Хотя известно, что водяной лед существует под лунным реголитом (разбитая порода и пыль), ученые еще не знают, покрывает ли поверхностный ледяной иней полы внутри холодных темных кратеров. NASA отправляет Lunar Flashlight, небольшой спутник (или SmallSat) размером не больше портфеля, чтобы выяснить это. Пролетая низко над южным полюсом Луны, он будет использовать лазеры, чтобы пролить свет на эти темные кратеры — так же, как искатель приключений ищет спрятанные сокровища, освещая пещеру фонариком. Миссия стартует в середине ноября на борту ракеты SpaceX Falcon 9.
После запуска навигаторы миссии сначала проведут космический корабль мимо Луны. Гравитация Земли и Солнца будет медленно тянуть его назад, прежде чем он выйдет на широкую, извилистую, рабочую орбиту. Эта почти прямолинейная гало-орбита пройдет на расстоянии 70 000 километров от Луны в ее самой удаленной точке. Однако при максимальном сближении спутник пролетит над поверхностью Луны всего в 15 км над ее южным полюсом.
Считается, что молекулы воды образуются в результате ударов комет и астероидов о поверхность Луны, а также в результате взаимодействия солнечного ветра с лунным реголитом. Со временем молекулы могли накапливаться в виде слоя льда внутри "холодных ловушек". Ученые собираются впервые провести точные измерения поверхностного льда в постоянно затененных регионах. Наблюдения Lunar Flashlight можно будет сопоставить с другими лунными миссиями, чтобы понять, насколько обширны запасы воды, и может ли она быть использована в качестве ресурса будущими исследователями.
Lunar Flashlight станет первым межпланетным космическим кораблем, использующим новый вид "зеленого" топлива, которое безопаснее транспортировать и хранить, чем обычно используемые в космосе виды топлива, такие как гидразин. Это новое топливо, разработанное Исследовательской лабораторией ВВС и испытанное в ходе предыдущей демонстрационной миссии NASA, сгорает за счет катализатора, а не требует отдельного окислителя. Вот почему он называется монотопливом.
Lunar Flashlight также станет первой миссией, использующей четырехлазерный рефлектометр для поиска водяного льда на Луне. Рефлектометр работает, используя длины волн ближнего инфракрасного диапазона, которые легко поглощаются водой для определения льда на поверхности. Если лазеры попадут в голую скалу, их свет отразится обратно на космический корабль, сигнализируя об отсутствии льда. Но если свет поглощается, это будет означать, что эти темные карманы действительно содержат лед. Чем больше поглощение, тем больше льда может быть на поверхности.