CHRIS (Color High Resolution Imaging System)

Το σύστημα κάμερας του LunarSAT θα πραγματοποιήσει υψηλής ανάλυσης, πολυφασματική και τρισδιάστατη απεικόνιση του Νοτίου Πόλου της Σελήνης και άλλων επιλεγμένων τοποθεσιών, ενώ θα παρακολουθήσει τις εποχιακές αλλαγές της φωτεινότητας των περιοχών των πόλων με τη βοήθεια μιας πολυφασματικής κάμερας στο ορατό και στο υπέρυθρο.

Η Υψηλής Ανάλυσης κάμερα αποτελείται από ένα κατοδιοπτρικό σύστημα 400 mm που παρέχει μια ανάλυση 3,5 m/pixel στο Νότιο Πόλο και ακόμα πιο λεπτομερή ανάλυση (λιγότερο από μέτρο) αφού χαμηλώσει η τροχιά. Η ανάλυση των φωτογραφιών του Νότιου Πόλου που θα τραβηχτούν θα είναι η ευκρινέστερη που θα έχει επιτευχθεί μέχρι τότε. Η μέση ανάλυση πάνω από το Νότιο ημισφαίριο θα είναι της τάξης των 10 μέτρων.

Συνοπτικά, το CHRIS θα αποδώσει:

• Υψηλής ανάλυσης, πολυφασματική και τρισδιάστατη απεικόνιση της Σεληνιακής περιοχής του Νοτίου Πόλου και άλλων επιλεγμένων περιοχών.
• Παρακολούθηση των εποχιακών αλλαγών της φωτεινότητας των περιοχών των πόλων.

Για να εκπληρωθούν και οι δύο σκοποί, το σύστημα της κάμερας αποτελείται από δύο οπτικά συστήματα, μιας υψηλής ανάλυσης κάμερα και μια ευρυγώνια κάμερα. Σε αντίθεση με την προηγούμενη αποστολή της Κλημεντίνης, η οποία χαρτογράφησε ολόκληρη τη σεληνιακή επιφάνεια με ικανοποιητική ευκρίνεια, αλλά τις πολικές περιοχές σε χαμηλή ανάλυση, το LunarSAT θα κατορθώσει να πάρει υψηλής ανάλυσης εικόνες του Νοτίου Πόλου και άλλων επιλεγμένων περιοχών που παρουσιάζουν υψηλό επιστημονικό ενδιαφέρον, όπως σεληνιακούς θόλους (domes), φαράγγια (riles) και άλλους πιθανούς ηφαιστειακούς σχηματισμούς.

Η προτεινόμενη ελλειπτική τροχιά με περικύνθιο κοντά στο σεληνιακό Νότιο Πόλο δίνει ανάλυση 3,5 m/pixel από ύψος 100 km και κατά μέσο όρο 10m/pixel πάνω από το μεγαλύτερο μέρος του νοτίου ημισφαιρίου, η οποία είναι δέκα φορές καλύτερη από την ανάλυση της UV-V κάμερας της Κλημεντίνης.

Το LunarSAT θα εξασφαλίσει ένα λεπτομερή χάρτη της φωτεινότητας

Μια άλλη σημαντική διαφορά από την αποστολή της Κλημεντίνης είναι η γεωμετρία της τροχιάς του διαστημοπλοίου γύρω από τη Σελήνη. Κατά τη διάρκεια των 2 μηνών, όταν η Κλημεντίνη ήταν σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη, η ορθή αναφορά του τροχιακού επιπέδου ήταν πάντα κοντά στη διεύθυνση του Ήλιου, με αποτέλεσμα η οι σκιές στην σεληνιακή επιφάνεια να είναι πολύ μικρές. Έτσι, οι εικόνες που συλλέχθηκαν από τις περιοχές του ισημερινού υστερούν σε μορφολογικές λεπτομέρειες και έτσι η Κλημεντίνη εστίασε την προσοχή της κυρίως σε πολυφασματικές εικόνες και μεταλλειολογικές μελέτες. Το LunarSAT έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σεληνιακή τροχιά έτσι ώστε ο φωτισμός κάθε σημείου της επιφάνειας από τον Ήλιο να περάσει όλες τις διαφορές φάσεις, από το μέγιστο της ως και το ελάχιστο, με αποτέλεσμα και τη φωτογράφηση κατά περιόδους σχηματισμού έντονων σκιών.

Όταν ο Ήλιος είναι χαμηλά στον ορίζοντα, οι εικόνες θα περιέχουν σκιές που θα αποκαλύπτουν τη μορφολογία των χαρακτηριστικών της σεληνιακής επιφάνειας. Επίσης, η δυνατότητα τρισδιάστατης απεικόνισης θα μας προσφέρει τοπογραφικές πληροφορίες. Όταν η θέση του Ήλιου είναι ψηλότερα στον ορίζοντα, οι πολυφασματικές εικόνες μέσω ενός φίλτρου θα μας προσφέρουν υψηλής ανάλυσης μεταλλειολογικά δεδομένα. Τα δεδομένα αυτά θα συγκριθούν με τα αντίστοιχα από το φασματογράφο του Lunar Prospector.

Η ευρυγώνια κάμερα θα χρησιμοποιηθεί για να καταγράψει τις μεταβαλλόμενες συνθήκες φωτεινότητας στους πόλους σε κάθε τροχιά. Το ύψος του Ήλιου στους πόλους (ως προς τον ορίζοντα) αλλάζει από -1,5^ο στο χειμερινό σεληνιακό ηλιοστάσιο στις +1,5^ο κατά το θερινό σεληνιακό ηλιοστάσιο. Μια τέτοια ολοκληρωμένη χαρτογράφηση της κατανομής της ηλιακής ενέργειας μπορεί να επιτευχθεί σε μια περίοδο μισού χρόνου μεταξύ δύο ηλιοστασίων. Αυτός ο χάρτης της κατανομής της ηλιακής ενέργειας θα συγκριθεί με τα δεδομένα του φασματογράφου νετρονίων από το Lunar Prospector για να δείξει την πιθανή τοποθεσία του πάγου νερού στους σεληνιακούς πόλους.

Μόνο κατά τη διάρκεια του θερινού ηλιοστασίου, όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ψηλότερο σημείο, μπορεί να προσδιοριστούν οι περιοχές που βρίσκονται μονίμως υπό σκιά και όπου θα μπορούσε να υπάρχει πάγος. Η Κλημεντίνη μπήκε σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη στις 24 Φεβρουαρίου 1994, μόλις 3 μέρες μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο του Νοτίου Πόλου της Σελήνης και έφυγε από την τροχιά 2 μήνες μετά, όταν ο Ήλιος ήταν ακόμα 0,4^ο κάτω από τον ορίζοντα στο Νότιο Πόλο. Έτσι, η πραγματική έκταση των μονίμως σκιασμένων περιοχών του Νοτίου Πόλου παραμένει άγνωστη. Στα μέσα του καλοκαιριού μπορεί να γίνει μια προσπάθεια να κοιτάξουμε στις αιώνια σκιασμένες περιοχές, χρησιμοποιώντας ένα φως που ανακλάται από τα εσωτερικά τοιχώματα ενός κρατήρα. Υπολογισμοί μας δείχνουν ότι το επίπεδο φωτός είναι συγκρίσιμο με αυτό της Γης στη Σελήνη, έτσι είναι μέσα στις ικανότητες μιας πολύ ευαίσθητης κάμερας. Η ευρυγώνια κάμερα θα χρησιμοποιηθεί επίσης για τρισδιάστατη απεικόνιση, παίρνοντας υπέρθετες εικόνες.