Een NASA röntgenbeeldvormer gaat naar de maan als onderdeel van NASA's Artemis-campagne, waar het de eerste wereldwijde beelden zal vastleggen van het magnetische veld dat de aarde beschermt tegen zonnestraling. Het Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager, of LEXI, instrument is een van de 10 nuttige ladingen aan boord van de volgende maanlevering door NASA's CLPS (Commercial Lunar Payload Services) initiatief, dat niet eerder dan half januari 2025 gelanceerd zal worden vanaf het Kennedy Space Center in Florida, met de Blue Ghost Lander van Firefly Aerospace. Het instrument ondersteunt NASA's doel om te begrijpen hoe onze planeet reageert op ruimteweer, de omstandigheden in de ruimte die worden aangedreven door de zon.
Zodra het stof van de maanlanding is opgetrokken, wordt LEXI ingeschakeld, opgewarmd en weer op de aarde gericht. Gedurende zes dagen zal hij beelden verzamelen van de röntgenstraling die afkomstig is van de randen van de enorme magnetosfeer van onze planeet. Dit uitgebreide beeld kan laten zien hoe deze beschermende grens reageert op ruimteweer en andere kosmische krachten, maar ook hoe hij open kan gaan om stromen geladen zonnedeeltjes binnen te laten, waardoor noorderlicht ontstaat en infrastructuur beschadigd kan raken. “We proberen dit grote plaatje van de ruimteomgeving van de aarde te krijgen”, zegt Brian Walsh, een ruimtefysicus aan de Universiteit van Boston en hoofdonderzoeker van LEXI. “Veel natuurkunde kan esoterisch of moeilijk te volgen zijn zonder jaren van specifieke training, maar dit zal wetenschap zijn die je kunt zien.”
Wat LEXI zal zien is de laag-energetische röntgenstraling die ontstaat wanneer een stroom deeltjes van de zon, de zonnewind, tegen het magnetisch veld van de aarde botst. Dit gebeurt aan de rand van de magnetosfeer, de magnetopauze. Onderzoekers zijn er onlangs in geslaagd om deze röntgenstraling te detecteren in een lappendeken van waarnemingen van andere satellieten en instrumenten. Vanuit het gezichtspunt van de maan bevindt de hele magnetopauze zich echter in het gezichtsveld van LEXI.
Het team op aarde werkt de klok rond om bij te houden hoe de magnetosfeer uitzet, samentrekt en van vorm verandert als reactie op de sterkte van de zonnewind. “We verwachten voor het eerst te zien hoe de magnetosfeer uitademt en inademt,” zegt Hyunju Connor, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en de NASA-leidinggevende voor LEXI. “Als de zonnewind heel sterk is, zal de magnetosfeer krimpen en naar achteren in de richting van de aarde duwen, om vervolgens weer uit te zetten als de zonnewind afzwakt.”
Het LEXI-instrument zal ook in staat zijn om magnetische reconnectie vast te leggen, dat is wanneer de veldlijnen van de magnetosfeer samensmelten met die van de zonnewind en energetische deeltjes loslaten die op de polen van de aarde neerregenen. Dit zou onderzoekers kunnen helpen bij het beantwoorden van nog openstaande vragen over deze gebeurtenissen, zoals of ze op meerdere plaatsen tegelijk plaatsvinden, of ze gestaag of in uitbarstingen plaatsvinden en nog veel meer.
Deze zonnedeeltjes die de atmosfeer van de aarde binnenstromen, kunnen schitterende aurora's veroorzaken, maar ze kunnen ook satellieten in een baan om de aarde beschadigen of het elektriciteitsnet op aarde verstoren. “We willen begrijpen hoe de natuur zich gedraagt,” zei Connor, ”en door dit te begrijpen kunnen we onze infrastructuur in de ruimte helpen beschermen.”
De levering van CLPS zal niet de eerste ruimtereis van LEXI zijn. Een team bij Goddard, waaronder Walsh, bouwde het instrument (dat toen STORM heette) om technologie te testen voor het detecteren van laag-energetische röntgenstraling over een groot gezichtsveld. In 2012 ging STORM met een sonderingsraket de ruimte in, verzamelde röntgenfoto's en viel toen terug naar de aarde. Hij belandde in een vitrine bij Goddard, waar hij tien jaar heeft gestaan. Toen NASA een oproep deed voor CLPS-projecten die snel en met een beperkt budget konden worden uitgevoerd, dacht Walsh aan het instrument en het potentieel voor wat het vanaf het maanoppervlak zou kunnen zien.
“We zouden het glas breken, niet letterlijk, maar het verwijderen, restaureren en opknappen, en dat zou ons in staat stellen om terug te kijken en dit globale beeld te krijgen dat we nog nooit eerder hebben gehad,” zei hij. Sommige oude optieken en andere onderdelen werden vervangen, maar het instrument was over het algemeen in goede staat en is nu klaar om weer te vliegen. “We kunnen hier veel echt rijke wetenschap uit halen.”
Onder het CLPS-model investeert NASA in commerciële leveringen naar de maan om de groei van de industrie mogelijk te maken en de verkenning van de maan op lange termijn te ondersteunen. Als primaire klant voor CLPS-leveringen wil NASA een van de vele klanten zijn op toekomstige vluchten. NASA Goddard is een van de belangrijkste wetenschappelijke medewerkers aan LEXI. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, beheert de ontwikkeling van zeven van de 10 CLPS-ladingen op Firefly's Blue Ghost maanlander, waaronder LEXI.
Bron: NASA
