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欧洲空间局28日将发射SMART-1月球探测器

http://www.sina.com.cn 2003年08月25日 18:14 北京晚报

  8月28日,欧洲空间局(ESA)将发射SMART-1月球探测器,这是人类在21世纪的第一次探月活动。

  SMART是ESA制定的高技术试验计划之一,主要目的是验证在未来深空探测中将要采用的一些新技术,如太阳能电火箭、深空无线电通讯、激光通讯以及新型探测仪器。

  SMART-1是SMART计划的第一次发射,目标选为月球,这也是ESA第一次探测月球。整个发射过程分3个阶段:首先由阿丽亚娜-5运载火箭将SMART-1送入地球转移轨道,然后由太阳能电火箭将SMART-1由地球转移轨道送入月球轨道(这个过程需要15至18个月),并使SMART-1围绕近月点为300km、远月点为10000km的椭圆轨道运行,对月球进行至少6个月的探测。

  早在1959年1月2日,前苏联就发射了第一颗月球探测器,到目前为止,人类已经成功地发射了60多颗月球探测器,包括环月飞行、在月球上软着陆和从月球取样返回的探测器以及载人飞船。通过这些探月活动,人类对月球的表面形态、矿物分布和月球附近的空间环境有了基本的了解。但是,这些探月活动主要是在20世纪60至70年代之间进行的,限于当时的技术水平,人们对月球的了解仍有很大的局限性。在1994年和1998年,美国向月球发射了两颗小探测器克莱门汀(Clementine)和月球勘探者(LunarProspector),它们携带了一些遥感仪器,探测了月球的整个表面,月球勘探者还绘制了月球的重力场分布图,取得了丰硕的成果。尽管如此,月球仍有许多令人困惑未解的问题。目前,人类对月球比较关注的问题包括:

  月球水冰之谜

  克莱门汀于1994年使用双基雷达对月球进行了探测。根据雷达波反射的数据,估计在极区的陨石坑中可能存在水冰。1998年,月球勘探者使用其他类型的仪器,对该地区也进行了探测。为了进一步证实水冰是否存在,当月球勘探者完成基本探测任务后,美国航空航天局让它撞击在可能含冰的地区。如果这个地区确实含有大量的冰,则当月球勘探者撞击瞬间,将会产生大量的水蒸气。但是,通过在地面观测站和太空卫星观测,都没有观测到这种现象。因此,月球极区是否有水冰,目前还是一个谜。

  月球的矿物种类与分布

  在1969年至1972年期间的美国“阿波罗”载人探月活动期间,有6艘飞船在月球着陆,并取回了月球岩石样品。前苏联的3个未载人探测器也从月球取样返回。但是,这些样品都是在月球朝向地球一面的赤道地区获得的,而在月球的另一面和两极地区,还没有获得样品。而这些地区的矿物成分和分布特征,很可能与上述地区有很大不同。为了全面地了解月球矿物种类和分布特征,需要对月球远边和极区进行取样研究。

  月球上氦-3含量与分布

  月球上含有丰富的核聚变原料氦-3,因此,有些科学家预言,月球是21世纪的波斯湾。

  月球表面的氦-3是太阳风从太阳带来的。太阳风等离子体的主要成分是氢,其中含有几十万分之一的氦-3。这些氦-3数十亿年来在月壤中越积越多。与此相比,地球由于大气层和地磁场的阻隔,来自太阳的氦-3微乎其微。

  根据目前的探测结果,每处理10万吨月壤可得到1kg的氦-3,1kg的氦-3在核聚变反应堆中燃烧,能够以1万kw的功率发电一年。如果每年可利用的氦-3达数十吨,就能满足21世纪全球居民对电能的需求,而数十吨与月面拥有的100万吨相比还是极小的一部分。

  既然氦-3有如此巨大的应用价值,因此,对氦-3在月球表面分布特征的详细勘查,成为各国探测月球的一项重要任务。

  月球的起源

  目前有一种理论认为,月球是因地球在45亿年前遭到一次大的碰撞而从地球分离出来的。还有一种理论认为,地球和月球在形成时就构成了双星系统。到底月球是怎样起源的,需要对地球和月球的成分进行精确的对比研究。

  由于上述原因,目前国际上对月球的关注程度又开始升温,ESA、中国、美国、日本和印度等都制定了21世纪初的月球探测计划。此次ESA发射的SMART-1,是ESA今后一系列探月活动的第一步。其主要目的有三个:确定月球的极区陨石坑中是否有水冰、详细勘测月表的形态和研究月球的起源。为达到上述目的,SMART-1携带了下列三个遥感仪器。 多颜色微型照相机平均分辨率为80m,在300km近月点的分辨率为30m(Clementine的空间分辨率为200m)。通过对极区高分辨率成像,可辨别阴影区,进而寻找陨石坑中的水冰。

  高谱分辨率的红外光谱仪该红外光谱仪在0.93μm至2.4μm范围内划分256个谱通道。利用这些高谱分辨率的数据,可精确地确定各种矿物的成分。例如,可将月壤中的辉石与橄榄石辨别出来,这对了解月球外壳物质的演变是很重要的。

  小型X射线光谱仪通过测量X射线荧光,可对月球表面的元素成分绘图。利用这些数据,准确地计算月球外壳的成分,研究南极的陨石坑结构特征,绘制月球资源分布图。


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