美发射"一箭双星"探月 计划连续两次撞月找水

刘恒宝

2009年6月20日
        美国发射“一箭双星”探月

　　继40年前登月后，此次“重返月球”计划将连续两次撞月“找水”

　　发射日期：

　　北京时间2009年6月19日5：32。

　　发射地点：

　　美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地41号发射场。

　　运载火箭：

　　“宇宙神-5” 401运载火箭。

　　双星组成：

　　月球勘测轨道飞行器(LRO)及月球坑观测和传感卫星(LCROSS)。

　　主要任务：

　　LRO,为美国重返月球寻找着陆点；LCROSS,两次撞月找水。

　　为何探月

　　2024年要在月球建立永久基地

　　美国航天局18日利用一枚“宇宙神-5”运载火箭将两个月球探测器发射升空,这标志着美国“重返月球”计划正式启动。

　　美国航天局电视直播画面显示,美国东部时间18日17时32分(北京时间19日5时32分),两个探测器——月球勘测轨道飞行器、月球坑观测和传感卫星,搭乘运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空,月球探测之旅正式开始。

　　美国航天局发射主管查克·多瓦尔说:“这是一个伟大的里程碑。”美国曾在1969年用“阿波罗11号”将3名宇航员送上月球，这一壮举距今已整整40年。这次任务也是美国“重返月球”战略计划的第一步,将为美国载人探月以及探索太阳系提供重要数据。

　　2004年1月,美国时任总统布什公布“新太空探索计划”,内容包括研制下一代航天器,重返月球乃至登陆火星等。2006年12月,美国航天局发布“重返月球”计划,描绘了本世纪美国探索月球的整体框架和目标,核心目标是到2024年在月球上建立永久基地,并以此为跳板,为人类登陆火星甚至探索更遥远的太空做准备。

　　美国重新重视月球，其原因无外乎探月可以带来巨大的政治、经济和军事利益。首先，月球上特有的矿产和能源是对地球资源的重要补充，将对人类可持续发展产生深远影响。其次，可以利用月球得天独厚的条件建立武器试验场、导弹发射基地，打击地球上的敌对军事目标。

　　如何探月

　　轨道飞行器携7种“武器”拍照探测

　　月球勘测轨道飞行器大小与一辆宝马i　Cooper汽车相当,配备有7种科学仪器,预计4天后进入距月球表面约50公里的绕月极地轨道运行,其主要目标是搜寻月球表面适宜载人探测器登陆的地点、勘测月球资源、观察月球辐射环境。借助它传回的图像,科学家们将可以绘制高清三维月球地图。这7种“武器”是:

　　一、辐射效应宇宙射线望远镜。它将探测月球辐射环境,以便将来开发出使宇航员更安全的空间防护技术。

　　二、“预言者”月球辐射计。它将测量月球表面及表面以下的温度,寻找接近月球表面和已暴露出来的水冰。

　　三、莱曼阿尔法测绘仪。它将利用远红外光谱为月球地表绘图,在月球两极地区寻找冰和霜,并绘制月球永久阴影区的图像。

　　四、月球中子探测器。它将负责观测月球表面的不稳定中子状态,测量月球土壤的氢含量。

　　五、月球轨道器激光测高计。它将利用激光测距系统提供月球精确的全球地形模型和地质坐标,对月球永久阴影区进行拍照。

　　六、月球勘测轨道飞行器照相仪。

　　七、迷你射频技术展示器。它的主要目标是搜寻月球水冰,另外还将验证探月器与地面站进行通信的能力。

　　如何撞月

　　火箭和飞船4分钟里两撞月球表面

　　月球坑观测和传感卫星以及运载火箭的第二级将在运行4个多月后,在月球表面实施两次撞击,在地表下寻找月球水冰存在的线索。

　　月球坑观测和传感卫星实际上由两部分组成:守望者飞船和半人马座火箭(即“宇宙神-5”火箭的第二级),前者较为智能,但质量稍小,因此其撞击力也相对较小。

　　发射4个多月后,半人马座火箭和守望者飞船将先后撞击月球极地区域。撞月时,二者的速度可达每秒2.5公里,与月球表面的角度为60度至70度。在撞击前9小时40分钟,二者会在距离月球表面8.7万公里处分离。

　　半人马座火箭将首先撞击月表。预计它将撞出月球极地约350吨的物质,撞击产生的坑直径约为6米,深4米。在此过程中,守望者飞船将拍下撞击照片,然后飞过撞击掀起的尘埃,其携带的光谱仪可以对尘埃进行分析,寻找水、盐、含水矿物质等的痕迹。

　　4分钟之后,守望者飞船将开始撞击,预计它将撞出150吨月球物质,撞出的坑直径可达12米,深2米。其携带的相机将一路跟拍,月球勘测轨道飞行器、地面以及在轨天文望远镜也将对撞击进行观测。专家表示,撞月可以得到探测器绕月过程中无法探测到的宝贵信息。综合新华社等稿件

　　“我们捡到月球一块‘皮肤’”

　　紫台收获一块来自月球背面的陨石，有助探月科研

　　本报讯 近期，紫金山天文台天体化学和行星科学实验室的研究人员，对在阿曼沙漠中收集到的一块月球陨石（代号SaU 300）进行了全面的“体检”，发现这块陨石完全不含有月球正面的岩石特征，而且贫乏钍等微量元素，证实这是一块来自月球背面的罕见陨石样品。“目前全球一共找到130多块来自月球的陨石，而来自于月球背面的陨石不超过5块。”紫台陨石专家徐伟彪研究员介绍。

　　找到月球背面陨石难过“中大奖”

　　美国阿波罗登月计划和前苏联探月计划从月球上采集了380多公斤的岩石样品，让人类第一次触摸到月球的“皮肤”。但由于技术限制，这些样品的采样点主要集中在月球朝向地球一面的赤道附近，也就是月球正面。

　　月球背面的岩石什么样？有什么特点？一直是人们长期渴望知道的奥秘。徐伟彪说，目前全球一共找到130多块来自月球的陨石，月球陨石在全世界已收集的陨石中占1%不到。据了解，此前“阿波罗11号”的宇航员带回来的月球岩石样品显示，月球岩石具有角砾斜长岩特征的地质构造，是月球特有的，这也是判断是否是月球陨石的途径。而来自于月球背面的陨石不超过5块，还不足月球陨石数量的0.5%，比中大奖还难。

　　对我国探月工程意义重大

　　2004年，一支德国的陨石猎人队伍在阿曼的沙漠中发现了一块重152克灰绿色的石头。德国方面随即将部分样品寄往紫金山天文台做精密分析。“因为很珍贵，我们得到的样品也非常小，只有一元钱硬币那么大。经过切片研究，发现这块陨石完全不含有月球正面的岩石特征，且贫乏钍等微量元素，而且和之前发现的月球背面陨石在结构和化学元素构成上相同，由此断定它来自月球背面。

　　徐伟彪介绍，月球陨石的研究工作对我国的探月工程有重要的指导意义，它可以为探月计划的科学目标和任务目标的实施，月球探测器的着陆点的选择，月球探测器的科学载荷，以及月球表面采样计划提供宝贵的科学依据。徐伟彪透露，不久前美国一位资深陨石收藏家又无偿向紫台提供了两块新近发现的月球陨石，研究人员正加紧开展研究工作。 （朱姝）

　　紫金山天文台专家王思潮：

　　两次撞月过程有望被观测到

　　在这次“双星探月”中，有一项重要的内容就是将利用“月球坑观测和传感卫星”对月球表面实施两次撞击。3月1日16时13分10秒，我国的“嫦娥一号”也曾经“奋不顾身”地撞向月球，完成使命。这两次撞击有什么不同？王思潮介绍说，作为“探月”中的“后起之秀”，“嫦娥一号”撞月更多的目的是一种锻炼，为未来的月面软着陆进行技术积累。

　　而美国的撞月内容却很丰富，通过这两次撞击，科学家们可以探测月球表面的深坑，在地表之下寻找月球水冰存在的线索。1994年，一颗名为“Clementine”的人造卫星发回的雷达回波显示，月球南极附近的一个陨坑中可能隐藏有大量固态水。1998年的绕月探测也提供了类似证据。然而，2006年的一项研究发现，这些水冰的回波，有可能是特殊形状的凹陷造成的，于是，“月亮上到底有没有水”再度成为疑问。如果撞击成功，这个谜团有望被解开。

　　“更值得期待的是，因为撞击能量很大，这次的撞月，人们有希望用天文仪器观测到。”王思潮说，月球陨坑观测和遥感卫星中的守望者飞船和半人马座火箭将以大约每秒1.55英里（约合每秒2.5公里）的速度撞向月球。而之前我国“嫦娥一号”的撞击速度为1.68公里/秒。“一般来说，撞击能量与撞击速度的平方成正比，也就是说美国撞月能量是‘嫦娥一号’的三倍左右。”王思潮说，能量这么大，是可以观测到的。之前日本“月亮女神”月球探测器撞月时，澳大利亚就曾观测到。但如果想要观测到撞击，条件也很“苛刻”。首先，撞击的时候我国必须是夜晚，而且撞击的地方也必须是暗的。在这样的情况下，利用专业仪器，人们可以一睹撞月的壮美景象。