LCROSS była niezwykłą misją, polegającą na uderzeniu w badaniu ciała planetarnego. Misja była nie tylko niezwykła, ale także pióropusz wyrzutowy powstały w wyniku uderzenia pustego rakiety Centaur w Księżyc.
„Normalne uderzenie solidnym impaktorem wyrzuca śmieci bardziej niż do góry, jak odwrócony klosz, który staje się coraz szerszy, gdy wychodzi” - powiedział Pete Schultz z Brown University i członek zespołu naukowego LCROSS. „Ale konfiguracja pustego impaktora - pustego wzmacniacza rakietowego - stworzyła pióropusz, który miał zarówno pióropusz pod niskim kątem, ale co ważniejsze, również naprawdę wydatny pióropusz pod dużym kątem, który wystrzelił prawie prosto w górę.”
Ten wysoki pióropusz podniósł szczątki na tyle, że był oświetlony światłem słonecznym i mógł być badany przez statek kosmiczny.
Chociaż pióropusz nie był widziany z Ziemi, jak reklamowano przed zderzeniem, był widoczny zarówno przez statek kosmiczny pasterski LCROSS, jak i Lunar Reconnaissance Orbiter. Korzystanie ze zużytego Centaura było nie tyle projektowaniem misji, co korzystaniem z tego, co było dostępne. Ale okazał się świetnym wyborem.
„Myślę, że mieliśmy szczęście”, powiedział Schultz w wywiadzie dla Space Magazine w wywiadzie telefonicznym w tym tygodniu. „Myślę, że inny projekt i być może uzyskaliśmy zupełnie inny wynik. Niewiele może wydostać się na słońce, a pióropusz byłby bardzo tymczasowy. ”
Aby szczątki dostały się na tyle wysoko, że wpadły w światło słoneczne, musiały wznieść się około pół mili nad dnem krateru.
„Aby spojrzeć na to z innej perspektywy” - powiedział Schultz - „musieliśmy podrzucić śmieci dwa razy wyżej niż Sears Tower, najwyższy budynek w USA. Teraz Księżyc ma mniejszą grawitację, więc jeśli sprowadzimy go z powrotem na Ziemię i porównamy, będzie to jak próba rzucenia piłki na szczyt pomnika Waszyngtona. Jest więc dużo grawitacji do pokonania i okazuje się, że uderzenie to zrobiło, ponieważ użyliśmy pustego impaktora. ”
Kiedy uderzenie rakiety uderzyło, a krater zaczął się formować, powierzchnia Księżyca zapadła się i wystrzeliła w górę - prawie jak strumień - w stronę słońca, niosąc ze sobą substancje lotne uwięzione w regolicie.
Aby dowiedzieć się, jak będzie wyglądać wpływ, Schultz i jego zespół, w tym doktorant Brendan Hermalyn, dokonali niewielkich wpływów i modelowania. Ich testy przeprowadzono zaledwie kilka miesięcy przed faktycznym uderzeniem i wykorzystano małe, półcalowe pociski na różnych powierzchniach.
„Większość uderzeń, kiedy je modelujemy, zakładamy, że impaktory są solidne”, powiedział Schultz. „Przeprowadziliśmy eksperymenty, zarówno z masywnymi, jak i pustymi pociskami, a kiedy użyliśmy pustego pocisku, mieliśmy prawdziwą niespodziankę. Widzieliśmy nie tylko gruz przemieszczający się na zewnątrz, ale także w górę. ”
„Naprawdę nie wiedzieliśmy dokładnie, co zobaczymy w rzeczywistym oddziaływaniu LCROSS, ale nasze testy wiele wyjaśniły”, kontynuował Schultz, „wyjaśniając, dlaczego widzieliśmy to, co zrobiliśmy i dlaczego widzieliśmy pióropusz przez tak długi czas. . Gdyby wychodził jak odwrócony abażur lub rozszerzający się lejek, szczątki wzniosłyby się i opadły i prawdopodobnie zostałyby wykonane w ciągu około 20 sekund. Zamiast tego po prostu nadchodził. ”
Ale były pewne spodziewane chwile. Gdy statek kosmiczny LCROSS zbliżył się do powierzchni Księżyca, Tony Colaprete i zespół dokonali korekty ekspozycji w kamerach, a zespół był w stanie faktycznie zobaczyć powierzchnię Księżyca w ostatnich sekundach przed uderzeniem.
„To było świetne” - powiedział Schultz. „Oznacza to, że widzieliśmy krater, byliśmy w stanie oszacować, jak duży był krater, i miało to sens z naszymi przewidywaniami. Ale byliśmy również w stanie zobaczyć resztki tego pióropuszu pod dużym kątem, które wciąż wracają na powierzchnię. To musiało zostać wystrzelone prawie prosto w kosmos, a teraz wracało na Księżyc. Widzieliśmy ją jako bardzo rozproszoną chmurę i widzieliśmy, jak pozostałe części regolitu opadają jak fontanna. Dla mnie to była najbardziej ekscytująca część ”.
Schultz powiedział, że był zdenerwowany podczas zderzenia.
„Muszę wyznać, że byliśmy na szpilkach i igłach”, powiedział, „ponieważ było to coś znacznie większego niż eksperymenty z użyciem pocisków pół cala i nie wiedzieliśmy, czy to się zwiększy. Mieliśmy do czynienia z czymś, co wyglądało jak szkolny autobus bez dzieci na pokładzie, który uderzał w Księżyc i nie wiedzieliśmy, czy to będzie zachowywać się tak samo, jak nasze mniejsze modele. ”
I choć pióropusz zachowywał się jak modele, było mnóstwo niespodzianek - zarówno w przypadku zderzenia, jak i tego, co zostało odkryte w Kraterze Cabeusa.
„Wiedzieliśmy, kiedy to uderzy w powierzchnię - wiemy, jak szybko jechaliśmy i gdzie byliśmy nad powierzchnią - i okazało się, że opóźnienie upłynęło, zanim zobaczyliśmy błysk, i to była naprawdę niespodzianka” - Schultz powiedziany. „To było około pół sekundy opóźnienia, a potem zajęło około jednej trzeciej sekundy opóźnienia, zanim zaczęło rosnąć i stawać się jaśniejsze. Cała sprawa zajęła siedem dziesiątych sekundy, zanim zaczęła się rozjaśniać. To cecha puszystej powierzchni. ”
Schultz powiedział, że wiedzą, że była to prawdopodobnie „puszysta” powierzchnia z eksperymentów i modelowania oraz z porównań z misją Deep Impact, dla której był współbadaczem.
„Jedną z pierwszych rzeczy, które zdaliśmy sobie sprawę, było to, że nie jest to twój normalny regolit - co zwykle myślisz o Księżycu”, powiedział Schultz. „Obserwowaliśmy błysk i szukaliśmy, jakiego rodzaju widma widzimy. Widma mają odciski palców składu pierwiastków i związków. Spodziewaliśmy się, że z powodu niskiej prędkości nie zobaczymy wiele. Ale zamiast tego od razu dostaliśmy kilka trafień, zobaczyliśmy nagłą emisję OH, co jest charakterystyczne dla tej długości fali produktu ubocznego ogrzewania wody. Następnie następna 2-sekundowa ekspozycja miała miejsce, gdy rzeczy zaczęły się pojawiać, ogólne widma stały się jaśniejsze, co oznaczało, że widzieliśmy więcej pyłu. Ale potem zobaczyliśmy wielki olbrzymi pik sodu, jak latarnia, bardzo jasna linia sodu. ”
A potem były dwie inne linie, które były bardzo dziwne. „Najlepszym skojarzeniem, jakie mogliśmy znaleźć, było srebro”, powiedział Schultz. „To była niespodzianka. Potem wszystkie inne linie emisji zaczęły się pojawiać, gdy więcej materiałów dostało się na światło słoneczne. To sugeruje, że rzucaliśmy kurz w światło słoneczne, a substancje lotne, które zostały zamrożone w czasie, dosłownie, w cieniach Cabeusa, rozgrzewały się i zostały uwolnione. ”
Niektóre z tych związków obejmowały nie tylko wodę i OH, ale także takie rzeczy, jak tlenek węgla, dwutlenek węgla i metan, „rzeczy, o których nie myślimy, gdy mówimy o Księżycu”, powiedział Schultz. „Są to związki, o których myślimy, gdy myślimy o kometach, więc teraz jesteśmy w stanie, że być może to, co widzimy na biegunach, jest wynikiem długiej historii uderzeń, które niosą ze sobą wiele tego rodzaju materiałów. ” (Przeczytaj nasz wywiad z Tony Colaprete, aby uzyskać więcej informacji na temat ostatnich wyników LCROSS.)
Ale nikt nie jest pewien, w jaki sposób Księżyc może utrzymać te substancje lotne i jak trafią do kraterów polarnych.
Aby to zrozumieć, Schultz powiedział, że potrzeba więcej misji na Księżyc.
„Mimo że byli tam astronauci Apollo, 40 lat później odkrywamy rzeczy, które sprawiają, że nasze głowy odrywają się od tych wszystkich nowych informacji” - powiedział Schultz. „To pokazuje, że możesz odwiedzić i pomyśleć, że znasz miejsce, ale musisz wrócić, a może nawet tam zamieszkać.”
Schultz powiedział, że jako eksperymentator nigdy nie czuje się zadowolony z siebie, ale widząc, jak zachowały się rzeczywiste pióropusze tak jak ich modele, on i jego zespół byli bardzo szczęśliwi. „Eksperymenty pozwalają naturze uczyć cię lekcji i dlatego są bardzo interesujące. Jesteśmy upokorzeni prawie codziennie. ”
