質譜法是一種分析技術,它通過根據氣態離子的質荷比對它們進行分類來識別化學物質。質譜儀器可以識別未知化合物,量化已知化合物并確定分子的結構和化學性質。擬議的月球設計可以部署在多個航天平臺上,包括月球表面著陸器和機器人漫游車,以及適合未來宇航員操作的手持工具。
“部署到月球表面的最后一臺質譜儀是 1972 年 12 月在阿波羅 17 號任務期間部署的月球大氣成分實驗 (LACE),”SwRI 的 ENABLE 首席研究員 Edward Patrick 說。“通過 ENABLE,我們開始了一個成功的商業設計,能夠進行從大氣壓到超高真空 (UHV) 的診斷。”
在阿波羅之后將近半個世紀,美國宇航局的月球任務,如月球隕石坑觀測和傳感衛星、月球勘測軌道飛行器和月球大氣和塵埃環境探測器,已經進行了遙感,以尋找被困的揮發物,這些化學物質很容易蒸發。這些發現開啟了“原地資源利用”或 ISRU 領域,這將允許探險者在月球和火星等目標世界“離開陸地”。
無論是為可呼吸的空氣和火箭燃料挖掘自然資源庫,還是為太空建筑和建造生產工程材料,ISRU 都有望減少未來任務所需的有效載荷大小。它還可以增加科學有效載荷能力,降低任務風險,支持擴展的載人任務,并最終允許人類在月球及其他地方永久存在。
帕特里克說:“質譜法返回月球的時間已經過去了。” “由于目前正在開發的多國太空任務艦隊正在籌劃中,質譜是 ISRU 成功所必需的優先診斷工具。”
一旦在月球表面的探索和開發過程中直接證明了這些類型儀器的實用性,帕特里克預計原位質譜儀將變得無處不在。
“無論是探查月球揮發物、監測航天器尾氣副產品、探索月球地下億萬年的歷史,還是尋找微流星體撞擊的泄漏,我們都相信質譜法將引領月球惡劣環境的調查,”帕特里克說。
SwRI 的 ENABLE 項目由 NASA 的月球儀器開發和推進 (DALI) 計劃資助,該計劃旨在推進和開發科學儀器,這些儀器有望用于未來的小型商業月球著陸器。