با موفقیت ماموریت «آرتمیس ۱»(Artemis I) ناسا و اعلام کردن نام خدمه ماموریت «آرتمیس ۲»، پیشرفت به سوی نخستین سفر بشریت به قطب جنوبی ماه در طول ماموریت «آرتمیس ۳» به خوبی در حال انجام شدن است. دانشمندان و مهندسان ناسا به منظور آماده شدن برای این ماموریت، در حال یادگیری هرچه بیشتر در مورد این منطقه سایه‌دار هستند. این منطقه، به دست آوردن اکتشافات علمی را نوید می‌دهد که می‌توانند به ما کمک کنند تا در مورد جایگاه خود در جهان بیاموزیم و فاصله‌هایی دورتر از همیشه را مطالعه کنیم.

یکی از راه‌های جمع‌آوری اطلاعات توسط دانشمندان، استفاده کردن از یک دوربین نوری فوق حساس به نام «شدوکم»(ShadowCam) است. این دوربین ناسا به همراه پنج نمونه از تجهیزات دیگر پرواز می‌کند که روی «مدارگرد رهیاب قمری کره»(KPLO) یا «دانوری»(Danuri) متعلق به «مؤسسه تحقیقات هوافضای کره جنوبی»(KARI) قرار دارند و در اوت ۲۰۲۲ پرتاب شدند.

شدوکم که توسط شرکت فناوری «سیستم‌های علوم فضایی مالین»(MSSS) و «دانشگاه ایالتی آریزونا»(ASU) ابداع شده، نسبت به دوربین‌های قمری مشابه خود، به طور قابل توجهی به نور حساس است. این دوربین که در خدمت برنامه‌ریزی علمی و اکتشافی برای ماموریت‌های آرتمیس و ماموریت‌های رباتیک قرار دارد، تصاویری را با وضوح بالا از مناطق دائما سایه‌دار به دست می‌آورد که هرگز نور مستقیم خورشید را دریافت نمی‌کنند.

از دسامبر گذشته که دانوری وارد مدار ماه شد، شدوکم به طور معمول از مناطق قطب شمال و جنوب قمری عکس می‌گیرد. در این گزارش، برخی از عکس‌های برجسته‌ای را که تاکنون ثبت شده‌اند و اطلاعاتی را که آشکار می‌کنند، بررسی می‌کنیم.

عکسی از دهانه شکلتون با جزئیات بی‌سابقه

یکی از نخستین عکس‌های شدوکم از مدار ماه که در اینجا با جزئیاتی بیشتر از همیشه به تصویر کشیده شده، دیواره و کف «دهانه شکلتون»(Shackleton Crater) است که به طور دائمی در سایه قرار دارد و در نزدیکی قطب جنوب ماه واقع شده است. به لطف توانایی شدوکم برای کار کردن در شرایط بسیار کم‌نور، نشان دادن جزئیات در این تصویر امکان‌پذیر است. این دوربین ۲۰۰ برابر حساس‌تر از «دوربین زاویه باریک مدارگرد شناسایی ماه»(LROC) است.

پیکان درج‌شده در این عکس، مسیر یک تخته‌سنگ را نشان می‌دهد که از دیواره دهانه فرود آمده است. مشاهده این مسیرها به دانشمندان کمک می‌کند تا شکل تخته‌سنگ، سرعت و ویژگی‌های رگولیت را مشخص کنند و درک ما را در مورد ویژگی‌های ژئوتکنیکی ماه افزایش دهند.

آزمایش زمین‌تاب

شدوکم برای ارائه نماهایی از مناطق سایه‌دار نزدیک قطب‌ها طراحی شده است. این عکس زیر نور زمین در منطقه استوایی ماه به عنوان بخشی از آزمایش حساسیت دوربین گرفته شده است. این عکس، درون «دهانه بروس»(Bruce Crater) و جریان‌های درخشانی را نشان می‌دهد که از خاک فروریخته از دیواره‌های دهانه به وجود آمده‌اند.

شدوکم این عکس را درست پس از وقوع پدیده «ماه نو»(New moon) ثبت کرد. در طول ماه نو که ما یک هلال نازک ماه را از زمین می‌بینیم، شخصی که روی سطح ماه باشد، زمین را در حالت تقریبا کامل می‌بیند. همان طور که یک ماه کامل می‌تواند روی زمین روشنایی به وجود بیاورد، یک زمین کامل نیز می‌تواند روشنایی را در ماه فراهم کند. به این روشنایی، «زمین‌تاب»(Earthshine) گفته می‌شود.

اگرچه زمین‌تاب حدود ۱۰ برابر کمتر از روشنایی حاصل از نور خورشید در منطقه تحت سایه دائمی است اما شدوکم هنوز هم می‌تواند به تصویربرداری از سطح ماه با استفاده از نور زمین بپردازد. این نشان‌دهنده توانایی شدوکم برای دیدن مناطق کم‌نور قطب جنوب ماه است.

قدرت انعکاس

دو نوع نور ثانویه به شدوکم امکان می‌دهند تا از مناطقی عکس بگیرند که نور مستقیم خورشید را دریافت نمی‌کنند. نخستین مورد، زمین‌تاب است که سطح ماه را با نور خورشید منعکس‌شده از زمین روشن می‌کند. دومین مورد، روشنایی است که از نور خورشید منعکس‌شده از کوه‌ها و دیواره‌های دهانه در قطب‌ها حاصل می‌شود. این پدیده‌های زمین‌شناسی به قدری از سطح بالا می‌روند که می‌توانند نور مستقیم خورشید را منعکس کنند.

عکسی که با نور دوم گرفته شده است، لبه «دهانه ماروین»(Marvin Crater) را در حدود ۲۶ کیلومتر فاصله از قطب جنوب ماه نشان می‌دهد. تغییر بیش از ۹۰ درجه در جهت روشنایی در دهانه‌های کوچک روی لبه، در مقایسه با دهانه‌های کوچک داخلی وجود دارد زیرا روشنایی ثانویه به جای منبع نور نقطه‌ای، از یک قوس گسترده ساطع می‌شود.

عکس بعدی، ناحیه وسیع‌تری را در اطراف دهانه ماروین نشان می‌دهد. ناحیه سفید در سمت چپ جایی است که سطح زیر نور مستقیم خورشید قرار دارد. شدوکم برای کار کردن در نور کم طراحی شده است؛ بنابراین مناطق زیر نور خورشید با رنگ سفید مشخص می‌شوند.

استفاده از زمین‌تاب در طول ماه نو

اگرچه شدوکم اساسا برای استفاده کردن از روشنایی ثانویه منعکس‌شده از ویژگی‌های زمین‌شناسی ماه طراحی شده اما عکسی که قله مرکزی «دهانه ساموسی»(Aristarchus Crater) را در سمت چپ نشان می‌دهد، با استفاده از زمین‌تاب گرفته شده است.

در صورت قرار گرفتن فضانوردان ماموریت آرتمیس در معرض نور مستقیم خورشید، شدوکم نمی‌تواند از آنها در حال راه رفتن روی سطح ماه عکس بگیرد زیرا نور قوی، عکس‌ها را اشباع می‌کند. در هر حال، این عکس نشان می‌دهد که اگر فضانوردان در طول شب قمری در حال راه رفتن روی سطح باشند، ممکن است شدوکم بتواند با استفاده از زمین‌تاب از آنها عکس بگیرد.

در این عکس، سایه‌ای که قله مرکزی دهانه ساموسی ایجاد می‌کند، حاصل زمین‌تاب در آن زمان است. تصور می‌شود که درجه‌های متفاوت رنگ در قله مرکزی، نشان‌دهنده انواع متمایز سنگ‌ها باشند.