ساخت پایگاه‌های آینده در ‌ماه با نانوماهواره‌ها

مسابقه فضایی بین آمریکا و روسیه نیم‌قرن پیش پایان یافت و فضانوردان آمریکایی نخستین انسان‌هایی بودند که روی‌ماه قدم زدند. امروز رقابت دیگری با فرود موفقیت‌آمیز چین در آن سوی ‌ماه به‌وجود آمده است و شرکت‌های خصوصی به اندازه آژانس‌های فضایی ملی وارد آن شده‌اند تا انسان را به سطح قمری بازگردانند.

با این حال، ساختن یک پایگاه در‌ماه و در واقع زندگی در ‌ماه نیاز به یک برنامه‌ریزی دقیق دارد. ابتدا باید منابع قمری موجود، از جمله هیدروژن و یخ را شناسایی و نقشه‌برداری کنیم. اگر بخواهیم هوای قابل‌تنفس و سوخت موشکی برای رصدخانه یا سکوی پرتاب به‌منظور سفر به سیارات خارج از منظومه شمسی داشته باشیم، چنین ترکیباتی(هیدروژن و یخ) بسیار مهم است.
انجام ماموریت با هدف تهیه نقشه منابع‌ماه با جزئیات کامل و به‌منظور توانمندکردن تجهیزات در آینده، اقدامی پرهزینه و زمان‌بر است. خوشبختانه، ماهواره‌های جایگزین و کوچکی به نام CubeSats ساخته شده‌اند که می‌توانند این کار را انجام دهند. بسیاری از منابع مطلوب از یخ که می‌تواند سوخت، هوا و سایر عناصر فرار را در اختیار ما بگذارد تا تیتانیوم در‌ماه وجود دارد. این مواد ممکن است در مناطق قطبی که دائما در سایه هستند انباشته شده باشد. این مناطق به حدی سرد هستند که تبخیر در آنجا به کندی صورت می‌گیرد. مأموریت‌های مقدماتی قمری گردش در مدار و فرود، امکان بررسی گسترده زمین‌شناسی سطح ‌ماه را برای ما فراهم کرده است. این دانش با نمونه‌هایی که از مأموریت‌های آپولو و لونا به‌دست آمده و همچنین شهاب‌سنگ‌های قمری بازیابی شده تقویت شده است. به این ترتیب، ما شواهدی درباره یخ قمری در مناطق همیشه سایه به‌دست آورده‌ایم. ما همچنین دریافتیم که سطح قمری از مقادیر متغیر الیمنیت و مواد معدنی اکسید مرتبط با آن تشکیل شده است. همچنین سطح قمری از مواد معدنی سیلیکات و آهن نانوفاز(ماده‌ای با اندازه دانه زیر 100نانومتر) تشکیل شده که همگی برای ساخت و سازهای بعدی روی ‌ماه مفید هستند. اما این دانش چیز زیادی در اختیار ما قرار نمی‌دهد. ما باید دقیقا بدانیم که چگونه مواد توزیع می‌شوند و به چه شکلی هستند. آیا آنها آزادند یا محدود به چیزی هستند؟ آیا آنها عمق دارند؟ چگونه آنها با سطح‌ ماه ارتباط برقرار می‌کنند؟ ما نمی‌توانیم بدون دانستن این موارد آنها را با موفقیت استخراج کنیم. ما به مأموریت‌های کم‌هزینه جدید در مقایسه با پروژه‌های قدیمی بزرگ و پرهزینه نیاز داریم تا سریع‌تر بتوانیم به پاسخ این پرسش‌ها دست یابیم. مینی‌ماهواره‌ها و میکروماهواره‌ها فناوری‌ای هستند که طی 40سال گذشته رشد کرده‌اند تا هزینه علم فضایی را به‌طور قابل‌توجهی کمتر کنند. در سال‌های اخیر، ما حتی به استفاده از پلتفرم‌های نانوماهواره‌ای مانند CubeSat‌‌ها روی آورده‌ایم. آنها ماهواره‌های کوچکی هستند که وزن آنها چندده کیلوگرم است. CubeSat‌ ها با یک پلتفرم استاندارد ساخته شده‌اند که روی آنها می‌توان ابزارهای مختلفی نصب کرد.
اکتشاف روباتیک منظومه شمسی با استفاده از نانوماهواره‌ها جذاب است، زیرا سبک‌تر، کم‌خطرتر و دارای برنامه توسعه کوتاه‌مدت‌تر نسبت به مأموریت‌های علمی سنتی هستند. بنابراین ناسا قصد دارد مجموعه‌ای از مأموریت‌های ‌ماه را با استفاده از CubeSat‌ ها ازجمله Lunar Flashlight, LunaH-Map and Lunar Ice-Cube برنامه‌ریزی کند که همگی به درک ما از توزیع مکانی یخ‌ها در مناطق سرد‌ ماه کمک می‌کنند.
با توجه به اینکه ماه‌نوردها یا مریخ‌نوردهای آینده که برای مناطق دائما سایه در نظر گرفته شده‌اند، احتمالا تحرک محدودی دارند، بنابراین نیاز به بهبود
دقت مکانی نقشه‌های یخ وجود دارد. نگارنده در یکی دیگر از مأموریت‌های CubeSat با نام Volatile & Mineralogy Mapping Orbiter)VMMO) کار می‌کند که توسط آژانس فضایی اروپا تأمین مالی می‌شود و با استفاده از فناوری لیزر می‌تواند کارش را انجام دهد.
VMMO قصد دارد تا چند جنبه اصلی اکتشاف قمری آینده را بررسی کند. با استفاده از ماهواره «design 12U CubeSat» که دارای ابعاد 10×10×120سانتی‌متر است، VMMO مکان منابع مربوط و مواد فرار را در اندازه‌های کافی نقشه‌برداری می‌کند تا برای مسافران آینده و به‌منظور تهیه سوخت و هوای قابل‌تنفس مفید باشد. بار مفید VMMO یک دستگاه لیزر مینیاتوری است که می‌تواند دهانه Shackleton در مجاورت قطب جنوب را برای اندازه‌گیری فراوانی آب یخ بررسی کند. این ابزار از یک لیدار استفاده می‌کند. لیدار یک روش نقشه‌برداری است که می‌تواند یک شیء را با روشن کردن آن به وسیله نور لیزر و اندازه‌گیری نور منعکس شده با سنسور به تصویر بکشد. با اسکن مسیری به طول 10متر، تقریبا 260روز طول خواهد کشید تا این وسیله با این روش، نقشه‌ای با وضوح بالا از یخ درون دهانه‌ای با قطر 20کیلومتر را تولید کند.