NASA’nın LRO’sundaki lazer cihazı, Hindistan’ın ay inişine başarılı bir şekilde ping atıyor

Ay’da ilk kez, yörüngedeki bir NASA uzay aracı ile ISRO’nun (Hindistan Uzay Araştırma Örgütü) ay yüzeyindeki Vikram iniş aracındaki Oreo boyutlu bir cihaz arasında bir lazer ışını iletildi ve yansıtıldı. Başarılı deney, ay yüzeyindeki hedeflerin tam olarak konumlandırılmasına yönelik yeni bir tarzın kapısını açıyor.

12 Aralık 2023 saat 15.00’te (EST), NASA’nın LRO’su (Ay Keşif Yörünge Aracı), lazer altimetre cihazını Vikram’a doğrulttu. LRO ona doğru lazer darbeleri gönderdiğinde, iniş aracı LRO’dan 62 mil veya 100 kilometre uzakta, ayın güney kutbu bölgesindeki Manzinus kraterinin yakınındaydı. Yörünge aracı, Vikram’daki küçük bir NASA retroreflektöründen geri dönen ışığı tespit ettikten sonra, NASA bilim adamları tekniklerinin sonunda işe yaradığını anladılar.

Bir nesneye lazer darbeleri göndermek ve ışığın geri dönmesinin ne kadar sürdüğünü ölçmek, Dünya yörüngesindeki uyduların yerlerini yerden takip etmenin yaygın olarak kullanılan bir yoludur. Ancak bilim insanları, tekniğin tersini kullanarak (hareketli bir uzay aracından sabit bir uzay aracına lazer darbeleri göndererek kesin konumunu belirlemek) Ay’da birçok uygulamaya sahip olduğunu söylüyor.

Ortaklığın bir parçası olarak Vikram’daki retroreflektörü geliştiren NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki ekibe liderlik eden Xiaoli Sun, “Geriye dönük yansıtıcımızı ayın yörüngesinden yüzeye yerleştirebileceğimizi gösterdik” dedi. NASA ve ISRO arasında. “Bir sonraki adım, gelecekte bu retroreflektörleri kullanmak isteyen görevler için rutin hale gelebilmesi için tekniği geliştirmektir.”

Yalnızca 2 inç veya 5 santimetre genişliğindeki NASA’nın Lazer Retroreflektör Dizisi adı verilen küçük ama güçlü retroreflektörü, kubbe şeklindeki bir alüminyum çerçeveye yerleştirilmiş sekiz adet kuvars köşeli küp prizmasına sahiptir. Bilim adamları, cihazın basit ve dayanıklı olduğunu, ne güç ne de bakım gerektirdiğini ve onlarca yıl dayanabileceğini söylüyor. Konfigürasyonu, retroreflektörün herhangi bir yönden gelen ışığı kaynağına geri yansıtmasına olanak tanır.

Retroreflektörler bilim ve keşif alanındaki birçok uygulamada kullanılabilir ve aslında Apollo döneminden bu yana ayda kullanılmaktadır. Bavul büyüklüğündeki retroreflektörler, ışığı Dünya’ya geri yansıtarak, Ay’ın gezegenimizden yılda 3,8 santimetre (1,5 inç) uzaklaştığını ortaya çıkardı.

Bu yeni nesil küçük retroreflektörler, daha büyük öncekilerden çok daha fazla uygulamaya sahiptir. Uluslararası Uzay İstasyonunda, kargo teslimatı yapan uzay aracının otonom olarak yanaşmasına yardımcı olan hassas işaretleyiciler olarak kullanılıyorlar.

Gelecekte, örneğin Artemis astronotlarını karanlıkta yüzeye yönlendirebilirler veya zaten yüzeyde olan uzay aracının yerlerini işaretleyerek astronotların veya mürettebatsız uzay aracının yanlarına inmesine yardımcı olabilirler.

Ancak geri yansıtıcıların ayı aydınlatması için yapılacak daha çok iş var. Bunların hemen benimsenmesinin önündeki en büyük engel, asıl görevinin ötesinde 13 yıldır çalışan LRO’nun altimetresinin şimdilik ay yörüngesinde dönen tek lazer cihazı olmasıdır. Ancak cihaz bir hedefin yerini belirlemek için tasarlanmamıştı; 2009 yılından bu yana, LOLA adı verilen altimetre, yüzeydeki görevlere hazırlanmak için ayın topografyasının haritalandırılmasından sorumlu.

Sun’la çalışan NASA Goddard bilim insanı Daniel Cremons, “LOLA’nın Oreo büyüklüğündeki bu hedefi işaret etmesini ve her seferinde vurmasını istiyoruz ki bu çok zor” dedi. Vikram’ın retroreflektörüne ulaşmak için altimetrenin sekiz denemesi gerekti.

LOLA, aya doğru beş lazer ışını göndererek ve her birinin geri dönmesinin ne kadar sürdüğünü ölçerek çalışır (ışık ne kadar hızlı geri dönerse, LOLA ile yüzey arasındaki mesafe o kadar az olur ve dolayısıyla o alandaki yükseklik de o kadar yüksek olur). Her bir lazer ışını, 62 mil veya 100 kilometre yükseklikten 32 feet veya 10 metre genişliğinde bir alanı kapsıyor. Işınlar arasında büyük boşluklar olduğundan, ay yörünge aracının iniş aracının üzerinden her geçişi sırasında lazer darbesinin bir retroreflektöre temas etme ihtimali yalnızca küçük bir ihtimaldir.

Altimetreler, ayın küresel yükseklik haritalarını oluşturmak için kraterleri, kayaları ve kayaları tespit etmek için mükemmeldir. Ancak sürekli olarak bir ping elde etmek için gerekli olan bir geri yansıtıcının yüzde biri derecesine kadar işaret etmek için ideal değiller. Kapsama alanında herhangi bir boşluk olmadan yüzeyi yavaş ve sürekli olarak tarayan geleceğin lazeri, küçük retroreflektörlerin potansiyellerini karşılamalarına yardımcı olacaktır.

Şimdilik, NASA’nın minyatür retroreflektörlerinin arkasındaki ekip, yüzeydeki hedeflerin, özellikle de iniş araçlarının konumunu hassaslaştırmaya yardımcı olmak için LRO’nun lazer altimetresini kullanmaya devam edecek.

Pek çok NASA retroreflektörünün, 19 Ocak 2024’te aya inecek olan JAXA’nın (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) SLIM iniş aracı ve özel bir şirket olan Intuitive Machines tarafından inşa edilen biri de dahil olmak üzere, halka açık ve özel aya iniş araçlarıyla uçması planlanıyor. Şubat ortasında uzay aracını aya fırlatması planlanıyor. Sezgisel Makineler, NASA’nın Ticari Ay Yükü Hizmetleri (CLPS) girişimi kapsamında, retroreflektör de dahil olmak üzere altı NASA yükünü taşıyacak.