В условиях лунной ночи, когда температура может падать до −330 градусов по Фаренгейту на протяжении двух недель темноты, даже успешно приземлившиеся роботы часто выходят из строя: при криогенных температурах разрушаются паяные соединения металлов и отказывают батареи.
По мере того как разные страны и частные космические компании пытаются совершать беспилотные посадки на Луну, этот фактор становится одним из ключевых рисков. Для NASA он особенно важен в контексте возвращения астронавтов на Луну, в том числе к южному полюсу, где фиксируются одни из самых низких температур в Солнечной системе.
В Центре космических полетов Годдарда в Мэриленде инженеры проводят испытания оборудования в термовакуумной камере, многократно переключая условия от +300 до −330 градусов по Фаренгейту. Эти циклы имитируют резкие переходы между освещёнными и теневыми зонами на южном полюсе Луны, где может произойти посадка миссии Artemis IV уже в 2028 году.
Ожидается, что система Lunar Environment Monitoring Station (LEMS) станет первым американским прибором, который переживёт полную лунную ночь в полярных условиях и продолжит работу. По словам Саманты Хикс, ведущего инженера систем, ни одна американская полезная нагрузка ранее не подтверждала способность функционировать после такого цикла экстремального холода.
LEMS представляет собой сейсмический комплекс, предназначенный для регистрации толчков и ударов астероидов на протяжении до двух лет. Система должна собирать данные не только в районе южного полюса, но и по всей поверхности Луны, дополняя более ранние наблюдения, начатые миссиями Apollo.
Согласно Наоме Маккол, соисследователю проекта, Луна остаётся сейсмически активной, несмотря на отсутствие тектонических плит, как на Земле. Ранее установленные сейсмометры миссий Apollo фиксировали глубокие и поверхностные толчки, термические события и удары метеороидов, однако они прекратили работу в 1977 году, оставив неполную картину внутренней структуры Луны.
Для обеспечения работы в условиях лунной ночи инженеры используют тепловую изоляцию и управление энергией батарей. Внутренние компоненты LEMS должны поддерживаться в диапазоне примерно от −22 до +86 градусов по Фаренгейту, в то время как корпус подвергается экстремальным перепадам температур.
Ключевым элементом системы является многослойная тепловая изоляция Integrated MultiLayer Insulation (IMLI), разработанная для сохранения тепла и защиты электроники. В NASA также адаптировали режим зарядки литий-ионных батарей, поскольку при низких температурах возникает деградация, включая эффект литиевого осаждения, резко снижающий работоспособность аккумуляторов.
Размещение системы на поверхности потребует участия астронавтов: прибор необходимо установить в грунт и частично заглубить датчики. После завершения установки система должна работать автономно, обеспечивая длительный мониторинг лунной сейсмической активности в рамках будущей инфраструктуры лунной базы.