Misi Artemis II NASA yang akan datang dijadwalkan untuk mengembalikan astronot ke Bulan paling cepat April 2026. Astronot terakhir kali berada di Bulan pada tahun 1972 selama misi Apollo 17.
Artemis II akan memanfaatkan Sistem Peluncuran Luar Angkasa NASA, yang merupakan roket yang sangat kuat yang memungkinkan eksplorasi ruang angkasa manusia di luar atmosfer bumi. Awak beranggotakan empat orang akan melakukan perjalanan dengan pesawat ruang angkasa Orion, yang diluncurkan oleh badan tersebut mengelilingi Bulan dan berhasil kembali selama misi Artemis I.
Namun sebelum Artemis II, NASA akan mengirimkan dua misi untuk menjelajahi permukaan kutub selatan bulan untuk mencari sumber daya yang dapat mendukung perjalanan ruang angkasa manusia dan memungkinkan penemuan ilmiah baru.
Ahli geologi planet seperti saya tertarik dengan data dari Lunar Trailblazer, salah satu dari dua misi pengintaian ini. Data dari misi ini akan membantu kita memahami bagaimana air terbentuk dan berperilaku di planet berbatu dan bulan.
Dimulai dengan eksplorasi ilmiah
PRIME-1, atau Eksperimen Penambangan Es Sumber Daya Kutub, akan dipasang di pendarat bulan. Ini dijadwalkan untuk diluncurkan pada Januari 2025.
Di atas pendarat terdapat dua instrumen: Regolith dan Bor Es untuk Menjelajahi Medan Baru, TRIDENT, dan Spektrometer Massa untuk Mengamati Operasi Bulan, MSOLO. TRIDENT akan menggali hingga kedalaman 3 kaki (1 meter) dan mengekstraksi sampel tanah bulan, dan MSOLO akan mengevaluasi komposisi kimia tanah dan kandungan air.
Bergabung dalam eksperimen penambangan bulan adalah Lunar Trailblazer, satelit yang diluncurkan dengan roket Falcon 9 yang sama.
Bayangkan pengaturan ini seperti kumpulan Uber satelit bernilai jutaan dolar atau rideshare di mana beberapa misi berbagi roket dan meminimalkan penggunaan bahan bakar sambil menghindari tarikan gravitasi bumi.
Bethany Ehlmann, seorang ilmuwan planet, adalah peneliti utama Lunar Trailblazer dan memimpin tim operasi yang terdiri dari ilmuwan dan mahasiswa dari kampus Caltech. Perintis adalah Misi Kecil Inovatif NASA untuk Eksplorasi PLAnetary, atau SIMPLEx.
Misi ini bertujuan untuk memberikan pengalaman operasi praktis dengan biaya lebih rendah. Setiap misi SIMPLEx dibatasi anggaran sebesar US$55 juta – Trailblazer sedikit melebihi anggaran sebesar $80 juta. Meskipun melebihi anggaran, misi ini akan menghabiskan biaya sekitar seperempat biaya misi robotik pada umumnya dari Program Penemuan NASA. Misi Discovery Program biasanya menelan biaya sekitar $300 juta, dengan anggaran maksimum $500 juta.
Membangun satelit yang kecil namun perkasa
Penelitian dan pengembangan selama puluhan tahun terhadap satelit kecil, atau SmallSats, membuka kemungkinan bagi Trailblazer. SmallSats melakukan pengukuran yang sangat spesifik dan melengkapi data yang bersumber dari instrumen lain.
Beberapa SmallSat yang bekerja bersama dalam satu konstelasi dapat melakukan berbagai pengukuran secara bersamaan untuk mendapatkan tampilan permukaan Bumi atau Bulan dengan resolusi tinggi.
Misi SIMPLEx dapat menggunakan SmallSats ini. Karena ukurannya kecil dan lebih terjangkau, mereka memungkinkan peneliti mempelajari pertanyaan-pertanyaan yang memiliki risiko teknis lebih tinggi. Lunar Trailblazer, misalnya, menggunakan suku cadang komersial untuk menekan biaya.
Misi eksperimental berbiaya rendah dan berisiko tinggi ini dapat membantu ahli geologi memahami lebih jauh asal usul tata surya, serta bahan penyusunnya dan perubahannya seiring berjalannya waktu. Lunar Trailblazer akan fokus secara khusus pada pemetaan Bulan.
Garis waktu singkat penemuan air di Bulan
Para ilmuwan telah lama terpesona dengan permukaan tetangga terdekat kita, Bulan. Pada awal pertengahan abad ke-17, para astronom salah mengartikan letusan gunung berapi purba sebagai kuda betina bulan, yang berasal dari kata Latin yang berarti “laut”.
Hampir dua abad kemudian, perhitungan astronom William Pickering menunjukkan bahwa Bulan tidak memiliki atmosfer. Hal ini membawanya pada kesimpulan bahwa Bulan tidak mungkin memiliki air di permukaannya, karena air tersebut akan menguap.
Namun, pada tahun 1990-an, misi Clementine NASA mendeteksi adanya air di Bulan. Clementine adalah misi pertama yang memetakan permukaan Bulan secara lengkap, termasuk kutub bulan. Data ini mendeteksi keberadaan es di wilayah yang terkena bayangan permanen di Bulan dalam resolusi rendah.
Deteksi air pertama yang dilakukan para ilmuwan mendorong eksplorasi lebih lanjut. NASA meluncurkan Lunar Prospector pada tahun 1998 dan Lunar Reconnaissance Orbiter pada tahun 2009. Organisasi Penelitian Luar Angkasa India meluncurkan misi Chandrayaan-1 dengan instrumen Moon Mineralogy Mapper, M3, pada tahun 2008. M3, meskipun tidak dirancang untuk mendeteksi air cair, secara tak terduga berhasil melakukannya menemukannya di daerah yang diterangi matahari di Bulan.
Misi-misi ini secara kolektif menyediakan peta yang menunjukkan bagaimana mineral hidrous – mineral yang mengandung molekul air dalam susunan kimianya – dan air es didistribusikan di permukaan bulan, khususnya di wilayah yang dingin, gelap, dan terkena bayangan permanen.
Air mungkin sampai di Bulan melalui beberapa rute berbeda.
Caltech/Perintis Bulan
Misi baru, sains baru
Namun bagaimana suhu dan kondisi fisik air di Bulan berubah akibat variasi sinar matahari dan bayangan kawah?
Lunar Trailblazer akan menampung dua instrumen, Lunar Thermal Mapper, LTM, dan evolusi instrumen M3, High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper, HVM3.
Instrumen LTM akan memetakan suhu permukaan, sedangkan HVM3 akan mengukur bagaimana batuan bulan menyerap cahaya. Pengukuran ini akan memungkinkannya mendeteksi dan membedakan air dalam bentuk cair dan es.
Secara bersamaan, instrumen-instrumen ini akan memberikan pengukuran termal dan kimia batuan bulan yang mengandung air. Mereka akan mengukur air pada berbagai waktu dalam satu hari di bulan, yaitu sekitar 29,5 hari Bumi, untuk mencoba menunjukkan bagaimana komposisi kimiawi air bervariasi tergantung pada waktu dan lokasinya di Bulan.
Hasil ini akan memberi tahu para peneliti di fase apa – padat atau cair – air berada.
Signifikansi ilmiah dan apa selanjutnya
Ada tiga teori utama tentang asal usul air bulan. Bisa jadi itu adalah air yang tersimpan di dalam Bulan sejak pembentukannya, di lapisan mantelnya. Beberapa proses geologi mungkin memungkinkannya perlahan-lahan lepas ke permukaan seiring berjalannya waktu.
Atau, air tersebut mungkin sampai di asteroid dan komet yang bertabrakan dengan permukaan bulan. Bahkan mungkin tercipta oleh interaksi dengan angin matahari, yang merupakan aliran partikel yang berasal dari Matahari.
Lunar Trailblazer dapat menjelaskan teori-teori ini dan membantu para peneliti membuat kemajuan dalam beberapa pertanyaan sains besar lainnya, termasuk bagaimana perilaku air di benda berbatu seperti Bulan dan apakah astronot masa depan akan dapat menggunakannya.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh César León Jr. di Universitas Washington di St. Louis. Baca artikel aslinya di sini.