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南方都市报:欧洲探测器SMART-1成功撞月


http://www.sina.com.cn 2006年09月04日 11:18 南方新闻网

  最后一次调整轨道后,欧洲月球探测器“智能1号”成功撞月 

  一小片闪光照亮了月球表面

  欧洲航天局“智能1号”小型探测器格林尼治时间3日早晨5时42分15秒按预定计划撞击月球,完成了它最后一项使命。欧洲航天局声明说,那一刻,“月球表面被一小片闪光照亮
”。从发射到撞击,近3年时间中,“智能1号”为人们探索太空、了解月球积累了宝贵财富。

  没有出现“打水漂”

  据欧洲航天局网站报道,“智能1号”以每秒钟2公里的速度,在格林尼治时间3日5时42分15秒(北京时间3日13时42分15秒),按预定计划撞击月球表面。撞击点位于月球南纬34.4度、西经46.2度的“卓越湖”火山平原地区。

  “智能1号”与月球表面“亲密接触”时大约呈5到10度角,据欧洲航天局表示,目前没有观察到撞击过程出现“打水漂”现象。根据此前的估计,“智能1号”可能以近乎平行的1度角撞月,并出现类似“打水漂”的多次弹跳。

  在德国达姆施塔特任务控制中心的科学家戴特里夫·科斯切尼描述了那扣人心弦的几秒钟:“突然,我们失去了探测器的信号,我们知道撞击的确发生了。”欧洲航天局航天器运行主管奥克塔维奥·卡米诺忍不住拍手称快:“我们着陆了。”

  “溅”起十几公里厚“尘埃”

  撞击点位于月球的背光面,接近月球光面和夜面的分界线,十分有利于观测。撞击发生数分钟后,控制中心的大屏幕上出现了撞击发生时的实况图片。图中因撞击溅出的火花十分明亮。欧航局在当天发布的新闻公报中说:“今天一大早,一小片闪光照亮了月球表面。”

  地球上众多国际天文台都加入了这次联合观测行动,将望远镜对准了撞击“溅”起的十几公里厚的月球“尘埃”,以研究月球表面的化学成分。

  欧航局飞行任务主管格哈德·施韦恩说:“这是一次伟大的任务,一次巨大的成功,现在‘智能1号’已经结束了它的使命。”

  专家估计,月球表面被撞出的坑宽度约为5到10米,深度约1米,相当于一个2公斤重的陨石撞出的“伤痕”,不会给月球造成任何大的影响。

  欧航局说,此次“撞月”的时间和地点都是精心选择的,从南非到加那利群岛、南美、美国本土、夏威夷等地的天文学家和业余天文学爱好者都有机会观测到这一激动人心的撞击过程,但评估他们所观测的数据和图像仍需一段时间。

  撞击前最后调整

  9月2日,欧洲航天局发布消息说,地面控制人员将“智能1号”的轨道紧急提升了近600米。因为专家测算,如果不进行轨道调整,“智能1号”有可能撞上一处1.5公里高的岩体。而如果将撞击提前5小时,科学家将很难、甚至观测不到撞击所溅起的月球表面“尘埃”,科学家为此所做的一切努力便有可能付诸东流。

  轨道调整从格林尼治时间9月1日23时(北京时间9月2日7时)开始,整个过程持续了约3个小时。欧洲航天局的官员说:“我们感到很有压力。”幸好,调整过程很顺利。在虚惊一场后,欧洲的第一次“撞月”大戏还是成功上演了。

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  “智能1号”探测器

  超期服役发挥余热

  “智能1号”重仅367公斤,体积约1立方米,相当于一个洗衣机大小。两个太阳能电池板伸展开后长约14米。虽然个头不大,但在过去16个月中,“智能1号”使用高清晰度微型摄像机、红外线及X射线分光计等最新探测设备,从月球轨道拍摄并传回了月球表面的2万多张图像,清晰程度前所未有。

  负责“智能1号”探险任务的科学家伯纳德·富万说,X射线分光计和红外线帮助科学家第一次获得月球表面钙和镁等化学元素的含量数据,描绘出了月球元素和矿物分布的最详细地图。

  他说,“智能1号”还观察了神秘的月球极点,并调查了未来值得探索的区域。如果月球极点像一些科学家们所希望的那样存在固态水,那么人类未来开发月球将拥有极端重要的生存条件。

  “智能1号”2003年9月27日发射升空,次年11月进入月球重力场。2005年1月,“智能1号”进入工作轨道,即近月300公里、远月3000公里的运行轨道。

  按照原计划,“智能1号”本应在去年8月结束它的探月旅程,不过由于它“表现出色”,欧航局的专家一致决定,将它的服役时间延长一年。就在超期服役结束时,它又“发挥余热”,用所有剩余的燃料完成了最后的撞击任务。

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  舍近求远的奥妙

  月球与地球的直线距离约有38万公里,1969年发射的美国“阿波罗”飞船从发射到抵达月球轨道只用了76个小时。但“智能1号”却花费了14个月时间,行程上亿公里,才到达月球轨道,它之所以“舍近求远”,主要是为了验证其搭载的新型太阳能离子

发动机的性能。

  与发射时震天动地的化学燃料发动机相比,离子发动机的威力看起来有点小得可笑,每次提供的能量相当于人拿起一张A4纸或者把一张明信片放在手掌上所需能量。

  但是与耗能的传统航天器化学燃料发动机不同,新型离子发动机将太阳能转化为电能,再通过电能电离性惰性气体原子,产生高速的离子流作为推动力。它利用燃料的效率比普通化学燃料发动机高10倍,因此“智能1号”在太空中遨游近3年只消耗了50升燃料,创造了太空探险的奇迹,也为未来的星际之旅展现了新的前景。

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  意义

  掀起第二轮探月热潮

  月球是地球的近邻,目前关于它的起源是个争论已久的问题,大多数月球研究者认为,月球是在45亿年前由一个

火星大小的行星撞击地球后形成的。但这一理论尚有诸多未明之处,例如月球大部分物质来自两个相撞星球中的哪一个。

  探索月球起源

  科学家希望通过撞击产生的月球“尘埃”,研究月球表面的化学成分,以研究月球的起源和演化等。科学家还希望有朝一日能合理利用月球上的矿物,并在月球建立科研和航天基地。

  “智能1号”撞月行动可以说是人类第二轮月球探险热的前奏。

  技术创新

  “智能1号”探险期间,欧洲航天局邀请其他多个国家准备对月球展开“撞击行动”的科学家加入其中,向他们提供经验,比如准备于2008年10月升空的美国航空和航天局“LCROSS”探测器,这一探测器将分两次撞击月球南极,希望能找到那里有水和其他化合物的痕迹。

  在技术层面,“智能1号”也是未来太空任务的先锋,“智能1号”运行总管奥克塔维奥·卡米诺-拉莫斯说,“智能1号”给科学家们留下宝贵经验,这次“探险”好比引导一艘小帆船去经受旋风和暗流的考验,但它经受住了考验。

  “我们已经显示离子发动机可行,”卡米诺说,离子发动机将成为未来10年中欧洲航天局执行另两项太空探险任务时的选择,即探索水星的“BepiColombo”探测器和近距离环绕太阳飞行的“Solar Orbiter ”探测器。预计于2013年发射的“BepiColombo”探测器将先使用传统推动装置迅速冲出地球轨道,然后再用离子发动机推动奔向目标。由于离子发动机持续不断推动,整个航行时间将比不使用这种发动机缩短一半。

  同时,卡米诺说,这一推进技术还可用于建造飞往月球的大型货运航天器,以在月球建立首个永久性基地,或者用于首次载人火星飞行。

  除此之外,“智能1号”的创新还包括一套全新通讯系统、新一代太阳能电池板和一套传感和扫描设备。欧航局认为,这套传感和扫描设备简直是“小型化技术的奇迹”,7件设备总重量只有19公斤。其中的分光计将直接使印度太空探险活动受益。印度计划于2007年或2008年开始的Chandrayaan-1无人探月飞行计划将使用这种设备。

  当然,“智能1号”还有一项无法估量的影响,即重新点燃了人们探索月球奥秘的热情,其中部分原因在于“智能1号”探险相对低廉的成本,它的造价只有1.1亿欧元(约1.4亿美元)。

  “就欧洲航天局的项目来说,'智能1号'代表了一个巨大成功,从技术和科学角度看,都有非常好的投资回报,”欧洲航天局科学主管戴维·索思伍德说,“看来,从现在起,地球上的每个人都将计划前往月球了,进一步的科学探险行动将从这个小航天器的技术和操控经验中受益良多,同时'智能1号'收集的科学数据已经在帮助我们更新对月球的现有认识。”

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  背景资料

  “葬身”月球的探测器

  1.1959年,苏联研制的“月球2号”在飞行33小时后抵达月球,但在着陆时坠毁。这是第1个撞击月球表面的人造飞行器。

  2.1962年,美国研制的“漫游者4号”准备给月球拍张照,却坠毁在月球始终背对地球的那半面上。

  3.1964年至1965年,美国研制的“漫游者6号”、“漫游者7号”、“漫游者8号”和“漫游者9号”给月球拍了约1.7万张照片,为后来的“阿波罗登月”铺平了道路。任务完成后,这4个探测器均严重损坏,最后撞击月球完成使命。

  4.1965年,苏联研制的“月球5号”、“月球7号”和“月球8号”在发生技术故障后撞上了月球。

  5.1966年至1967年,美国研制的5个测绘用探测器完成任务后在月球上坠毁,成功避免成为太空垃圾。

  6.1969年至1971年,苏联研制的“月球15号”和“月球18号”分别绕月飞行52圈和54圈后在月球表面坠毁。

  7.1990年,日本发射月球探测器“飞天”。1993年,“飞天”撞击月球后结束它的历史使命。

  8.1999年,美国宇航局“月球勘探者”探测器曾撞击月球找水。

  9.2006年9月3日,欧洲“智能1号”探测器击中月球表面,成为又一个“香消玉殒”于月球的人类探测器。

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  空间探测器最终归宿一览

  空间探测器在为人类探索天体和未知宇宙空间方面作出了无数彪炳史册的贡献。在这些探测器的工作潜力耗尽后,科学家为它们安排了哪些归宿呢?归纳起来大致有5种“归途”可供选择。

  一、“浪迹天涯”。以美国“先驱者10号”探测器为例,1972年升空的这个“先驱者”率先穿越小行星带,成功到达木星附近并获取其图像。2003年已飞出太阳系的这个人造天体中断了与地球的联系,开始“漂泊”。

  二、“粉身碎骨”。20世纪60年代初期发射的几个美国“漫游者”系列探测器都以撞击月球的方式结束了一生。与此次击中月球的“智能1号”不同的是,“撞月”是“漫游者”们接近并考察月球的主要方式,而“智能1号”撞击月球属于“发挥余热”。

  三、“无限期驻守”。2004年1月先后以软着陆方式登上火星的美国“勇气”和“机遇”号火星车,待其工作能力消耗殆尽后,两辆火星车将永远伫立在火星上度过余生。

  四、“荣归故里”。1970年发射的苏联“月球16号”探测器,在航天史上首次实现在月球上着陆、采集月岩样品并返回地球。

  五、“水深火热”。2003年9月,俄罗斯“进步M1-10”飞船对地球上出现自然灾害的地区进行拍摄后,该飞船坠入地球稠密大气,在摩擦燃烧中大部分化为灰烬,其残片落入太平洋指定水域。

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  图:

  撞月瞬间

  “智能1号”撞击月球前,“卓越湖”地区一片宁静。图片显示的时间是5时41分59秒。

  “智能1号”撞击一瞬间,月球表面出现一片闪光。图片显示的时间是5时42分15秒。

  “智能1号”撞击月球后,“卓越湖”地区恢复平静。图片显示的时间是5时42分30秒。

  “智能1号”撞月过程

  “智能1号”撞击月球时发生爆炸,并令月球“溅”起了十几公里厚的岩石“尘埃”。

  撞击点位于月球的背光面,接近月球光面和夜面的分界线,十分有利于观测。

  “智能1号”于2003年9月升空,造价约1.1亿欧元(约合1.4亿美元)。它的重量仅为367公斤,体积约1立方米,相当于一个洗衣机大小。除撞击月球为科学研究“发挥余热”外,它还对新型太阳能离子发动机进行了测试,并搜集了大量月球形态和月表矿物构成等数据。

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