viste tridimensionali della superficie da cui sono state create le mappe topografiche ad alta risoluzione. Il team Lunar Reconnaissance Orbiter Camera Narrow Angle Camera (LROC NAC) dell'Università dell'Arizona e dell'Arizona State University sta attualmente sviluppando un sistema di elaborazione per generare automaticamente anaglifi dalla maggior parte di queste coppie di immagini stereo.
La LROC acquisisce immagini stereo indirizzando una posizione a terra e prendendo un'immagine da un angolo su un'orbita e da un'angolazione diversa su un'orbita successiva.
Gli anaglifi della LROC NAC fanno risaltare in 3D le caratteristiche lunari come crateri, flussi vulcanici, tubi di lava e caratteristiche tettoniche.
Mappare la mineralogia della Luna
La crosta della Luna è composta da due tipi principali di roccia: anortosite e basalto. L'anortosite è di colore chiaro perché è costituita da un minerale di colore chiaro chiamato feldspato di plagioclasio. Il basalto è di colore scuro perché contiene minerali di ferro, pirosseni, olivina e ilmenite, insieme al vetro vulcanico. Il ferro presente in questi minerali tende ad assorbire la luce, facendoli apparire scuri. Le aree chiare e scure sulla Luna sono composte da questi tipi di roccia.
L'esperimento del Divinier ha rivelato la presenza di terreni lunari con composizioni più ricche di sodio rispetto a quelle della tipica crosta anortosidica. Il Divinier ha identificato quarzo, vetro ricco di silice e feldspato alcalino in quattro di questi siti unici e vicini.
La natura diffusa di questi terreni rivela che potrebbero esserci state variazioni nella chimica e nella velocità di raffreddamento dell'oceano di magma che formava la crosta lunare primitiva, oppure potrebbero essere il risultato di un'elaborazione secondaria della crosta lunare primitiva.
Fornire una valutazione delle caratteristiche per i siti di atterraggio
Le continue osservazioni della superficie e dei crateri da impatto non sono solo interessanti dal punto di vista storico: ogni immagine si aggiunge alla nostra conoscenza della scienza e dell'ingegneria lunare, in particolare della cartografia, della geologia e della fotometria. Assicurarsi che la rete cartografica lunare sia accurata è una componente fondamentale per pianificare future missioni lunari sia per l'esplorazione umana che robotica della Luna. E questa sonda spaziale storica funge da punto di riferimento. Quando arrivano nuove immagini che possono essere confrontate con le tabelle dei valori raccolti durante gli anni, possiamo verificare se qualcosa si è spostato.
Alla ricerca di composti volatili ai poli (specialmente acqua ghiacciata)
Il LRO si concentra in particolar modo sui poli lunari per cercare l'acqua o il ghiaccio che potrebbero esistere in crateri permanentemente in ombra. Una bottiglia di uno dei marchi più costosi di acqua costa $40 ed è presentata in un contenitore di vetro smerigliato decorato con cristallo. Sulla luna, una bottiglia d'acqua andrebbe a costare circa $50.000 senza quel pesante cristallo. Questo perché il costo di una libbra di peso di qualsiasi cosa si voglia inviare sulla Luna costa circa $50.000. Scoprire l'acqua sulla Luna sarebbe quindi come trovare una miniera d'oro.
In effetti gli scienziati hanno scoperto prove di acqua o idrogeno, un componente dell'acqua, in alcuni luoghi sulla luna. Poiché la luna non è inclinata molto rispetto al suo asse di rotazione, le profondità di certi crateri nei poli lunari potrebbero non aver visto i raggi del Sole per miliardi di anni.

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