Na powierzchni zostanie łazik z laserem, a do ogromnego otworu opuści się latający robot. Za sobą będzie rozwijał cienki światłowód dostarczający prąd i przekazujący dane. NASA finansuje projekt, który ma pozwolić zajrzeć do miejsca, gdzie kiedyś mogliby zamieszkać astronauci.
Celem projektu Lunar Underground eXplorer, w uproszczeniu LUX, jest otwór znajdujący się na Morzu Spokoju. To obszar Księżyca dobrze znany z historii programu Apollo, ale jego najciekawsza część zaczyna się dopiero pod powierzchnią. Wejście ma około 100 na 88 m i głębokość 133 m. Jest więc szerokie mniej więcej jak boisko piłkarskie, a jego dno znajduje się niżej niż dach 40-piętrowego wieżowca.
Dane radarowe z sondy Lunar Reconnaissance Orbiter wskazują, iż nie jest to zwykły krater. Otwór prowadzi prawdopodobnie do tunelu lawowego ciągnącego się pod powierzchnią choćby przez kilka kilometrów. Takie korytarze powstały miliardy lat temu. Zewnętrzna warstwa przepływającej lawy stygła i twardniała, podczas gdy gorący materiał wewnątrz przez cały czas płynął. Gdy lawa odpłynęła, pozostała pusta skalna rura. W niektórych miejscach jej sklepienie później się zawaliło, tworząc widoczne dziś wejścia.
Jak pisaliśmy po potwierdzeniu istnienia tunelu pod Morzem Spokoju, radar zobaczył odbicia, których nie dało się dobrze wyjaśnić zwykłą ścianą zagłębienia. Po raz pierwszy pojawił się mocny dowód, iż pod otworem rzeczywiście znajduje się rozległa jaskinia.
Laser popłynie przez rozwijany światłowód
W księżycowej jaskini nie ma atmosfery, dlatego LUX nie może latać na śmigłach jak ziemski dron. Ma zawisnąć dzięki niewielkim silnikom gazowym i poruszać się pomiędzy ścianami, stropem oraz głazami zalegającymi na dnie. Zasilanie go zwykłym akumulatorem mocno ograniczyłoby czas misji. Każdy dodatkowy kilogram baterii oznacza mniej miejsca na paliwo, kamery i aparaturę naukową. Panele słoneczne również odpadają, bo do wnętrza tunelu nie dociera światło.
Konstruktorzy ze Stone Aerospace proponują więc bardzo nietypową pępowinę. Na powierzchni stanie lądownik lub łazik wyposażony w źródło energii i laser o mocy około 1-2 kW. Dron podczas lotu będzie rozwijał cienki przewód światłowodowy.
Wiązka wysłana przez włókno zostanie na pokładzie zamieniona na prąd. Ten zasili elektronikę, czujniki i część podzespołów. Energia lasera może również podgrzewać gaz wyrzucany z dysz, zwiększając wydajność napędu bez pozostawiania spalin, które zanieczyściłyby badane wnętrze. Światłowód ma jeszcze zapewnić szybkie połączenie z powierzchnią. Robot będzie mógł przesyłać obrazy i mapy choćby wtedy, gdy zniknie za zakrętem, grubą warstwą skał lub kilka kilometrów w głębi tunelu.
Pod skałą radio po prostu przestaje działać
Zwykły łazik mógłby zatrzymać się już przy krawędzi otworu. Ściany są strome, dno może być zasypane wielkimi blokami skalnymi, a nieznany układ korytarzy wyklucza wcześniejsze zaplanowanie bezpiecznej trasy. Latający robot ominie przeszkody i zajrzy pod skalne nawisy. przez cały czas pozostanie jednak problem łączności. Fale radiowe nie przechodzą swobodnie przez grubą warstwę skał, a po skręcie w boczny korytarz kontakt z lądownikiem może zostać zerwany.
Na Księżycu nie ma też GPS-u ani sieci lokalnych nadajników. Maszyna będzie musiała jednocześnie budować mapę otoczenia i określać na niej własne położenie. W całkowitej ciemności wykorzysta własne oświetlenie, kamery i prawdopodobnie lidar. Przewód rozwiązuje część problemów, ale tworzy nowe. Musi być lekki, odporny na ostre krawędzie regolitu i wystarczająco elastyczny, żeby nie ograniczać lotu. Nie może zaplątać się pomiędzy głazami ani zostać przecięty podczas ocierania o ścianę.
Podobny pomysł rozwijano wcześniej w projekcie kulistego robota Daedalus. Tam maszyna miała zostać opuszczona na przewodzie, a później toczyć się po dnie. LUX ma być bardziej mobilny: zamiast walczyć z każdym kamieniem, po prostu nad nim przeleci.
Jaskinia może zostać pierwszym księżycowym domem
Tunel jest interesujący nie tylko z punktu widzenia geologów. Kilkadziesiąt metrów skały nad głową stanowi naturalną osłonę przed promieniowaniem kosmicznym, uderzeniami mikrometeorytów i gwałtownymi zmianami temperatury. Na powierzchni dzień i noc księżycowa realizowane są po około 2 ziemskie tygodnie. Oświetlony grunt rozgrzewa się do ponad 100 st. C, a po zachodzie Słońca temperatura spada znacznie poniżej minus 100 st. C. W głębi tunelu warunki powinny być znacznie stabilniejsze.
Nie oznacza to, iż astronauci mogliby po prostu rozłożyć tam namioty i natychmiast zamieszkać. Jaskinię trzeba najpierw dokładnie zmapować, zbadać stabilność stropu, znaleźć luźne fragmenty skał i ustalić, czy do wnętrza da się bezpiecznie dostarczać ludzi oraz sprzęt.
Dopiero później można myśleć o ustawieniu szczelnych modułów, śluz, instalacji energetycznej i systemu podtrzymywania życia. Naturalny tunel nie zastąpi bazy, ale mógłby zapewnić jej grubą osłonę, której nie trzeba przywozić z Ziemi ani usypywać z księżycowego pyłu.
Właśnie dlatego podobne jaskinie pojawiają się także w chińskich wizjach stałej bazy na Księżycu. Kraj, który pierwszy dokładnie rozpozna bezpieczny tunel, może dostać gotowy fundament pod znacznie większą obecność na naszym satelicie.
NASA na razie płaci za odpowiedź, czy to w ogóle zadziała
Projekt wygląda jak prawie gotowa misja, ale tak naprawdę w rzeczywistości znajduje się dopiero na samym początku drogi. LUX został wybrany do pierwszej fazy programu NASA Innovative Advanced Concepts. Zespół otrzyma do 175 tys. dolarów na 9 miesięcy pracy. Za te pieniądze nie powstanie dron gotowy do wysłania na Księżyc. Badacze mają policzyć masę, zapotrzebowanie na energię, zużycie gazu oraz zasięg i sprawdzić, czy wszystkie elementy da się połączyć w wykonalną konstrukcję.
Największą niewiadomą pozostaje skuteczność laserowego podgrzewania paliwa. Gdyby projekt przeszedł do drugiej fazy, naukowcy chcieliby wykonać pomniejszone testy laboratoryjne z laserem o długości fali 1070 nm i kilometrowym światłowodem.
Dopiero udane próby mogłyby prowadzić do większego demonstratora, a później być może prawdziwej misji. Nie ma dziś daty startu, wybranego lądownika ani rakiety. To przez cały czas koncepcja, ale rozwiązująca bardzo duży problem. Żeby sprawdzić, czy ludzie mogą kiedyś zamieszkać pod Księżycem, trzeba najpierw wysłać tam maszynę. A żeby maszyna nie zgubiła się i nie rozładowała po pierwszym zakręcie, dostanie najdłuższy przewód do ładowania w historii.
*Źródło grafiki wprowadzającej: NASA / edytowane przez AI Canva Pro
