美国月球陨坑观测与传感卫星将连续两次撞击月球
美国月球陨坑观测与传感卫星将连续两次撞击月球
美国月球陨坑观测与传感卫星将连续两次撞击月球
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将在短短4分钟之内一见分晓。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。
