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NASA计划推出新一代高科技月球车,可以在月球夜晚继续工作

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 Connor Feng • 2019-10-20 14:30:25 来源:前瞻网 E3254G0

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2018年4月,一辆旨在勘探资源的月球车原型正在测试当中,随后,NASA改变了其月球计划的重心,该项目也随即被取消。(图片:NASA)

NASA目前已经在制定计划,准备往月球表面发射首个长时间机械漫游车任务,目的是在月球上探测水的存在。按计划,该漫游车将会在2022年登陆月球。

现在,那辆名为“挥发物调查极地探测车”(VIPER, Volatiles Investigation Polar Exploration Rover)的月球车仍然还只是一个任务概念。如果一切进展顺利的话,该项目可能会开发出一种寿命较长的移动机器人,它可以在月球南极附近寻找水和其他挥发物。而且VIPER已经有了一个好的开始,因为VIPER是以NASA去年砍掉的一个名为“资源勘探者”(Resource Prospector)的项目为基础的。这一次,这辆漫游车将会是NASA阿尔忒弥斯计划的急先锋。

9月23日,NASA月球发现与探索项目的项目科学家布拉德·贝利(Brad Bailey)在于华盛顿举行的行星科学咨询委员会会议上谈到了NASA的月球计划,他表示:“我们深深地嵌在了科学和探索的交叉点上”。各种各样的挥发物是两个领域之间的特殊重叠区域,因此VIPER与这两个领域都密切相关。

在科学方面,了解水到达月球的过程,可以帮助我们在板块移动破坏地球古代地质记录的情况下解释地球获得水的过程。此外,科学家们还正在探索从水冰中提取燃料甚至饮用水的方法。

但前提是弄清楚月球上的水在哪里,而这就是VIPER的设计目的,VIPER 将会在它的南极着陆点,以及整个月球表面寻找水。NASA马歇尔太空飞行中心的行星科学家Debra Needham表示:“这项任务是在月球表面寻找挥发物和潜在资源的重要组成部分。虽然现在还处于制定过程中,但这项任务是一项非常理想的任务。”

不过,就目前的情况来看,科学家们也只是在过去的十年才证实月球上确实存在大量的水冰,而且NASA上一次成功软着陆月球的任务还是1972年的阿波罗17号任务,那次是人类最后一次踏上月球。在阿波罗计划的后三次任务中,NASA也只发射过设计用于载人的月球车,这些月球车虽然都携带了一些仪器,但主要还是作为宇航员的坐骑。

这意味着虽然VIPER 不一定是NASA阿尔忒弥斯时代的第一个登月任务,但它可能是NASA几十年来的第一辆月球车,也是该机构有史以来的第一辆独立月球车。

有着这两个头衔,NASA肯定会想在这样的任务中为月球车加入大量新功能。该机构的一项特别重要的任务就是设计一种能够在剧烈昼夜温差变化的情况下存活下来的漫游车。

但NASA想要做更多的事情:该机构希望VIPER和其他未来的漫游车任务能够在不关闭的情况下继续在月球夜晚收集数据。Needham 说:“目前需要开发的难度最大的其中一个技术就是让月球车在月球夜晚生存和运作的技术。”

在月球夜晚工作将会使探测车在相同的任务时间内增加一倍的观测数据,这听起来非常吸引,而且,全天候观测还会观测到在月球白昼无法观察到的重要科学现象。Needham 表示,特别是在黎明和黄昏的时候,科学家们认为,在月球的黎明和黄昏,月球表面可能会有尘埃漂浮,并且在月球表面形成电流。

VIPER将可以让工程师测试那些设计用来让月球探测器在夜间工作的技术,但它不会解决那些具体的科学测量。根据Bailey上个月的介绍,NASA正在关注VIPER的四个主要设备。

其中两个设备正在为“资源勘探者”任务开发当中,美国国家航空航天局还将这两种仪器列入了今年2月选定的最早登陆月球的12种仪器名单当中。(Bailey说,这些仪器将会搭乘Astrobotic的月球着陆器于2021年夏天发射升空。)

这两个仪器是在月球表面测量氢的中子谱仪系统,以及研究挥发性成分、矿物学和表面温度的近红外挥发性光谱仪系统(NIRVSS)。

NASA正在研究的第三种仪器就是一种可以深入月球地表3英尺(1米)的钻孔器。

科学家们以前也曾经研究过月球地表下面的情况:在末期的阿波罗任务中,宇航员们也携带了一个钻头,并将月球的地下样本带回了地球。但是挥发物始终是挥发物,所以在使用了现代科技对这些岩石进行了仔细研究之后,科学家们也不能确定有什么挥发物从月球地下的岩石中挥发掉。

而VIPER将会改变这一状况,因为NIRVSS仪器和另一个叫做Mass Spectrometer observing lunar operations(MSolo, 可以分析同位素)的仪器不仅会在探测车移动的时候进行分析,而且还会对钻孔器提取到月表的材料进行分析。

9月12日,在NASA于阿拉巴马州亨茨维尔举行的月球科学研讨会上,美国国家航空航天局科学任务理事会探索项目主管杰伊·詹金斯(Jay Jenkins)在讨论NASA与月球科学的商业伙伴关系时表示:NASA还希望确保类似VIPER的任务的发现成果可以远远超出其本身探索的那一小块月球表面。NASA特别希望能够与美国地质调查局(U.S. Geological Survey)进行合作,以研究将任务的局部结果与月球整体轨道数据结合起来的方法

毕竟,虽然月球南极表面上的水冰对科学家和未来的探险家来说是特别有吸引力,但那并不是月球上唯一的水源。Bailey在咨询委员会会议上说:“我们最终想要做的是核实我们所掌握的所有轨道数据,包括挥发物、范围、组成、形式等等。”

Bailey和Jenkins都表示,美国宇航局希望能够在2022年底发射VIPER任务。Jenkins说:“这是一个非常有挑战性的时间安排。”

但他补充说,这么急促的时间安排也不是没有过,然后,他指出了NASA的月球陨坑观测与传感卫星(LCROSS),他说LCROSS任务就是在两年之内完成设计、建造和发射的。

如果不是为了研究月球的水的话,LCROSS这个任务也就不会出现。和那次任务一起发射的还有NASA的月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter),它观察了火箭段撞击月球的过程,并研究了撞击激起的月球尘埃,随后同样对月球进行了撞击。LCROSS的数据显示,其撞击地点的湿度是撒哈拉沙漠的两倍。

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