LCROSS byla neobvyklá mise v tom, že spoléhala na dopad, aby studovala planetární tělo. Nejen, že mise byla neobvyklá, tak byl ejektový oblak vytvořen úderem dutého posilovače raket Centaur na Měsíc.
"Normální náraz s pevným nárazovým tělesem vyhodí trosky více než nahoru, jako je obrácený stínicí zdroj, který se rozšiřuje, jak to dopadá," řekl Pete Schultz z Brown University a člen vědeckého týmu LCROSS. "Ale konfigurace dutého nárazového tělesa - prázdného raketového posilovače - vytvořila oblak, který měl jak oblak nízkého úhlu, ale co je důležitější, také velmi prominentní oblak vysokého úhlu, který vystřelil téměř přímo vzhůru."
Tento vysoký oblak pozvedl trosky natolik, že byl osvětlen slunečním světlem a mohl být studován kosmickou lodí.
Ačkoli oblak nebyl vidět ze Země, jak byl inzerován před dopadem, viděl ho jak pastevecká kosmická loď LCROSS, tak i Lunární průzkumný orbiter. Použití utraceného Centauru nebylo podle mise natolik užitečné jako použití toho, co bylo k dispozici. Ukázalo se však, že je to skvělá volba.
"Myslím, že jsme měli docela štěstí," řekl Schultz Space Magazine v telefonním rozhovoru tento týden. "Myslím, že jiný design, a možná jsme dostali velmi odlišný výsledek." Na sluneční světlo se pravděpodobně nedostalo příliš mnoho úlomků a oblak by byl velmi dočasný. “
Aby se trosky dostaly dostatečně vysoko, aby se dostaly na sluneční světlo, musely se zvednout asi půl míle nad dno kráteru.
"Abychom to uvedli do perspektivy," řekl Schultz, "museli jsme trosky vyhodit dvakrát do výšky Sears Tower, nejvyšší budovy v USA." Nyní má Měsíc menší gravitaci, takže pokud ji přivedeme zpět na Zemi a porovnáme ji, je to jako pokusit se hodit míč na vrchol Washingtonského památníku. Existuje tedy hodně gravitace, kterou je třeba překonat, a ukázalo se, že tento dopad to udělal, protože jsme použili dutý nárazový těleso. “
Když raketový posilovač zasáhl a kráter se začal tvořit, lunární povrch se zhroutil a vystřelil vzhůru - téměř jako proudový paprsek - směrem ke slunečnímu záření a nesl s sebou těkavé látky zachycené v regolitu.
Aby bylo možné zjistit, jak bude dopad vypadat, udělal Schultz a jeho tým, včetně postgraduálního studenta Brendana Hermalyna, malé dopady a modelování. Jejich testy byly provedeny jen pár měsíců před skutečným dopadem a použily malé půl palcové střely na různé povrchy.
"Většina dopadů, když je modelujeme, předpokládáme, že nárazové tělesa jsou solidní," řekl Schultz. "Udělali jsme experimenty s pevnými i dutými projektily, a když jsme použili dutý projektil, měli jsme skutečné překvapení." Viděli jsme nejen trosky, jak se pohybují směrem ven, ale také nahoru. “
"Opravdu jsme nevěděli, co přesně uvidíme ve skutečném dopadu LCROSS, ale naše testy hodně vysvětlily," pokračoval Schultz, "vysvětlil, proč jsme viděli, co jsme udělali a proč jsme viděli oblak tak dlouho . Kdyby to vycházelo jako obrácená stínítka nebo rozšiřující se nálevka, trosky by přišly nahoru a zase dolů a pravděpodobně by byly provedeny asi za 20 sekund. Místo toho to stále přicházelo. “
Byly však nějaké očekávané okamžiky. Když se kosmická sonda LCROSS přiblížila k lunárnímu povrchu, Tony Colaprete a tým upravili expozice na kamerách a tým byl schopen vidět povrch Měsíce v posledních sekundách před nárazem.
"Bylo to skvělé," řekl Schultz. "To znamená, že jsme museli vidět kráter, dokázali jsme odhadnout, jak velký kráter byl, a to dávalo smysl tomu, co říkaly naše předpovědi." Viděli jsme ale také zbytky tohoto oblaku s vysokým úhlem, které se stále vracejí na povrch. To muselo být vystřeleno téměř přímo do vesmíru a nyní se vracelo na Měsíc. Viděli jsme to jako velmi rozptýlený mrak a viděli jsme, jak se zbytky regolitu vracejí dolů jako fontána. Pro mě to byla nejzajímavější část. “
Schultz řekl, že byl při nárazu nervózní.
"Musím se přiznat, že jsme byli na špendlících a jehelách," řekl, "protože to bylo něco mnohem většího, než experimenty s použitím palců o průměru půl palce, a nevěděli jsme, jestli se to chystá zvětšit." Zabývali jsme se něčím, co vypadalo jako školní autobus, bez dětí na palubě, které vrazilo na Měsíc, a nevěděli jsme, jestli se to bude chovat stejně jako naše menší modely. “
A i když se chochol choval jako modely, došlo k mnoha překvapením - jak dopadem, tak i tím, co se nyní objevilo v kráteru Cabeus.
"Věděli jsme, kdy to dopadlo na povrch - víme, jak rychle jsme jeli a kde jsme byli nad povrchem - a ukázalo se, že došlo ke zpoždění, než jsme viděli blesk, a to bylo opravdu překvapení," Schultz řekl. "Bylo to asi půlsekundové zpoždění a pak to trvalo asi třetinu sekundového zpoždění, než začalo stoupat a zesvětlovat." Celá věc trvala sedm desetin sekundy, než se začalo rozjasňovat. To je charakteristický znak nadýchaného povrchu. “
Schultz řekl, že vědí, že to byl pravděpodobně „načechraný“ povrch z experimentů a modelování a ze srovnání s misí Deep Impact, pro kterou byl spoluřešitelem.
"Jednou z prvních věcí, které jsme si uvědomili, bylo, že to není váš normální regolit - na co obvykle myslete na Měsíc," řekl Schultz. "Sledovali jsme záblesk a hledali jsme, jaký druh spekter jsme viděli." Spektra obsahuje otisky prstů složení prvků a sloučenin. Čekali jsme kvůli nízké rychlosti, kterou bychom vlastně moc neviděli. Ale místo toho jsme hned dostali několik zásahů, viděli jsme náhlou emisi OH, což je charakteristika této vlnové délky vedlejšího produktu ohřevu vody. Potom další 2-sekundová expozice byla, když se začaly objevovat věci, celková spektra byla jasnější, což znamenalo, že jsme viděli více prachu. Ale pak jsme viděli tento velký obří vrchol sodíku, stejně jako maják, velmi jasnou sodíkovou linii. “
A pak byly další dvě řádky, které byly velmi podivné. "Nejlepší asociací, kterou jsme našli, bylo stříbro," řekl Schultz. "To bylo překvapení." Poté se začaly objevovat všechny tyto další emisní čáry, když se více slunečního záření dostalo více materiálu. To naznačuje, že jsme házeli prach na sluneční světlo a těkavé látky, které byly zmrazeny v čase, doslova ve stínu Cabeus, se zahřívaly a uvolňovaly. ““
Některé z těchto sloučenin zahrnovaly nejen vodu a OH, ale také věci jako oxid uhelnatý, oxid uhličitý a metan, „věci, na které nemyslíme, když mluvíme o Měsíci,“ řekl Schultz. "To jsou sloučeniny, o kterých přemýšlíme, když přemýšlíme o kometách, takže nyní jsme v pozici, že to, co vidíme na pólech, je výsledkem dlouhé historie dopadů, které s sebou přinášejí mnoho tohoto typu materiálu." “ (Přečtěte si náš rozhovor s Tony Colaprete, kde naleznete další informace o posledních výsledcích LCROSS.)
Ale nikdo si není jistý, jak Měsíc dokáže zadržet tyto těkavé látky a jak končí v polárních kráterech.
Aby to bylo možné zjistit, Schultz řekl, že je potřeba více misí na Měsíc.
"Přestože tam byli astronauti Apolla, nyní o 40 let později najdeme věci, díky nimž naše hlavy z toho všeho vycházejí nové informace," řekl Schultz. "To vám ukáže, můžete navštívit a myslet si, že znáte místo, ale musíte se vrátit a možná tam dokonce žít."
Schultz řekl, že jako experimentista se nikdy nemůže cítit samolibý, ale když viděl, jak se skutečný oblak choval stejně jako jejich modely, byl s jeho týmem velmi šťastný. "Experimenty umožňují přírodě naučit vás lekce, a proto jsou velmi zajímavé." Jsme poníženi téměř denně. “
