撞月模拟图

撞月模拟图

 

　　新浪科技讯 北京时间10月8日消息，据国外媒体报道，美国东部时间10月9日上午7时31分(北京时间9日晚上7时31分)，美国月球陨坑观测与传感卫星(以下简称LCROSS)将连续两次撞击月球，以寻找隐藏在月球最阴暗角落深处的水冰。撞击激起大量尘埃，其距离月表的高度足以达到在地球上进行观察的程度。

　　10亿年不见阳光

　　LCROSS撞月是一项大胆的月球任务，准备了整整3年之久，经过4个月的太空飞行，所有这些努力将产生怎样的结果可在4分钟内一见分晓。在这段时间内，LCROSS所携带的9个科学仪器将对其燃料耗尽的“半人马座”火箭级撞月后产生的高空尘埃云进行直接研究。LCROSS项目负责人、来自美国宇航局位于加利福尼亚州莫菲特场艾姆斯研究中心的丹·安德鲁斯表示：“LCROSS是一项非常令人兴奋的任务，它将在一个真正意义上的高潮事件之后走向终结。”

　　月球是地球的伴星，有关这个不适于居住的星球有水存在的假设已经有10年历史。通过LCROSS传感器扫描碎片云中的水存在化学信号，科学家将获得支持这一假设的决定性证据。上世纪90年代执行的“克莱门汀”号以及“月球探勘者”号月球任务帮助科学家了解到月球极地地区氢含量呈上升趋势。他们认为，氢来自于被捕获的水冰。浓度较高的氢集中在永久性阴暗区陨坑。陨坑由陨石撞击月球形成，所在的阴暗撞击区处于令人无法想象的低温状态。LCROSS撞月任务首席研究员、艾姆斯研究中心的托尼·卡拉普瑞特表示：“这些陨坑所在地区温度极低。”

　　科学家认为，永久性阴暗区陨坑底部的温度最低可达到零下240摄氏度(零下400华氏度)。卡拉普瑞特说，在这种低温条件下，水趋向于冻结而不是升华为气体。“在极地地区，太阳永远不会在地平线上方大约1.5度以上的区域出现，也就是说，陨坑壁将永久性地遮住陨坑底部，使其永远处于黑暗之中。”陨坑底部与阳光无缘的时间跨度达到令人难以置信的程度。卡拉普瑞特说：“陨坑底部处于永久性阴暗状态。这种状态可能已经持续了10亿年、20亿年或者更久。”

　　撞击月球南极陨坑

　　月球勘测轨道器(以下简称LRO)获取的数据证实月球上有氢存在，甚至暗示潜在水冰存在的普遍性要超出此前的预计。9月，科学家宣布在此前认为并不存在水的月球区域发现水存在证据。宇航局探索理事会首席月球科学家麦克·瓦哥表示：“最近的这些发现为出发寻找月球水的一项实验奠定了基础。”

　　如果LCROSS证明月球上确有水存在，那对于处在制定人类重返月球计划初期阶段的工程师来说，这无疑是一种莫大的恩惠。阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心月球先锋机器人计划负责人托德·梅表示：“毫无疑问，知道哪些区域可能存在水令人充满痴迷。水的存在意味着你可以在这些区域生存下去，无需将水从地球带到月球。”水不仅可以帮助宇航员解决口渴问题，同时还可以提供氧、电甚至于用于重返地球的火箭推进剂。

　　据宇航局透露，最新进行的评估预测，LCROSS将于美国东部时间的9日上午7点31分30秒(北京时间的9日晚上7点31分30秒)撞击月球。借助于未来几天采取的新导航解决方案，具体撞击时间将与预测时间相差几秒钟。

　　根据科学家制定的计划，位于月球南极附近宽度达到60英里(约合97公里)的Cabeus陨坑将作为此次的撞击对象。根据LRO以及日本“月女神”号探测器最近得出的分析结果，科学家于上周宣布将Cabeus作为目标陨坑。

　　双重撞击 志在寻水

　　LCROSS的“牧羊航天器”是一个由诺斯洛普·格拉曼公司利用非定制零部件制造的六面平台。自6月18日发射升空以来，这个平台便拖着“宇宙神”5型火箭的“半人马座”上级在深空中飞行。安德鲁斯表示，在发射后不久推进剂耗尽之后，长41英尺(约合12米)，宽10英尺(约合3米)的“半人马座”火箭的重量已相当于一辆大型运动型多功能车(SUV)。

　　据宇航局透露，在美国东部时间8日晚上9点50分(北京时间9日上午9点50分)，“牧羊航天器”将与“半人马座”分离。与“半人马座”分离后，“牧羊航天器”将点燃发动机远离这枚火箭。月球引力将把这两个物体拖向自身。安德鲁斯说：“在撞向月球过程中，我们会燃烧一些推进剂并减小不可避免的加速度，以获得两次撞击之间的观测时间。”

　　“牧羊航天器”与“半人马座”之间的距离将达到近400英里(约合644公里)，换算成飞行时间大约在4分钟左右。这段飞行距离为“牧羊航天器”获得要么成功，要么失败的机会提供了足够时间，允许其探测Cabeus内部是否有水存在的坚实证据。

　　在以时速5600英里(约合每小时9012公里)的速度撞向月球时，“半人马座”将激起超过350公吨月球表土并将其中一些表土送入最高距月表6英里(约合10公里)的高度，此时的表土与撞击区之间的距离将达到30英里(约合48公里)。在这一高度，撞击激起的碎片将暴露在阳光照射环境下，这在它们漫长的历史中还是第一次。

　　据科学家预计，“半人马座”将在月球上产生一个大约宽66英尺(约合20米)，深13英尺(约合4米)的撞击坑。“半人马座”几乎正面撞向月球，撞击角度较此前进行的撞击相比更为陡峭。相比之下，“月球探勘者”号、“智能1号”以及“月女神”号都以更低的角度完成可控的撞月任务，因此在获取有价值科学数据方面存在局限性。

　　在“半人马座”之后，“牧羊航天器”也将快速坠向月球，完成自杀性撞击任务，短短4分钟之内，LCROSS撞月任务将达到顶峰。借助于“牧羊航天器”的观测和自我牺牲，科学家能够与月球极地陨坑内部进行亲密接触。

　　9个科学仪器齐上阵

　　包括5架摄像机在内的9个科学仪器将负责收集数据并将其传回位于艾梅斯研究中心的地面控制中心。Ecliptic Enterprises 公司提供的1台摄像机将拍摄实时录像并以每秒几帧的速度将影像传回控制中心。另外4架近红外和中红外摄像机将对碎片云进行监视，获取有关这些喷出物热属性的详细数据并寻找水存在迹象。据悉，这些摄影机由古德里奇传感器无限公司(Goodrich Sensors Unlimited)、索马泰克有限公司(Thermoteknix Ltd.)以及FLIR系统公司(FLIR Systems Inc.)旗下Indigo公司制造。

　　3个附在望远镜上的分光计是所有9个科学仪器中最重要的成员，用于确定月球尘埃的具体构成。卡拉普瑞特表示，它们的分析结果是此次撞月任务中最具有决定性的。LCROSS携带的1台光度计将负责测量“半人马座”撞击后产生的闪光亮度，每秒要进行大约1000次计算，所有计算结果汇集到一起便得到闪光亮度的详细变化曲线。

　　LCROSS任务获取的所有数据都将实时传回科学操作中心，原因就在于这个探测器本身也将以撞月方式走向终结。安德鲁斯说：“除了将数据传回地球外，LCROSS上的任何东西都将在撞击中消失得无影无踪。”

　　观测设备合力出击

　　根据初步估计，“牧羊航天器”将于格林威治标准时间中午11点35分45秒(美国东部时间上午7点35分45秒)撞击月球。卡拉普瑞特说：“此次撞击必将非常壮观。月球每月要遭受3或4次这种规模的撞击，基本上每周一次。LCROSS撞月的特殊性在于，我们知道何时何地发生，因此能够将所有眼睛聚焦这一事件。”

　　这些“眼睛”不仅包括LCROSS本身，同时还包括LRO携带的科学仪器、哈勃太空望远镜、“地球观测-1号”技术验证卫星、瑞典的“奥丁”射电天文学卫星以及“地球之眼”商业卫星。“地球之眼”最初用于地球成像，这一次也将加入观测LCROSS撞月行列。

　　此外，一系列地面望远镜也将在此次观测中扮演至关重要的角色。位于夏威夷的W.M。凯克望远镜、双子星北座望远镜以及红外望远镜将负责研究撞击产生的羽状碎片云。位于加州、亚利桑那州以及新墨西哥州的其它望远镜也同样是此次撞月观测的主要参与者。

　　除了其它国际观测台之外，官员们还将一家松散的业余天文学家组织以及观测团体召集在一起，收集额外数据并鼓励公众积极参与。撞月计划制定者在撞击时间和位置选择上可谓煞费苦心，其目的就是让美国大部分地区能够观察到这一壮观景象。其中，密西西比河西岸的观察者将欣赏到最清晰的撞月瞬间。在天气允许的情况下，孔径10至12英寸(约合25至30厘米)的普通望远镜也能观察到岩石流以及可能被撞击抛向天空的冰。

　　曾因软件故障陷入险地

　　LCROSS撞月上演之时，地面观测地点夜空中的月亮正接近满月，能够让潜在的科学观测回报实现最大化。在敲定将LCROSS装入“宇宙神”5型火箭额外空间之前，被提议的对象共有19个，LCROSS最终脱颖而出。“宇宙神”5型火箭用于执行规模更大的LRO任务。

　　官员们宣布，LCROSS将于2006年与LRO一同发射升空，撞月任务将在3年后进行。发射后4天，LRO进入绕月轨道，此时的LCROSS及其“半人马座”火箭在月球引力影响下进入超高地球轨道，等待更富有戏剧性的“月球约会”。

　　借助于一系列小型推进器点火，LCROSS正对朝月球进发的轨道进行微调。在释放“半人马座”之前，LCROSS将按照计划进行两次点火。第三次点火被称之为“制动操纵”，用于拉大这颗卫星与“半人马座”火箭之间的距离。

　　8月发生的一次软件故障致使LCROSS燃烧掉近一半的推进剂，一度陷入长达数周的危险期，直至控制人员确信类似问题不会导致撞月任务夭折。LCROSS飞行指挥保罗·汤普金斯在4日刊登的一篇博客中指出：“LCROSS经历了这场考验并且幸存下来。在我们看来，能够顺利完成撞月任务将是一项非常伟大的成就。”(孝文)