书城工业技术遥远的使命——空间探测器
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第20章 “智能”号月球探测器

月球机灵鬼

欧洲空间局在空间探索上取得了多项举世瞩目的成就,但在探测月球方面却落在了俄罗斯、美国的后面。欧洲空间局决心研制新型航天器进行探月,闯出一条独具特色的路。

“智能-1”号是欧洲空间局的首颗月球探测器。这个名字全称是“小使命的高等研究和技术”计划的英文缩写。事实上,“智能-1”号的使命并不小。它肩负了三大任务:第一,测量月球地貌,揭示月球的起源;第二,观测月球南极附近的冰;第三,勘察月球南极附近几个火山口。科学家估计这里也可能有冰。

“智能-1”号探测器的重量为370千克,外形为长1.57米、宽1.15米、高1.04米的长方体,相当于一台大冰柜大小。在太空展开后,太阳能帆板翼展为14米,提供的电力为1.9千瓦。“智能-1”号上的离子发动机是目前最先进的星际发动机。欧洲空间局的专家们都称它为小而精的“机灵鬼”。

舍近求远的旅行

“智能-1”号是欧洲第一个采用离子发动机作为动力的探测器。月球与地球的直线距离约为38万千米。美国“阿波罗”号飞船从发射到抵达月球轨道只用了3天时间。但是“智能-1”号却花费近14个月时间,行程上亿千米才抵达月球轨道。为什么要舍近求远呢?原来“智能-1”号进行了

一次亿里长征。这是为了验证新型离子发动机的性能,为将来星际旅行的动力做实验。

“智能-1”号在太空中遨游近3年,只消耗了60升燃料,创造了太空航行的奇迹。这种新型发动机的效率,比普通化学燃料发动机高10倍。正是由于新型离子发动机表现优异,“智能-1”号进入月球轨道的时间,比预定计划还提前了近两个月。

狠狠地露了一小手

2003年9月27日,“智能-1”号发射升空,13个多月后顺利进入月球轨道。2004年11月15日,“智能-1”号靠近月球。这时,它变成一颗每5小时围绕月球运行一圈的探测器。

“智能-1”号很聪明,有很多本领,要不怎么叫“智能-1”号呢!这次,“智能-1”号狠狠地露了一小手。科学家们通过探测器上携带的高清晰度微型摄像机、X射线仪、光谱仪等探测设备,详细绘制了月球表面地形地貌图和矿物分布图,研究表面岩石的化学成分,探寻小行星45亿万年前撞击地球产生月球的过程。“智能-1”号的另外一项任务是对月球是否存在水进行探测,其中对月球表面最有可能存在水的两极冻土区域进行重点探测。

月球从哪里来?这是一个古老的命题。月球研究者提出几种月球起源学说。一种观点认为,月球本来是地球的一部分。由于地球转速太快,把地球上的“一块肉”抛出形成月球,地球上的“疤痕”形成太平洋。1969年11月,“阿波罗-12号”飞船从月球上带回来的岩石样本,发现地球与月球的岩石完全不一样。另一种俘太获阳学系里说认俘获为的,月。经球计是算地,球地从球没有那么大的力量将月球从太阳系里捕获。而同源假说认为,月球与地球是宇宙大爆炸后同时产生的双胞胎。从月球上带回来的岩石证明,月球已经45亿年了,比地球古老。美国天文学家提出一个新假说:45亿年前,一颗火星大小的小行星撞击地球的北半球,小行星被撞碎,2颗星球的碎片尘埃形成月球。地球被撞个成月独球特起的源2的3°理极论轴仅倾仅角是。这猜测,但许多地球与月球的关系得到合理解释。“智能-1”号需要证实:月球大分物质来自两颗相撞星球中哪一颗?

“智能-1”号详细绘制了月球表面地形地貌图和矿物分布图,研究表面岩的化学成分,探寻小行星45亿年前撞击地球产生月球的过程。它利用先进仪器量月球,为月球生成和进化的理论收集证据。2006年,“智能-1”号对月球表化学成分进行测定,测定结果显示月球表面含有钙和镁等化学元素。这为月球源的“撞击说”提供了有力证据。

温柔的撞击

3年时间,“智能-1”号围绕月球轨道飞行2000多圈,圆满完成了各项探测任务。“智能-1”号在出发前,曾立下“军令状”:完成任务后,撞击月球。

2006年9月3日,“智能-1”号不断降低自己的高度,在离月球仅120千米高空处飞过。撞击地点选定在月球西经46.2°、南纬34.4°的“卓越湖”地区。最后时刻,“智能-1”号以7000千米/时的速度猛扑下去,击中“卓越湖”。

从“智能-1”号自己拍摄的影像中可以看到,“智能-1”号从月球的上方沿着飞行轨道下降,顺着月球的方向慢慢看不到月球背景后面的太空。当“智能-1”号进入距月球100千米后,月球引力明显加大,“智能-1”号的速度越来越快,角度也越来越小。“智能-1”号距月球50千米,月球上的环形山、陨石坑越来越大,越来越清晰。因为只有重力加速度的引力而没有空气摩擦,“智能-1”号离月球10千米时,达到2千米/秒的速度冲向月球。5秒钟时,月球苍凉贫瘠的大地扑面而来。这时,眼前一片漆黑。

为什么说这是温柔的撞击呢?因为这次撞击可能只会在月球表面留下一个直径在5~10米之间、深度为1米左右的坑,但“砸”出10多千米厚的尘埃。不会影响月球的美貌。由于撞击过程与在水面上打水漂相似,因此被戏称为人类历史上最大的一次“打水漂”游戏。

这次温柔的撞击,不会撞伤月球,只是擦出一点月球火花。科学家通过扬起的月球尘埃,分析成分,破解月球起源之谜。另外,这次撞击对防止小行星撞击地球也提供了预防方法。因为人类对付威胁地球安全的小行星撞击,目前的手段就是用核武器击中小行星的固定位置,以此改变小行星的运行路线。这次行动无疑为人类积累了经验。