ISRO’nun (Hindistan Uzay Araştırma Örgütü) Vikram iniş aracı, üzerinde NASA retroreflektörü bulunan, 23 Ağustos 2023’te Ay’a indi. NASA’nın LRO’sunda (Ay Keşif Yörünge Aracı) bulunan kamera bu fotoğrafı dört gün sonra çekti. İniş aracı görüntünün merkezinde yer alıyor; koyu gölgesi, etrafındaki parlak halenin karşısında görülebiliyor. Roket tüyünün Ay yüzeyindeki ince taneli regolit (toprağa benzer) ile etkileşime girmesinden sonra oluşan hale. Resimde 1 mil veya 1,7 kilometre genişliğinde bir alan gösterilmektedir. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Arizona Eyalet Üniversitesi
NASA ve ISRO’nun Ay’daki lazer deneyi, Ay’ın hassas keşfi ve gelecek görevlerde yenilikçi retroreflektörlerin kullanımı için yeni olanaklar sunuyor.
Ay’da ilk kez, bir lazer ışını yörüngedeki cisimler arasında iletildi ve yansıtıldı. NASA ISRO’nun (Hindistan Uzay Araştırma Örgütü) Vikram’ın ay yüzeyine inişinde uzay aracı ve Oreo boyutunda bir cihaz. Başarılı deney, Ay yüzeyindeki hedeflerin tam olarak konumlandırılmasına yönelik yeni bir tarzın kapısını açıyor.
Hassas Ay Tespit Tekniği
öğleden sonra 3’te Avustralya, Brezilya ve Kuzey Amerika ülkelerinin kullandığı saat uygulaması 12 Aralık 2023’te NASA’nın LRO’su (Lunar Reconnaissance Orbiter), lazer altimetre cihazını Vikram’a doğrulttu. LRO ona doğru lazer darbeleri gönderdiğinde, iniş aracı LRO’dan 62 mil veya 100 kilometre uzakta, Ay’ın Güney Kutbu bölgesindeki Manzinus kraterinin yakınındaydı. Yörünge aracı, Vikram’daki küçük bir NASA retroreflektöründen geri dönen ışığı tespit ettikten sonra, NASA bilim adamları tekniklerinin nihayet işe yaradığını anladılar.
Pragyaan gezgini, Vikram Lander’ın bu görüntüsünü 30 Ağustos’ta, ay gecesi onu dondurucu karanlığıyla örtmeden önce yakaladı. Kredi bilgileri: ISRO
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 adamları, tekniğin tersini kullanarak (hareketli bir uzay aracından sabit bir uzay aracına lazer darbeleri göndererek kesin konumunu belirlemek) Ay’da birçok uygulamaya sahip olduğunu söylüyor.
Devrimci Retroreflektörler
Bir ortaklığın parçası olarak Vikram’daki retroreflektörü geliştiren NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki ekibe liderlik eden Xiaoli Sun, “Geri yansıtıcımızı Ay’ın 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, kubbe şeklindeki alüminyum çerçeveye yerleştirilmiş sekiz adet kuvars köşeli küp prizmaya sahiptir. Bu konfigürasyon, cihazın herhangi bir yönden gelen ışığı kaynağına geri yansıtmasına olanak tanır. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
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.
Çok Yönlü Uygulamalar ve Gelecek Potansiyeli
Retroreflektörler bilim ve keşif alanındaki birçok uygulamada kullanılabilir ve aslında Apollo döneminden beri Ay’da 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. Üzerinde Uluslararası Uzay istasyonukargo teslimatı yapan uzay aracının otonom olarak kenetlenmesine yardımcı olan hassas işaretleyiciler olarak kullanılırlar.
Gelecekte, örneğin Artemis astronotlarını karanlıkta yüzeye yönlendirebilirler veya zaten yüzeyde olan uzay aracının yerlerini işaretleyerek astronotların veya mürettebatsız uzay aracının yanlarına inmesine yardımcı olabilirler.
NASA’nın Ay Keşif Yörünge Aracı’nın sanatçı tarafından yapılan çizimi. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Zorluklar ve Sonraki Adımlar
Ancak geri yansıtıcıların Ay’ı aydınlatması için yapılacak daha çok iş var. Bunların hemen benimsenmesinin önündeki en büyük engel, LRO’nun ana görevinin ötesinde 13 yıldır çalışan altimetresinin şimdilik Ay yörüngesinde dönen tek lazer cihazı olmasıdır. Ancak cihaz bir hedefin yerini belirlemek için tasarlanmamıştı; 2009’dan beri altimetre olarak adlandırılıyor LOLA – yüzeye yapılacak görevlere hazırlanmak için Ay’ın topografyasının haritalandırılmasından sorumluydu.
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, Ay’a 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 bölgedeki 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, Ay’ın küresel yükseklik haritalarını oluşturmak amacıyla 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.
Ay Keşif Araçlarının Genişletilmesi
Pek çok NASA retroreflektörünün, 19 Ocak 2024’te Ay’a 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 Ay iniş araçlarıyla uçması planlanıyor. Şubat ortasında uzay aracını Ay’a fırlatması planlanıyor. Sezgisel Makineler, NASA’nın Ticari Ay Yükü Hizmetleri (CLPS) girişimi kapsamında, retroreflektör de dahil olmak üzere altı NASA yükünü taşıyacak.