Τα πιο ηλιόλουστα σημεία στη Σελήνη δεν είναι εκεί που θα τα περιμένατε
Η κλίση 23,4° του άξονα περιστροφής της Γης σε σχέση με το εκλειπτικό επίπεδο είναι ο λόγος για τις έντονες εποχές μας στη Γη. Το ίδιο το εκλειπτικό επίπεδο ορίζεται από την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο. Σε αντίθεση με τη Γη, ο άξονας της σεληνιακής περιστροφής είναι σχεδόν κάθετος (1,5°) σε εκείνο το επίπεδο που αφήνει τη Σελήνη χωρίς διακριτές εποχές.
Κοντά στους σεληνιακούς πόλους, ωστόσο, αυτή η μικρή κλίση έχει μεγάλη επίδραση. Εάν στεκόσασταν ακριβώς στον πόλο, θα παρατηρούσατε τον Ήλιο να κινείται από την Ανατολή προς τη Δύση με υψόμετρα που κυμαίνονται μόνο από -1,5° έως 1,5°, ανάλογα με την εποχή. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια ενός έτους ο Ήλιος είναι πάντα πολύ κοντά στον ορίζοντα. Για παράδειγμα, αν στεκόσασταν ψηλά σε ένα βουνό, θα μπορούσατε, θεωρητικά, να βλέπετε συνεχώς τον Ήλιο και, αντίθετα, να μην βλέπετε ποτέ τον Ήλιο αν βρίσκεστε κάτω σε μια κοιλάδα.
Οι επιστήμονες σκεφτόντουσαν ήδη αυτό ακριβώς το γεγονός πριν από 60 χρόνια! Προέβλεψαν ότι λόγω του χαμηλού ηλιακού υψομέτρου κοντά στους πόλους, θα πρέπει να υπάρχουν δάπεδα κρατήρων που βρίσκονται σε μόνιμη σκιά αλλά και λόφοι που κατοικούν στο αιώνιο φως. Επιπλέον, ισχυρίστηκαν ότι λόγω της έλλειψης ηλιοφάνειας υπάρχουν τόσο χαμηλές θερμοκρασίες σε μόνιμα σκιασμένους κρατήρες που θα μπορούσαν να συσσωρευτούν επιφανειακός πάγος νερού. Χάρη στα νεότερα δεδομένα υψηλής ανάλυσης από το Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) της NASA θα μπορούσαν να εντοπιστούν και να χαρτογραφηθούν μόνιμα σκιασμένες περιοχές. Δυστυχώς, δεν υπάρχουν σημεία αιώνιου φωτός, αλλά εντοπίστηκαν πολλά πολλά υποσχόμενα χείλη κρατήρα που προσφέρουν μεγάλες περιόδους φωτισμού.
Στη μελέτη μας «Συνθήκες φωτισμού στους σεληνιακούς πόλους:Επιπτώσεις για μελλοντική εξερεύνηση» που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Planetary and Space Science, μπορέσαμε να εντοπίσουμε αυτές τις υποθέσεις κοντά σε πολικές περιοχές με μεγάλες περιόδους φωτισμού και οι οποίες βρίσκονται κοντά σε κρατήρες των οποίων οι όροφοι είναι μόνιμα σκιασμένος. Τα δεδομένα από το Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA), ένα από τα έξι όργανα LRO του σκάφους, χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία Ψηφιακών Μοντέλων Εδάφους (DTMs) των σεληνιακών πόλων με ανάλυση 20 μέτρων ανά pixel. Γράψαμε λογισμικό που φωτίζει συνθετικά τα DTM μας με βάση την τροχιακή θέση της Σελήνης σε σχέση με τον Ήλιο (Εικ. 1).
Συνολικά, φωτίσαμε τα DTM μας σε μια περίοδο 19 ετών με μέγεθος βήματος μιας ώρας, αφήνοντάς μας περίπου 170.000 στιγμιότυπα της συνθετικά φωτισμένης επιφάνειας. Το παρακάτω σχήμα (Εικ. 2) δείχνει έναν λεγόμενο χάρτη συσσωρευμένου ή μέσου φωτισμού όλων αυτών των στιγμιότυπων που αποκαλύπτουν ποιο pixel φωτίζεται για πόσο καιρό. Σημειώστε ότι το Σχ. 1β είναι ένα από τα 170.000 στιγμιότυπα που εισήχθησαν στον μέσο όρο για το Σχ. 2β και δείχνει την ίδια ακριβώς περιοχή γύρω από τον νότιο πόλο.
Στον βόρειο πόλο βρήκαμε ότι ο Ήλιος είναι ορατός το 88,5% του χρόνου στο χείλος του κρατήρα του Whipple (που συμβολίζεται με W στο Σχήμα 2α) και στο νότιο πόλο βρήκαμε το χείλος του κρατήρα του Shackleton (σημειώνεται S στο Σχήμα 2β) να βρίσκεται στο Ήλιος για το 85,5% του χρόνου. Με άλλα λόγια, ο Ήλιος, κατά μέσο όρο, μπορεί να δει περίπου 320 ολόκληρες ημέρες (μέρα+νύχτα) κάθε χρόνο. Βρήκαμε επίσης ότι αν τοποθετούσαμε ένα ηλιακό πάνελ σε ύψος 2 μέτρων πάνω από το έδαφος, αυτή η μικροσκοπική μικρή αλλαγή στο υψόμετρο κάνει μεγάλη διαφορά. Στον βόρειο πολικό κρατήρα Whipple ένα τέτοιο πάνελ θα βρισκόταν στον Ήλιο κατά 90,8% και στον νότιο πόλο κατά μήκος της κορυφογραμμής (που συμβολίζεται με C1 στο Σχήμα 2β) ακόμη και το 92,1% του χρόνου, επομένως συνολικά 336 ολόκληρες ημέρες ηλιοφάνειας κάθε χρόνο ! Οποιαδήποτε περαιτέρω αλλαγή στο υψόμετρο δεν έχει πλέον τόσο μεγάλη επίδραση στον φωτισμό και μια κατασκευή με ηλιακό πάνελ στα 2 μέτρα πάνω από το έδαφος φαίνεται επίσης πιο ρεαλιστική από ό,τι στα 50 μέτρα ή περισσότερο όπου μπορεί να επιτευχθεί σταθερός φωτισμός.
Υποστηρίζουμε ότι μια επιτυχής προσγείωση σε μία από αυτές τις περιοχές θα επέτρεπε μια σχεδόν σταθερή τροφοδοσία ρεύματος χρησιμοποιώντας ηλιακές συστοιχίες σε ύψος 2 μέτρων, ενώ θα προσφέρει την ευκαιρία να εξερευνήσετε κοντινά δάπεδα κρατήρων που φέρουν νερό. Οι κοντινές δεξαμενές νερού-πάγου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για ανάκτηση πόσιμου νερού για επανδρωμένες αποστολές αλλά και για παραγωγή καυσίμου πυραύλων. Μακροπρόθεσμα, τέτοια σημεία προσγείωσης θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως διαπλανητικό βενζινάδικο για βαθύτερη εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος και όχι μόνο.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Illumination condition at the lunar poles:Implications for future exploration, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Planetary and Space Science. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον P. Neumann και E. Mazarico από το NASA Goddard Space Flight Center και E.J. Speyerer και M.S. Robinson από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
- Ανατύπωση από τη δημοσίευση Συνθήκες φωτισμού στους σεληνιακούς πόλους:Implications for future exploration, Volume 162, P. Gläser, J. Oberst, G.A. Neumann, Ε. Mazarico, E.J. Speyerer, M.S. Robinson, Σελίδες 170-178, Πνευματικά δικαιώματα (2018), με άδεια από Elsevier
