LCROSS была необычной миссией в том смысле, что она использовала воздействие для изучения планетарного тела. Миссия была не только необычной, но и шлейф выброса, вызванный попаданием полого ракетного ускорителя Кентавр в Луну.
«Обычный удар с помощью твердого ударного элемента выбрасывает мусор больше, чем вверх, как перевернутый абажур, который становится все шире и шире», - сказал Пит Шульц из Университета Брауна и член научной группы LCROSS. «Но конфигурация полого ударного элемента - пустого ракетного ускорителя - создала шлейф, который имел шлейф под низким углом, но, что более важно, также очень заметный шлейф с большим углом, который стрелял почти прямо вверх».
Этот высокий шлейф поднял обломки достаточно, чтобы он был освещен солнечным светом и мог быть изучен космическим кораблем.
Несмотря на то, что шлейф не был виден с Земли, как это было объявлено до удара, его видели и космический аппарат LCROSS, и Лунный разведывательный орбитальный аппарат. Использование отработанного Кентавра было не столько разработкой миссии, сколько использованием того, что было доступно. Но это оказался отличный выбор.
«Думаю, нам повезло», - сказал Шульц в интервью журналу Space Magazine на этой неделе. «Я думаю, что другой дизайн, и мы, возможно, получили совсем другой результат. Мало мусора могло появиться на солнце, и шлейф был бы очень временным ».
Чтобы обломки стали достаточно высокими, чтобы попасть на солнечный свет, они должны были подняться примерно на полмили над дном кратера.
«Чтобы рассмотреть это в перспективе, - сказал Шульц, - нам пришлось выбросить мусор в два раза выше Сирс-Тауэр, самого высокого здания в США. Теперь у Луны меньше гравитации, поэтому, если мы возвращаем ее на Землю и сравниваем, это все равно, что пытаться бросить мяч на вершину памятника Вашингтону. Таким образом, есть много гравитации, которую нужно преодолеть, и оказывается, что это воздействие сделало это, потому что мы использовали полый ударный элемент ».
Когда ракетный ускоритель ударил, и кратер начал формироваться, лунная поверхность рухнула и взорвалась вверх - почти как струя - к солнечному свету, унося с собой летучие вещества, которые оказались в ловушке реголита.
Чтобы выяснить, как будет выглядеть воздействие, Шульц и его команда, в которую вошел аспирант Брендан Хермалин, провели небольшие воздействия и моделирование. Их испытания проводились только за пару месяцев до фактического удара, и в них использовались маленькие полудюймовые снаряды на разных поверхностях.
«Большинство воздействий, когда мы моделируем их, мы предполагаем, что ударные элементы являются твердыми», - сказал Шульц. «Мы проводили эксперименты как с твердыми, так и с полыми снарядами, и когда мы использовали полый снаряд, у нас был настоящий сюрприз. Мы видели не только обломки, движущиеся наружу, но и вверх ».
«Мы действительно не знали точно, что мы увидим в действии LCROSS, но наши тесты многое объяснили, - продолжил Шульц, - объяснив, почему мы видели то, что мы делали, и почему мы видели шлейф в течение столь длительного времени». , Если бы он выходил как перевернутый абажур или расширяющаяся воронка, осколки могли бы подниматься и опускаться, и, вероятно, это произошло бы в течение примерно 20 секунд. Вместо этого он просто продолжал приходить ».
Но были некоторые ожидаемые моменты. Когда космический корабль LCROSS приблизился к поверхности Луны, Тони Колапрет и команда перенастроили экспозиции на камеры, и команда смогла реально увидеть поверхность Луны в последние секунды перед ударом.
«Это было здорово», - сказал Шульц. «Это означает, что мы увидели кратер, мы смогли получить оценку того, насколько большим был кратер, и это имело смысл с учетом наших прогнозов. Но мы также смогли увидеть остатки этого высокоуглового шлейфа, все еще возвращающегося на поверхность. Это, должно быть, было снято почти прямо в космос, и теперь возвращалось на Луну. Мы увидели его как очень рассеянное облако и увидели, что оставшиеся части реголита возвращаются вниз, как фонтан. Для меня это была самая захватывающая часть ».
Шульц сказал, что он нервничал во время удара.
«Должен признаться, мы были на иголках, - сказал он, - поскольку это было нечто гораздо большее, чем эксперименты с использованием полудюймовых снарядов, и мы не знали, будет ли оно увеличиваться. Мы имели дело с чем-то похожим на школьный автобус без детей на борту, который врезался в Луну, и мы не знали, будет ли это вести себя так же, как наши меньшие модели ».
И хотя шлейф действовал как модели, было много неожиданностей - как в воздействии, так и в том, что теперь было обнаружено в кратере Кабеус.
«Мы знали, когда он ударится о поверхность, мы знаем, как быстро мы шли и где мы были над поверхностью, и оказалось, что до того, как мы увидели вспышку, произошла задержка, и это стало настоящим сюрпризом», - сказал Шульц. сказал. «Это была задержка примерно на полсекунды, а затем потребовалось около трети секунды, прежде чем она начала подниматься и становиться ярче. Все это заняло семь десятых секунды, прежде чем оно стало ярким. Это признак пушистой поверхности.
Шульц сказал, что они знают, что это, скорее всего, «пушистая» поверхность из экспериментов и моделирования, а также из сравнений с миссией Deep Impact, для которой он был со-следователем.
«Первое, что мы поняли, было то, что это не ваш обычный реголит - то, что вы обычно думаете о Луне», - сказал Шульц. «Мы наблюдали за вспышкой и искали, какие спектры мы видели. В спектрах есть отпечатки пальцев состава элементов и соединений. Мы ожидали из-за низкой скорости, которую мы практически не увидим. Но вместо этого мы сразу получили пару ударов, мы увидели внезапное излучение ОН, что характерно для этой длины волны побочного продукта нагрева воды. Затем следующая 2-секундная экспозиция была, когда все начало появляться, общие спектры стали ярче, что означало, что мы видим больше пыли. Но потом мы увидели этот гигантский пик натрия, как маяк, очень яркую линию натрия ».
И затем были две другие линии, которые были очень странными. «Лучшая ассоциация, которую мы смогли найти, это серебро», - сказал Шульц. «Это был сюрприз. Затем все эти другие эмиссионные линии начали появляться по мере того, как все больше материала попадало на солнечный свет. Это говорит о том, что мы бросали пыль в солнечный свет, и летучие вещества, которые были заморожены во времени, буквально в тени Кабеуса, нагревались и высвобождались ».
Некоторые из этих соединений включают не только воду и ОН, но также такие вещи, как окись углерода, углекислый газ и метан, «вещи, о которых мы не думаем, когда говорим о Луне», сказал Шульц. «Это те соединения, о которых мы думаем, когда думаем о кометах, поэтому сейчас мы находимся в положении, что, возможно, то, что мы видим на полюсах, является результатом долгой истории воздействий, которые приносят с собой много материала такого типа. » (Прочитайте наше интервью с Тони Колапретом, чтобы узнать больше о последних результатах LCROSS.)
Но никто не уверен, как Луна может удерживать эти летучие вещества и как они попадают в полярные кратеры.
Чтобы понять это, Шульц сказал, что нужно больше миссий на Луну.
«Несмотря на то, что там были астронавты Аполлона, 40 лет спустя мы находим то, что заставляет наши головы отрываться от всей этой новой информации», - сказал Шульц. «Это говорит о том, что вы можете посетить и подумать, что знаете место, но вам нужно вернуться и, возможно, даже жить там».
Шульц сказал, что как экспериментатор, никогда нельзя чувствовать себя самодовольным, но, увидев, как настоящий шлейф ведет себя так же, как их модели, он и его команда были очень счастливы. «Эксперименты позволяют природе преподавать вам уроки, и поэтому они очень интересны. Мы унижены почти ежедневно ».
