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法媒评常娥4号探测器,中夏族民共和国最华贵的

2019-10-13 09:50

[据欧空局网站2018年1月23日报道] 欧空局公布了2017年向欧洲团队发起的探月立方星挑战赛的两个最终获胜方案。

《日本经济新闻》12月29日文章,原题:中国探月领先世界一步中国发射了为实现在月球背面着陆的探测器,计划最早2019年1月初就在世界范围内首次发起相关挑战。月球正面与背面的地形和构造等存在明显差异,通过实际着陆展开调查,不仅在科学研究方面,还有望在水资源等调查上取得成果。进入21世纪后,成功让探测器在月球着陆的只有中国。此次通过挑战月球背面着陆,中国有望在月球开发领域领先世界一步。

月球陨石撞击影响探测器(简称Lunar Meteoroid Impact Orbiter, Lumio)将在月球远端上方绕行,探测月球夜间明亮的陨石撞击闪光,并绘制陨石撞击的全貌。

中国的无人探测器“嫦娥4号”于2018年12月8日发射,4天后进入环月轨道。按计划,“嫦娥4号”将在靠近月球背面南极的“冯·卡门陨石坑(Von Kármán crater)”着陆。中国还将利用“嫦娥4号”携带的月球车“玉兔号”调查月球背面由哪些矿物构成。

另一个获胜方案是月球挥发物和矿物测绘轨道器(Lunar Volatile and Mineralogy Mapping Orbiter, VMMO),将聚焦月球南极附近永久阴影区的火山口,搜寻未来殖民者感兴趣的水冰和其他挥发物的沉积物,同时测量月球辐射。

月球在环绕地球1周的时间里正好自转1圈,因此永远是正面对着地球。月球背面从地球上完全无法看到,同时与地球的直接通信也难以实现。单纯发射探测器的话,要实现成功着陆存在困难。

欧空局立方星技术经理Roger Walker解释说:“选中这两个方案并不容易,因为我们收到的概念研究的质量都很高,特别是前四个方案。”另两个方案包括MoonCARE月球辐射探测器和月球低频无线电波探测器。

为此,中国此前一直在推进准备工作。其中一项准备就是发射在月球背面和地球间实现通信中转的卫星。这一中继卫星从地球来看处于月球的背面,目前已进入卫星能保持稳定位置的环绕“拉格朗日L2点”的轨道。处于在覆盖月球背面的同时又能看到地球的位置,因此能够实现着陆的探测器和地球间中继通信。

欧洲企业、高校和研究中心联手设计了这些探月立方星任务。

一般认为在月球的正面和背面,地形等明显不同,形成方式也存在差异。例如在月球正面,从地球上看起来发黑的被称为“海”的部位很多,但在背面,发黑的部位几乎不存在,大部分都是看起来明亮的部位。一般认为,发黑的月海是在月球形成之后由内部喷出的溶岩扩展并凝固而成,呈现比较平坦的地形。另一方面,明亮的部分则多为起伏较多的地形。

Roger补充说:“我们发起探月立方星竞赛的初衷是具有挑战性的,因为到目前为止,立方星只在地球轨道内运行。然而,未来十年内,我们将有机会重返月球。”

此外,月海主要由被称为玄武岩的岩石构成,而明亮的部位则由被称为斜长石的岩石构成。通过调查重力场等举措,科学家已经发现从月球地壳的厚度来看,背面比正面更厚。如果在背面着陆并成功收集到更加详细的数据,将有望在月球构造和历史等的研究方面取得进展。

这两支获胜团队现在有机会在2018年2月和3月期间与欧空局的任务开发专家合作。

冯·卡门陨石坑是在巨大陨石撞击月球背面而形成的广阔的南极艾肯盆地之中,由更小的陨石撞击而形成的。附近有很多被称为辉石的矿物,一般认为大概是由于陨石的撞击导致表面被吹走,内部岩石熔化之后覆盖了表面。日本国立天文台RISE月行星探测讨论室助教荒木博志解释称“如果弄清在盆地形成之后,发生过什么样的火山活动才形成现在的状态,将得知月球发生过怎样的演化”。

撞击影响跟踪探测器Lumio由12个立方星单元组成,其设计者包括米兰理工大学、代尔夫特工业大学、洛桑联邦理工学院、挪威科技大学、莱昂纳多—芬梅卡尼卡公司和亚利桑那大学在内的一个联合体。

另外,一般认为,月球的北极和南极可能有水存在。冯·卡门陨石坑靠近南极,在环绕陨石坑的高高的山地的影子里,太阳光照射不到,存在发现水的可能性。水不仅将成为人类的饮用水,还将成为分解氧气和氢气、制造火箭燃料的材料,在宇宙中被视为重要资源。

Lumio绕着太空中的一个特殊点飞行,其精密的光学相机将探测陨石撞击对月球远端的影响。

在截至目前的各国探月研究中,有关月球背面的数据不断积累,这也是此次挑战的背景。这是因为“着陆需要地形等详细的数据”。以2007年发射、在环绕月球的同时调查详细地形等的日本探测器“月亮女神”为代表,2010年前后起美国的“月球勘测轨道飞行器(LRO、Lunar Reconnaissance Orbiter)”和“月球陨坑观测和遥感卫星”、印度的“月船1号”等相继对月球进行了探测。中国则先后在2007年和2010年发射了“嫦娥1号”和“嫦娥2号”。

除了地面环境的杂散光之外,Lumio还应该检测到非常微弱的闪光,提高我们对整个太阳系中过去和现在的陨石撞击模式的理解。这样一个观测系统也可以发展成为为未来定居者提供预警的系统。

不过,在美国通过阿波罗计划将人类送上月球之后,让探测器在月球着陆的计划几乎都没有成功。在1976年前苏联的“月球24号”着陆到2013年中国的“嫦娥3号”在月球正面着陆,这之间存在37年的空白。之后截至2018年3月举行了民间团队的月球无人探测比赛,但无一团队的探测器在期限内抵达月球。进入21世纪后,在月球实现着陆的只有中国的探测器。

VMMO由MPB通信公司、萨里航天中心、温尼伯大学和Lens R&D共同开发, 也采用了12个立方星单元的设计。其微型激光器将主要探测邻近月球南极的沙克尔顿火山口,以测量水冰的丰富程度。火山口内的地区是永久黑暗的,使得水分子在非常寒冷的条件下凝结成冰。

美国总统特朗普2017年提出再次将人类送上月球的计划,随后全球对探月的关注出现升温。不仅是国家,民营企业的月球旅行和月球资源开发等计划也浮出水面,但都没有明确的时间和具体的计划。

VMMO的扫描路径宽度为10米。它将花费大约260天的时间,为直径为20公里的沙克尔顿火山口内部绘制一幅高分辨率的水冰图。其激光器还将通过光通信实验,将高带宽数据发回地球。

提出成为“航天强国”、积极推进太空开发的中国将月球探测定位为重要计划之一。继嫦娥4号之后,正在推进2019年发射嫦娥5号、从月球带回岩石等的样品的计划。在全世界展开月球探测和开发竞争的背景下,中国已经领先一步,这似乎确定无疑。

VMMO还将在飞越阳光充足地区时测绘矿物等月球资源,同时监测背光地区的冰和其他挥发物的分布情况,以了解凝结物在长达两周的月球夜晚中是如何在地表迁移的。

VMMO搭载的二次辐射探测有效载荷将建立辐射环境的详细模型,有利于开发后续任务硬件并开展载人探索。(中国航天系统科学与工程研究院 孔紫琴 李薇濛)

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