MoonRanger, un pequeño rover robótico desarrollado por la Universidad Carnegie Mellon y su spin-off Astrobotic, ha completado su revisión de diseño preliminar en preparación para una misión de 2022 para buscar señales de agua en el polo sur de la luna.

Si existe hielo enterrado en cantidades útiles es una de las preguntas más urgentes en la exploración lunar. y MoonRanger será el primero en buscar pruebas sobre el terreno. Si se encuentra en concentración suficiente en lugares accesibles, el hielo podría ser el recurso más valioso del sistema solar, dijo William "Red" Whittaker, Catedrático de Investigación Fundadores de la Universidad en el Instituto de Robótica.

"El agua es clave para la presencia humana y el uso de la luna, "explicó Whittaker, quien lidera el desarrollo de MoonRanger. "Las agencias espaciales de todo el mundo tienen la intención de investigarlo".

Whittaker y su equipo se acercaron por primera vez a la NASA sobre el uso de robots para buscar hielo lunar en 1996, y cumplirán esa visión un cuarto de siglo después al aterrizar en 2022.

"Esto no ha sido rápido ni fácil, ", Dijo Whittaker." Es asombroso que después de tantos años tengamos el primer vistazo ".

La NASA seguirá a MoonRanger en una fecha posterior con su más capaz Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), que realizará una exploración y caracterización científica más rigurosa y sostenida del hielo.

El módulo de aterrizaje de MoonRanger será el XL-1 de Masten Space Systems, apoyado por el programa de servicios de carga útil lunar comercial de la NASA. El rover será una de las ocho cargas útiles de ciencia y tecnología, que son compatibles con el programa de cargas útiles de tecnología e instrumentos de superficie lunar de la NASA.

La agencia espacial dijo que las cargas útiles apoyan su programa Artemis, que tiene como objetivo devolver a los astronautas estadounidenses a la luna en los próximos años.

El mes pasado, los revisores determinaron la viabilidad del diseño del rover y su misión. Lydia Schweitzer, un estudiante de maestría en diseño computacional que dirigió el equipo de ingeniería de sistemas, dijo que en la revisión de dos días participaron más de 60 personas, incluidos veteranos del programa Apollo y del proyecto Mars rover, que proporcionaron sugerencias y comentarios importantes.

Schweitzer dijo que el proyecto involucró a una docena de profesores y miembros del personal, así como al menos 90 estudiantes, incluyendo tres semestres de inscritos en el curso del proyecto de Whittaker. Las disciplinas representadas en el equipo comprenden ingeniería, robótica, Ciencias de la Computación, Ingeniería de software, la interacción persona-ordenador, arquitectura y Diseño. El equipo también ha aprovechado una red de alumnos de CMU con experiencia en robótica espacial para resolver problemas y optimizar el diseño del rover.

Incluso mientras MoonRanger toma forma, Whittaker y otro equipo de estudiantes continúan preparándose para una misión 2021 en la que un rover CMU de cuatro libras llamado Iris y un paquete de arte CMU llamado MoonArk viajarán a la luna en el módulo de aterrizaje Peregrine de Astrobotic.

MoonRanger presenta una serie de innovaciones técnicas. Aproximadamente del tamaño de una maleta, está diseñado para explorar repetidamente a una velocidad de 1, 000 metros por día terrestre tanto en condiciones de luz solar como de oscuridad, una velocidad sin precedentes para un rover planetario. Por el contrario, un robot chino ahora en el lado opuesto de la luna ha promediado menos de un metro por día terrestre.

A diferencia de otros rovers, MoonRanger no lleva calentamiento de isótopos, por lo que la batería y la electrónica fallarán cuando caiga la noche y se establezcan temperaturas criogénicas. Por lo tanto, el robot debe cumplir su misión en menos de los 14 días terrestres soleados del mes lunar. También es liviano y no puede llevar una gran radio para comunicarse directamente con la Tierra. Por lo tanto, debe regresar al módulo de aterrizaje, con el que establecerá comunicación inalámbrica de corto alcance para que la radio del módulo de aterrizaje pueda transmitir los hallazgos del robot a la Tierra.

"MoonRanger estará solo durante largos períodos de tiempo, "dijo David Wettergreen, profesor de investigación de robótica y co-investigador del proyecto rover, notando que el rover estará fuera de contacto con los controladores en la Tierra mientras hace sus exploraciones

La misión fue diseñada originalmente para demostrar la capacidad del rover. Pero la NASA lo expandió esta primavera para incluir la búsqueda de hielo al agregar su Sistema de Espectrómetro de Neutrones (NSS) a MoonRanger. El NSS, desarrollado por el Centro de Investigación Ames de la NASA, mide la cantidad de hidrógeno en la capa superior del suelo lunar, llamado regolito. La abundancia de hidrógeno se correlaciona con la concentración de hielo de agua enterrado. El NSS estará de viaje, "haciendo tictac como un contador Geiger" cuando el rover pasa sobre hielo enterrado, luego callar en áreas completamente secas, Dijo Whittaker.

La matriz solar del rover está orientada verticalmente para capturar los ángulos solares bajos que se experimentan en el polo. El sol bajo también significa que los cráteres y las depresiones son profundas, sombras de tono negro. El vagabundo, por lo tanto, necesitará sentir y navegar a través de la oscuridad, otra novedad. Dado que los sensores LIDAR utilizados comúnmente por los robots terrestres aún no están disponibles para pequeños rovers espaciales, MoonRanger logra la visión nocturna proyectando rayas de líneas láser delante de él para modelar el terreno oscurecido, tanto como las cámaras estéreo a la luz del sol.

Una vez que aterriza en la luna, MoonRanger evaluará su conducción, capacidades de navegación y cartografía en excursiones cortas cerca del módulo de aterrizaje. Luego intentará una serie de caminatas distantes para buscar hielo.

"Si pudiéramos hacer una caminata de un kilómetro, estaremos muy felices, ", Dijo Wettergreen." Si pudiéramos hacerlo dos veces, eso sería sorprendente."

La incertidumbre es ineludible para una misión tan ambiciosa como MoonRanger, Dijo Whittaker.

"Frente a eso, solo queda la cuestión de si hacerlo de todos modos, ", agregó." Esto tiene todos los elementos de propósito, tecnología, exploración, ciencia y cumplimiento de la visión. Estos no dejan lugar a dudas sobre ir a por ello y darlo todo ".