簡介
目的
撞月的主要目的是要把月表下的東西翻出來看看。撞月是美國帶了頭,並揚言要在2018年重返月球,建立前哨站,登月蹲點長期駐紮。長駐就得先解決水源問題。科學家認為,月球南北極地下應有“水冰”(water ice)礦,是40多億年前,太陽系隕石風暴期間由大批彗星和小隕石帶進來的,現在還應趴在月表下,別來無恙。
撞月之第一目的,就是要把這個水冰礦炸開一角,激起水冰碎片甚或水氣,十里長柱,好讓繞月衛星上的儀器仔細分析,看看煙硝漫塵中到底有無氫二氧(H2O),也就是水。
當然,在那些激起的灰塵中,還能看到組成月表的其它重要成份和化學分子。在月球長住的人類除了需要水,還需要氧氣。人類想通過撞月確定月球是否有製造氧氣的原料。另外,人類在本世紀必得開發各類綠色能源。氦3原子間的核聚能是重要的綠色能源之一。氦3主要來自太陽風(solar wind)。地球有巨大磁場保護,太陽風不得而入,以致地球上氦3蘊藏量極微。月球幾近無磁場可言,太陽風長驅直入,經過40多億年的沉積,專家認為月球表層數米內的氦3含量近百萬噸。人類想經撞月手段證實,月球上的氦3蘊藏量是否如理論計算出來的那么豐富。
記錄
美國在1990年代無主題地撞過兩次(Clementine 1994 和Lunar Prospector 1998),歐洲“智慧型一號(Smart 1)” 2003年跟進,緊接著印度的“撞月探測器”(Moon ImpactProbe 2008)和中國的“嫦娥一號”(2009)也完成撞月動作。美國重量級的撞月船(LCROSS, 2009)即刻又要出發,日本的“月亮女神號”(SELENE)也將在2009年底前撞月。
美國撞月歷史及計畫
美國航天局(NASA)的首批飛船是“徘徊者”號系列,是在20世紀60年代初建造和發射的。這些汽車大小的飛船5次沖向月球,攜帶的照相機一路“咔嚓”。它們先是抓拍到環形山的詳細外貌,然後是岩石和土壤,再後來是一片空白。月球表面的數據傳回地球,成為後來“阿波羅”號成功完成任務的關鍵所在。
然而,即使在NASA掌握了“軟著陸”的技術之後,撞月行動仍在繼續。在60年代末70年代初,任務控制員例行公事般地指揮大型“土星”火箭助推器撞擊月球,震動月球表面,讓“阿波羅”號進行測量。他們發現,撞擊比繞軌道運行容易得多。月球不均衡的引力場以奇怪的方式拖著衛星,如果不經常更改路線,人造衛星往往會撞向月球表面。因此,月球變成舊式飛船的墓地:美國所有5個“漫遊者”號(1966年至1972年)、蘇聯4個“月球”號(1959年至1965年)、美國兩個“阿波羅”號月球衛星(1970年至1971年)、日本的“飛天”號(1993年)和NASA的“月球勘探者”(1999年)都最終“葬身”於它們自己製造的凹坑裡。 所有這些經歷遲早會派上用場。
NASA的研究人員制訂了一個大膽的計畫,也就是在月球上找到水源。他們將通過撞擊月球表面的方式實現這一點。NASA計畫在2009年發射“月球隕坑觀測和探測衛星”(LCROSS)以及“月球勘測軌道飛行器”(LRO)。 NASA的相關研究小組的負責人托尼·科拉普雷特在解釋這個任務時說:“我們認為月球上一些永久處於背面的環形山裡有冰,因此我們將要撞擊其中一個環形山,激起碎石,分析衝擊波,以尋找水的痕跡。” 這一實驗可能再重要不過了。
NASA正重返月球。當探索者抵達那裡時,他們將需要水。水可以分解成火箭燃料所需要的氫和呼吸用的氧氣。水可以與月球塵埃混合,從而產生建築材料水泥。水是優異的防輻射物質,當你口渴時,你可以喝它。一個選擇方案是把水直接從地球運上去,但代價太大了。一個更好的建議將是直接從月表土壤里提取水。但月球上有水嗎?這正是LCROSS要執行的任務。
LCROSS將與LRO使用同一個火箭助推器。LRO是較大的飛船,執行自己的偵察任務。在發射升空之後,這兩個飛船將分離,各自前往月球。LRO繞軌道運行,而LCROSS將撞擊月球。科拉普雷特說,實際上“我們將撞擊兩次”。LCROSS是個雙機飛船:一個小型的智慧型運載飛船和一個沒那么智慧型的大型火箭助推器。運載飛船叫“領頭船”,因為它引領著助推器前往月球。它們一起飛往月球,但各自撞擊。兩次撞擊,助推器先撞。研究人員預計,撞擊力將產生一個20米寬的大坑,揚起高達40公里的塵埃。緊接著,“領頭船”將拍下撞擊照片,然後飛過塵埃。船上的光譜儀可以進行分析,尋找水、鹽、泥土、含水礦物質以及混合有機分子等的痕跡。“如果那裡有水,或者有其他有趣的東西,我們會發現的,”科拉普雷特說。然後,“領頭船”開始它自己的深度撞擊。像舊式的“徘徊者”號一樣,它將朝月球表面俯衝下去,照相機一路跟拍。在照片傳回地球之後,任務控制員將看到助推器造成的大坑——令人興奮的衝撞。一直到最後,“領頭船”的光譜儀將繼續找水。科拉普雷特說:“我們將能夠監督到從一開始到撞擊前10秒的數據。我們應該擁有足夠的控制力,使其在助推器撞擊地100米範圍內著陸。”“領頭船”比助推器輕三分之一,因此它的撞擊力將相對較小。不過,“領頭船”將製造自己的凹坑和氣流,與助推器造成的氣流融為一體。天文學家們希望,從地球上將能夠看到融合的氣流,從而使人們在“領頭船”撞毀之後還能繼續進行觀察。 然而1999年“月球勘探者”的撞月行動。任務控制員們指揮這艘飛船撞擊月球南極附近的舒梅克(Shoemaker)環形山,希望能夠提取到水———就像LCROSS一樣。但沒有找到水。
連續撞月探測月球是否有水
美國太空總署(NASA)為探測月球是否存在水分,準備今日(2009-10-09)利用一支火箭和一顆衛星連續撞擊月球。透過NASA直播撞擊過程,全球都可見證這次太空探索歷史一刻。此次人為撞月,屬於NASA為安排航天員重返月球所做的準備工作其中一環,科學家也希望藉此了解月球的歷史。
據香港《文匯報》綜合外電報導,進行任務的2.2噸重舊火箭連同LCROSS衛星,早於今年6月升空。在進行撞月任務前10小時,火箭和LCROSS將會分離,到了美國東部時間周五早上7時31分(台北時間19時31分),該枚火箭,會以時速5600英里、即超過音速7倍的極速,撞向預先被選定的月球南極一個隕石坑。
隕石坑被撞時,會產生相當於1.5噸黃色炸藥的威力,揚起的77.2萬磅灰塵會升至6.2英里高。這時候,緊隨的LCROSS衛星會把握數分鐘時間拍攝影像和分析塵土,然後把數據傳回地球的控制中心。在地球和太空軌道上的天文望遠鏡及攝影機同時會觀測這個影像。到最後,LCROSS會以同一方式撞向月球表面,讓太空總署再一次觀測撞月情景。
NASA於4年前也曾進行類似研究,利用宇宙飛船撞擊“Tempel 1”彗星,探索彗星表層下的物質。但LCROSS比之前的任務更大規模、更複雜和更重要。NASA數以百計的科學家和工程師將密切觀察這次任務,預計在數據傳回地球1小時內,便可知道月球是否隱藏了水分。NASA並會透過兩部精密的太空望遠鏡,向外界直播撞月過程,讓民眾有機會實時見證這歷史時刻。
不過,這項探測任務卻引起風波,許多網友發起保衛月球行動,包括聯署給美國總統歐巴馬提出抗議。有人甚至擔心,“炸掉”月球會否發生像電影《明日之後》般洪水淹沒陸地的浩劫。NASA表示大家無需杞人憂天,因月球經常受到隕石撞擊,這次火箭撞月球根本是小事。
撞月探針
這些探測針被稱為穿透器,是為由英國牽頭的月球輕量內部及電信試驗計畫開發的,用於探測距離我們最近的星球,它們也可以用來研究太陽系的其他天體。
這些探測針將由軌道太空飛行器以高速發射,以便將儀器以碰撞方式嵌入月球表面。隨後,這些科學儀器會將測量數據發回地球,從而揭示月球內部結構。穿透器還可以用於研究表面覆蓋著冰層的木星、土星以及太陽系的其他天體。
這3個經過試驗的穿透器包括加速度感應器、接收系統、動力系統和各種感測器,其中包括鑽進機、地震儀和質譜儀。加速度感應器記錄了整個試驗和最初檢測時的數據,這些數據顯示所有感測器都能經受住撞擊。
碰撞能夠產生10000g的重力,是人體能夠承受力的1000多倍。這些測試用穿透器在發射到月球以前,已經以1120千米每小時的速度沿著英國製造的長約1500米的測試軌道――用來代替月球的砂質目標――運行了300米。這個試驗在威爾斯的Pendine進行,利用了由歐洲最大的科學和技術研究組織QinetiQ運行和管理的長測試軌道設施。
倫敦大學學院實驗室主任Alan Smith教授說:“這些是我們最初的試驗,它們取得了巨大的成功,所有的電子部件在試驗中和試驗後都保持正常的功能。能在一開始就保持一切順利真的是很美妙的事情。”
如果這個開發項目能夠取得良好進展,那么MoonLite計畫最早會在2013年啟動。MoonLite計畫是英國和美國科學家的一個合作項目的一部分。工作組的專家來自美國宇航局(NASA)和英國國家太空中心(BNSC)。
科學家們認為MoonLite能夠帶來關於月球結構的重要信息,如月核的大小和月球地震活動的源頭。該計畫還為測試未來機器人和人類探索所必需的太空通信網路提供了很好的機會。MoonLite將能夠到達20世紀六七十年代阿波羅太空飛行器不能到達的區域。
英國太空董事會主席Keith Mason說:“這個計畫為推動英國在小型衛星、通信和機器人技術等探月專業技術的發展提供了良好的機會。”