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2024 年 2 月 21 日
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【阮仲容專欄】月球水冰的吸引力

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文 / 阮仲容

T.V.帕德瑪(T. V. Padma) 發表在最新一期《自然》(Nature)的<印度登陸月球!科學家們慶祝月船三號著陸>(India lands on the Moon! Scientists celebrate as Chandrayaan-3 touches down)指出,該飛船在月球南極進行了一次技術上具有挑戰性的下降。(The craft has performed a technically challenging descent at the lunar south pole.)

第四個成功在月球表面進行受控著陸的國家

一艘印度航天器成為第一個在月球佈滿岩石和隕石坑的南極附近著陸的航天器,使該國成為世界上第四個成功在月球表面進行受控著陸的國家。

名為月船 3 號的航天器的著陸是該國印度空間研究組織 (ISRO) 的重大成功,該組織曾於 2019 年通過前身月船 2 號任務嘗試登陸月球,但未成功。印度空間研究組織(ISRO)在推特上表示,它已經與其著陸器建立了通信鏈路,並廣播了為該模塊的漫遊車滾到月球表面而部署的坡道的圖像。

印度班加羅爾拉曼研究所所長、宇宙學家塔倫·蘇拉迪普 (Tarun Souradeep) 表示,這一成就「有力、有力地重申了印度在科學技術領域日益增長的全球地位和能力」。它將激勵印度科學家「在全球新興且不可避免的月球科技事業探索中挺身而出並發揮主導作用」。印度空間研究組織主席索馬納特在新聞發布會上表示,這次著陸「為配置前往月球、火星、金星甚至小行星的任務提供了信心」。

水冰的吸引力

印度第三次探月任務月船三號於 7 月 14 日昇空。此次發射將一艘重 3.9 噸的航天器送入軌道,該航天器搭載了一個名為 Vikram 的重 1.75 噸的著陸艙,艙內裝有一個名為 Pragyan 的六輪機器人漫遊車。一旦部署完畢,Pragyan 將在著陸點周圍漫步 1 個農曆日,相當於 14 個地球日。

月球南極是一個難以登陸的地區,它引起了許多國家的興趣,因為它可能含有水冰,而且它附近的大型隕石坑可以提供有關早期太陽系組成的線索。未來幾年將有多項任務前往月球,8 月 19 日,一艘名為 Luna 25 的俄羅斯飛船在準備嘗試在南極著陸的幾天前墜毀在月球上。

俄羅斯 Luna 25墜毀說明成功登陸月球是多麼困難

位於堪培拉的澳大利亞國立大學行星地球化學家馬克·諾曼表示:「俄羅斯 Luna 25 航天器最近的墜毀事件清楚地提醒我們,成功登陸月球是多麼困難。」 以色列和日本的著陸器也在嘗試受控月球著陸時墜毀。近年來,只有中國的嫦娥任務成功登陸月球並進行地面作業。美國和蘇聯是僅有的將航天器成功送上月球表面的國家。

總部位於班加羅爾的 KaleidEO 公司專門從事基於地球觀測的空間數據分析,該公司的任務系統工程師 Kavya Karampuri 表示,印度的成功讓人們對印度航天工業的技術能力充滿了信心。卡蘭普里表示,它可以吸引全球對印度私營航天領域的投資,促進印度大學、實驗室、初創企業和研究界之間的國際合作和創新。

在月球南極著陸很困難

月船 3 號是印度在 2019 年部分成功的任務之後發射的,該任務發射了一個帶有八個功能儀器的軌道飛行器。但搭載月球車的著陸器在著陸的最後時刻墜入月球表面。印度空間研究組織從這次失敗中吸取了教訓,並對任務中的著陸器部分進行了一些設計更改。

其中包括用於測量航天器相對於月球的實時速度的新型激光傳感器、用於處理推進或軌跡中意外偏差並更好地判斷著陸地形的算法、更大、更多的太陽能電池板、更多的燃料、配備更重的著陸器有四個更堅固的腿來處理更快的著陸速度。該飛行器還瞄準了更大的著陸區域,為 4 公里 x 2.4 公里,而上一次任務的著陸區域為 0.5 公里 x 0.5 公里。

在月球南極著陸很困難,因為這需要將航天器定位在與之前著陸不同的角度,而且該地區地形崎嶇。

太陽光線不足是另一個挑戰

諾曼說,特別是,它需要將航天器放入與月球軌道成直角的極地軌道。「這需要額外的能量才能將航天器移入‘非自然’軌道,這會給航天器的速度和位置等關鍵方面帶來不確定性。」諾曼說,缺乏有關該地區重力和表面特徵的詳細數據使問題變得更加複雜。「例如,如果航天器降落在隕石坑、斜坡上,或者著陸器的腿掛在巨石上,任務可能會受到影響。」

新德里賈瓦哈拉爾尼赫魯大學的地質學家Saumitra Mukherjee 表示,該地區附近的月球地震增加了複雜性。他的團隊分析了印度首次探月任務Chandrayaan-1 發送的圖像,該任務於2008年發射。

太陽光線不足是另一個挑戰。科羅拉多大學博爾德分校的航空航天工程師託林·克拉克 (Torin Clark) 表示:「有些區域完全處於黑暗中,另一些區域則處於光明中,但太陽角度極端,基本上遮擋了任何地形特徵。」 「這與阿波羅登陸形成鮮明對比,阿波羅登陸的著陸地點和時間都是經過專門選擇的,以確保月球地形的高質量照明」,例如岩石和隕石坑。

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