利用火箭撞月值得我国借鉴,2009年10月9日19点3

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摘要:【据新华网2009年10月9日报道】美国LCROSS卫星撞月寻水的看点有哪些?意义何在?今天上午,记者采访了中国宇航学会深空探测专业委员会委员、上海市宇航学会专家赵金才教授,在赵教

【据新华网2009年10月9日报道】美国LCROSS卫星撞月寻水的看点有哪些?意义何在?今天上午,记者采访了中国宇航学会深空探测专业委员会委员、上海市宇航学会专家赵金才教授,在赵教授看来,这次NASA行动的一个亮点是:他们利用大质量、高速度的卫星助推火箭来撞击月球,达到事半功倍的效果,这个方案是值得我国借鉴的。这次撞击如果能够发现月球上存在水冰,那对人类探月具有十分重大的意义。因为只有有了水,月球才能成为更合格的“深空探测基地”。

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。

[本站2009年10月10日综合报道]在经历4个月的飞行后,美国“半人马座”火箭、“月球坑观测和传感卫星”于10月9日对月球南极地区先后成功完成了两次撞击并获得撞月数据。

中国航天工程咨询中心

据赵金才教授介绍,美国的LCROSS卫星是今年6月发射的,它是一颗遥感卫星,主要任务包括:观测月球环形山、撞击寻水。在完成遥感观测任务后,LCROSS将于北京时间今天晚上7:31左右完成它的 “惊天一撞”,撞击地点是月球南极的陨坑。

10亿年不见阳光

该项耗资7900万美元的撞月任务被认为是美国向“重返月球”计划迈出的第一步。 此次撞月任务的目标是在月表下寻找水冰的线索。由“半人马座”火箭首先撞击月球南极地区的Cabeus陨石坑,LCROSS则实时跟踪拍摄,其携带的光谱仪还可对撞击产生的尘埃进行分析,寻找水、盐、含水矿物质等痕迹。4分钟后,LCROSS也成功撞击月球,其上装有的五部摄影机和其它四个科学仪器将对撞击过程进行跟拍与研究。

NASA 的 LCROSS 及其上面级火箭,预计将于北京时间2009年10月9日19点30分开始撞击月球。

之所以选择南极,是因为月球的南北极常年不被太阳照射,如果存在水,两极的水就不会挥发,而是以“水冰”的形式存在。南北极是月球上最有可能存在水的地方。目前,助推LCROSS卫星的一、二级火箭已被抛离,但还存有一个上面级火箭——“半人马座”。它质量大,相当于一辆大货车;速度快,每小时9012公里。根据NASA的方案,这级火箭将与卫星脱离,率先撞击月球。“利用火箭撞击月球的方案以前还没有过,这非常有创意的。 ”赵金才说,“火箭质量大、速度快,撞出的土壤石块会很多,更利于卫星探测。 ”

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。”

在撞月后举行的新闻发布会上,NASA撞月观测负责人表示,包括哈勃太空望远镜在内的多个地面天文台以及在轨航天器获取了撞月数据。项目的首席科学家表示,撞月按计划发生,撞月点发生了爆炸,撞月卫星所携带的分光计也获得了大量数据,但需数周时间分析后才能确认月球是否存在水冰。

NASA的电视直播将于今天18点15分开始。 LCROSS航天器与半人马座火箭上面级已经于2009年10月9日上午9:50实现了分离。分离之后,LCROSS航天器立刻进行180度的转向机动,把其科学有效载荷对准了渐行渐远的半人马座上面级。

在“半人马座”撞击后,与其分离的 “牧羊航天器”将利用搭载的频谱仪,探测扬起的巨大尘埃中是否有水分子,并将探测信号输送到地面接收中心。在火箭撞月4分钟后,“牧羊航天器”也将进行撞击,在“牺牲”自己的同时探测到更多的数据。

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。”

不过,出席发布会的科学家也指出,“半人马座”火箭按计划撞月后应掀起大量尘埃,但地面科学家并未观测到这一现象,地面望远镜也未观测到卫星撞月后的碎片云。 尽管如此,科学家们认为,此次撞月计划整体上比较成功。美国航天局局长也对参与这一项目的科学家表示祝贺。(中国航天工程咨询中心 陈菲)

今天LCROSS卫星任务将撞击的目的地,是离月球南极约100千米的Cabeus陨石坑,参见下图。这个陨石坑因为没有太阳的照射而处于深重的阴影之中。

如果这次撞月寻找到水的存在,对人类有何意义呢?赵金才教授表示,月球是人类进行深空探测的基地,如果在月球建立基地,我们就能更方便地飞往宇宙中其他星球。而水,是生命之源,是支撑人的生命的最大保证。如果月球上没有水,人类要建立基地就必须携带大量的水前往月球,这就要耗费大量能量。而如果月球上存在水,人类只要在月球上直接提取水,并利用H2O制备氧气,为月球上的人提供生命保障。此外,水还是制备能源的必备物质。目前,月球上已探明存在重要能源氦3,如果再探明有水,那么“深空探测基地”的能源供给将不成问题。因此,此次撞月具有非常大的科学意义和价值。

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。”

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另据悉,今天晚上,本市天文爱好者还有机会用望远镜观测到 “惊天一撞”。上海天文台佘山站科普主管汤海明表示,LCROSS撞月的预计时间是北京时间晚上7:31,今晚上海月亮升起的时间是晚上9:01,要观测到撞月产生的巨大尘埃有一定难度。但另一方面,月球的重力只是地球的1/6,因此10公里高的尘土会在空中停留较长时间。加之此次撞击地点是月球南极,属于月亮侧面,比较容易用望远镜观测到的。不少天文爱好者表示,如果今晚天公作美,他们将用大口径望远镜对准月亮,用肉眼捕捉LCROSS撞月的奇观。 (本文来源:新闻晚报 作者:俞陶然)

撞击月球南极陨坑

LCROSS的飞行任务是寻找月球上的水冰。此次撞击,预期将产生一些冲出陨石坑并沐浴在阳光中的碎片烟尘。

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。”

LCROSS是2009年6月18日由Atlas V 运载火箭发射升空的。该火箭的半人马座上面级预计于今天下午17点30分先行撞击月球,LCROSS航天器上的仪器将拍摄此次撞击,并将穿越火箭上面级撞击所产生的碎片烟尘,以分析从陨石坑底扬起的物质。随即,在火箭上面级撞击发生四分钟之后,LCROSS航天器本身也将撞入Cabeus陨石坑。地球上口径超过25公分的望远镜,估计都能看见撞击导致的烟尘。位在北美洲东部和亚洲的人,观测此次撞击的时间条件较佳。

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。

以前,Lunar Prospector航天器曾经调查过月球南极地区,发现有氢的特征信息。这种氢特征信息的可能的来源包括水沉积、太阳风或真空释气。这个坑深度足够,以至于阴影区中的温度低于100K,使得水冰仍然保持在坑之表面或接近表面的月壤之中,历经数十亿年而没有蒸发。

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。

2009年9月28日,NASA最终确定撞击目标为Cabeus陨石坑。而以前曾经打算撞击Cabeus A。NASA是在分析了其他航天器探测到的一些数据之后改变撞击目标的。数据分析表明:Cabeus陨石坑比Cabeus A陨石坑有更高的氢密度。

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。

编辑:国防科技网 责任编辑:张海

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。

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。

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 Corp。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。

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,使其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)

来源:人民网

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