这些微小的卫星将为建造月球基地铺平道路

月球手电的艺术家概念。

半个世纪前，美国宇航员成为第一个在月球上行走的人，美俄之间的太空竞赛就此结束。今天，由于中国成功登上月球的另一面，又有私人公司和国家航天局的参与，又引发了一场将人类重返月球的竞赛。

但是建立一个月球基地并实际生活在月球上将需要仔细的计划。首先，我们需要确定和绘制可用的月球资源，包括氢和水冰。如果我们要创造可呼吸的空气和火箭燃料，无论是天文台还是发射台进入我们太阳系的外行星，这些化合物都是至关重要的。

但是，发送任务以足够详细地绘制月球资源图以使将来的建立成为可能是一项昂贵的工作，将需要很长时间。幸运的是，这里有一条捷径-名为CubeSats的微小卫星。

月球上有许多可取的资源，从可以给我们提供燃料，空气和其他挥发性元素的水冰到钛。这些可能已经累积在永久阴影的极地区域，那里太冷了以至于无法蒸发。

先前的轨道和着陆月球飞行任务为我们提供了月球表面地质学的广泛概述。从阿波罗和月神样品返回任务返回的月球样品，以及回收的月球陨石，都增加了这种知识。

实际上，这就是我们获得永久阴影地区月球水冰的证据的方式。我们还了解到，月球表面由数量不等的钛铁矿和相关的氧化物矿物以及硅酸盐矿物和纳米相铁（晶粒尺寸小于100纳米的材料）组成，这些元素对于将来在月球上的建造都是有用的。

但是，这些知识不会使我们走得更远。我们还需要确切地知道这些物质是如何分布的以及它们以什么形式存在。它们是自由的还是与某种物质结合的？他们内心深处吗？它们如何与月球表面相互作用？我们不知道这些事情就无法成功提取它们。

如果要解决这些问题，我们需要新的低成本任务，与传统上庞大而昂贵的项目相比，这些任务可以更快地实现。

纳米卫星

微型卫星和微型卫星是过去40年来成熟的一种技术，它使太空科学的价格大大降低，因此成为一种不错的选择。近年来，我们甚至开始考虑使用纳米卫星平台，例如CubeSats。这些是重达几十公斤的微型卫星，已经开发了可以安装不同仪器的标准平台。

1U CubeSat结构，无外壳。

与传统的科学任务相比，使用纳米卫星对太阳系进行机器人探测是很有吸引力的，因为它们更便宜，风险更低并且开发时间表更短。因此，美国宇航局正在计划使用CubeSats进行一系列月球任务，包括月球手电筒，LunaH-Map和月球冰立方，这些都将有助于我们了解月球冷阱中水冰的空间分布。但是，这些任务的观测结果的空间分辨率不是很好-大约一到几公里。

鉴于将来前往永久阴影区域的登月者或漫游者可能会具有有限的机动性，因此有必要提高水冰图的空间准确性。我正在执行另一个名为“挥发性和矿物学制图轨道器”（VMMO）的CubeSat任务，该任务将能够使用激光技术实现这一目标。

VMMO旨在解决未来月球探索的几个关键方面。采用尺寸为120x10x10cm的“ 12U CubeSat设计”，它将绘制足够数量的相关资源和挥发性物质的位置图，以供将来的月球定居者使用以制造燃料和可呼吸的空气。它的主要科学有效载荷是小型激光仪器，可探测与南极相邻的沙克尔顿陨石坑，以测量水冰的丰度。

具体地说，该仪器使用激光雷达，这是一种测量方法，可以通过用激光照射物体并用传感器测量反射光来对物体成像。通过扫描一条十米宽的路径，该仪器将花费大约260天的时间，以这种方式在直径20公里的火山口内建立高分辨率的水冰图。

它还会在飞越阳光照射的地区时绘制钛铁矿（TiFeO3）之类的月球资源，并监测暗区中冰和其他物质的分布。这将帮助我们了解在为期两周的阴夜期间冷凝物如何在地面上迁移。

VMMO任务将于2023年启动。如果一切顺利，它将为2030-2040年间的欧洲月球探索走向月球村和商业开发铺平道路。