月球撞擊:隨行探測器撞擊月球以尋找水源

LCROSS 航天器將於下週發射,撞擊月球以觀察濺起物

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如果人類有一天要在月球上居住,或者只是將其用作前往火星的中轉站,水將是一項至關重要的資源——而擁有當地供應將是無價的。

這就是為什麼 NASA 計劃在今年秋天將一些“垃圾”撞擊到月球上。

月球隕坑觀測和感測衛星 (LCROSS),計劃於 6 月 17 日與更廣為人知的月球勘測軌道飛行器 (LRO) 一起發射,可能有助於解答關於月球上是否存在凍結水的這個存在了十年的問題。科學家們知道月球兩極存在氫——但他們只是不知道它是以水的形式鎖定,還是以其他形式。

“我們是第一個進入那裡並接觸含有這種氫化合物的月球風化層 [月球表面],並將其暴露在陽光下進行觀察的任務,”位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的 NASA 艾姆斯研究中心的首席研究員安東尼·科拉普雷特說,該任務耗資 7900 萬美元。

在 20 世紀 90 年代中期,克萊門汀任務發現了月球水冰的證據,但後來的測試對這些發現產生了懷疑。月球探勘者號探測器後來發現了月球氫,但沒有人知道它代表的是隕石帶來的水冰,還是嵌入在甲烷等化合物中。包括去年秋天印度撞擊探測器在內的最新研究尚未解決這個問題。

唐納德·坎貝爾是康奈爾大學的天文學教授,他說科學家們幾乎已經排除了隱藏在陰影月球隕石坑中的大片冰層。雷達觀測沒有發現水冰的明顯跡象,就像在水星和木星的衛星歐羅巴以及其他地方發現的那樣。但坎貝爾認為,月球可能蘊藏著小 pockets of ice。

“如果冰只是以非常小的冰塊的形式存在於月球風化層中,那麼雷達根本無法探測到,”他說。“我期待他們至少能探測到兩極存在一定程度的水冰。從月球探勘者號的結果來看,肯定發生了一些事情……LCROSS 的實際撞擊顯然將是最直接的實驗。”

月球勘測軌道飛行器也將從地表上方進行觀察,但尋找水並非其主要任務。在計劃 LRO 發射時,工程師們意識到他們的 宇宙神 5 號火箭有足夠的推力搭載第二個探測器。科拉普雷特和其他人提議將一些東西撞擊到月球上,以便從地面向上研究這個問題。

“LCROSS 實際上能夠比 LRO 以更直接的方式更好地測量含氫物質,”科拉普雷特說。
 
10 月 8 日,探測器發射後廢棄的火箭級將撞擊月球南極一個陰影隕石坑,該隕石坑表面已有 20 億年未見陽光。碎片羽流將噴射到太空,任何水分子都會瞬間汽化。LCROSS 上的一套相機和光譜儀將研究羽流,並確定氫是否以水的形式存在。

四分鐘後,LCROSS 本身也將撞擊月球並挖掘第二個隕石坑。哈勃太空望遠鏡、夏威夷的凱克天文臺和一顆歐洲衛星都將觀測撞擊——任何擁有 10 英寸(25 釐米)或更大望遠鏡的人也可能能夠看到撞擊效果。

科拉普雷特說,無論 LCROSS 是否找到水,這次任務都將是有用的。

“我們不需要看到水冰才能獲得成功,”他說。“我們還不完全瞭解這種氫源是什麼,”他補充道,但 LCROSS 將處於理想的位置來找出答案。“它肯定會為這次探索增加一個其他任務都無法解決的方面,但所有其他任務都有助於支援它。”

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