تساعد خرائط القمر الجديدة لوكالة ناسا المطورين على التخطيط لرحلة عبر القمر لمهمة Artemis الخاصة بـ VIPER

رسم متحرك بواسطة مستكشف وكالة ناسا Rover Polar Searches (VIPER) على القمر. Credit: NASA Ames / Daniel Rotter

كما يعلم أي شرطي طريق متمرس ، لتحقيق أقصى استفادة من المغامرة ، تساعد الخريطة الجيدة. لا يختلف هذا عن أول روبوت قمري تابع لوكالة ناسا تم تصميمه ليتم تسليمه إلى القمر في أواخر عام 2023 للبحث عن الجليد والموارد الأخرى عبر القمر وتحته. يعتبر جهاز استكشاف المواد المتطايرة Polar Exploration Rover ، أو VIPER ، جزءًا من برنامج Artemis التابع للوكالة. يقوم مخططو مهمة Moon و VIPER بإنشاء خرائط ارتفاع رقمية جديدة عالية الدقة لسطح القمر.

عند تجهيزها بهذه الخرائط ، ستكون المركبة الجوالة في وضع أفضل لعبور القمر بأمان وكفاءة أثناء البحث عن الموارد في القطب الجنوبي للقمر. يعتبر الجليد موردًا ذا أهمية علمية خاصة لأنه قد يكون له تطبيقات إذا كان في الفضاء وتم تحويله إلى موارد أخرى لتعزيز استكشافنا في النظام الشمسي مثل الأكسجين ووقود الصواريخ.

على مقياس يبلغ حوالي ثلاثة أمتار (أمتار) ، توفر هذه الخرائط نموذجًا ثلاثي الأبعاد لمناطق كبيرة من التضاريس في القطب الجنوبي للقمر وتُظهر ظروف الإضاءة ودرجة الحرارة المتغيرة باستمرار التي تسببها الظلال الطويلة التي تجتاح المناظر الطبيعية.

رسم توضيحي لمستكشف ناسا روفر الاستكشاف القطبي (فيبر) على القمر. Credit: NASA Ames / Daniel Rotter

بصرف النظر عن منع المتجول من إمالة حواف الحفر شديدة الانحدار ، فإن هذا المنظر عن قرب لسطح القمر يوفر لمخططي المهام معلومات حيوية لضمان بقاء البطاريات التي تعمل بالطاقة الشمسية مشحونة وتوجيه الملاح نحو أماكن آمنة ليغفو فيها. مجال الاتصالات. انقطاع التيار الكهربائي مع عمليات المهمة على الأرض.

قال أنتوني كولبيرتا ، عالم مشروع VIPER في مركز أبحاث أميس التابع لناسا في سيليكون فالي ، كاليفورنيا: “إننا نرسل VIPER إلى واحدة من أكثر بيئات القمر ديناميكية ، ويجب أن يكون روفر قادرًا على أخذ ما يمنحه القمر”. المقياس البشري – لمساعدتنا في التخطيط الدقيق لمسارات العربة الجوالة أثناء العمل بأمان وجمع أفضل العلوم الممكنة. “

تكشف الخرائط حتى الآن عن ميزات جديدة ذات أهمية علمية على القمر ، بما في ذلك العديد من “الفخاخ الباردة الصغيرة” – وهي جيوب مظللة على سطح القمر بارتفاع 6 إلى 16 مترًا (2 إلى 5 أمتار) – يمكن أن تكون باردة بدرجة كافية للثلج للتجميع المحتمل. توفر هذه المصائد شديدة البرودة مناطق للاستكشاف بالإضافة إلى الحفر الأعمق والأقدم التي هي محور مهمة VIPER.

منظر قطري مذهل لحافة شاكلتون كريتر بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. يبلغ قطر الحفرة حوالي 21 كيلومترًا. على الرغم من عدم بقاء أي موقع على القمر مضاء بشكل مستمر ، إلا أن ثلاث نقاط على الحافة تظل مضاءة بالشمس لأكثر من 90٪ من السنة. هذه النقاط محاطة بالمنخفضات الطبوغرافية التي لا تتعرض لأشعة الشمس مطلقًا ، مما يخلق مصائدًا باردة يمكنها حبس الجليد. التقطت الكاميرا ضيقة الزاوية الموجودة على متن المركبة المدارية القمرية التابعة لناسا هذه الصورة في 1 أغسطس 2006. Credit: NASA / GSFC / University of Arizona.

قال Kolparta “فكرنا ذات مرة في جليد الماء الذي تم تجميعه فقط في الحفر العميقة والمظلمة على سطح القمر”. “ولكننا نعتقد الآن أنه حتى الفوهات الصغيرة المظللة يمكن أن تكون باردة بدرجة كافية لاحتواء جزيئات الماء. هذه الفخاخ الباردة الصغيرة أكثر شيوعًا من نظيراتها الأكبر حجمًا ، لذلك من المهم فهم كيفية تخزين المياه للإجابة على السؤال الأوسع المتمثل في كيف يتصرف الماء على القمر “.

لإنشاء خرائط الارتفاع ، يستخدم فريق Beams برنامج أنبوب استريو مفتوح المصدر بالإضافة إلى قوة المعالجة للكمبيوتر الفائق Ames Playaids لإيقاف آلاف صور الأقمار الصناعية التي التقطتها الكاميرات على متن Orbiter في جولة القمر.

يقوم المهندسون بإقران هذه الأدوات والخبرات القوية في قدرة معالجة الصور تسمى قياس الخط الضوئي. تجمع هذه التقنية ، المعروفة أيضًا باسم “الشكل من التظليل” ، بين الزوايا المعروفة لأشعة الشمس مع المستويات الرمادية للعديد من الصور ثنائية الأبعاد لاستنتاج الأشكال ثلاثية الأبعاد لسطح القمر. يسمح النموذج الناتج لسطح القمر للمهندسين بحساب كيفية تشغيل الضوء والظلال على السطح في أي وقت وفي المستقبل. على سبيل المثال ، باستخدام النموذج يمكنهم التنبؤ بالإضاءة في نفس الوقت ومكان الهبوط ، وتخطيط حركات العربة الجوالة للاحتفاظ بأشعة الشمس وتجنب الظلال.

رسم توضيحي لمستكشف ناسا روفر الاستكشاف القطبي (فيبر) على القمر. Credit: NASA Ames / Daniel Rotter

مع ظروف الإضاءة المعروفة ، يمكن للفريق إنشاء خرائط درجات حرارة مفصلة على الأسطح المتنوعة ، وعلى السطح ، وما يزيد قليلاً عن قدمين (2.5 قدم) أدناه. يمكن أن تتقلب درجات الحرارة على نطاق واسع بين 400 درجة تحت الصفر و 170 درجة فهرنهايت ، مما يجعل سطح القمر رقعة شطرنج للمواقع المحتملة وواعدة جدًا لاكتشاف الجليد. بفضل هذه الخرائط الجديدة ، يمكن للفريق تحديد النقاط التي قد يكون فيها جليد وإرسال VIPER لأخذ العينات والتحقق من ظهور الجليد ، وإذا كان الأمر كذلك ، ما مدى استقراره في ظروف القمر المختلفة.

قال كيمبرلي أنيكو سميث ، نائب عالم مشروع كبار الشخصيات في أميس ، “هذه الخرائط عالية الدقة غيرت طريقة تفكيرنا تمامًا”. “لقد بدأنا في رؤية مدى تنوع ظروف الأرض على الأرض ، حتى في المناطق التي اعتقدنا ذات مرة أنها موحدة إلى حد ما. سيسمح لنا ذلك بتحديد مواقع تمارين روفر بعناية أكبر ويقودنا إلى جمع بيانات علمية أفضل.”

يهتم أعضاء فريق VIPER المسؤولين عن الحفاظ على أزيز روفر برؤية روفر تواجهها يوميًا – أو بالأحرى دقيقة بدقيقة.

قال مارك شيرلي ، الذي يقود عمليات المهمة في أميس ، “تتحرك الظلال حول القطب الجنوبي للقمر بنفس سرعة الملاح”. “علينا أن نخطط مسبقًا لتجنب ظلام VIPER – ليس هناك مجال كبير للخطأ.”