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美将向月球发射“吸尘器” |
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旨在研究尘埃、大气及光学之谜 |
美国宇航局最新月球探测器被放置在Minotaur V运载火箭上。
图片来源：NASA AMES/ ZION YOUNG
本报讯 9月6日，美国宇航局（NASA）计划向月球发射一台“吸尘器”。这架名为月球大气与尘埃环境探测器（LADEE）的轨道飞行器将采集尘埃与大气分子，从而确定究竟是什么漂浮在月球上空，以及它们是如何达到那里的。LADEE项目科学家、加利福尼亚州莫菲特场NASA埃姆斯研究中心的Rick Elphic表示：“自阿波罗计划以来，这些谜团并没有真正得到解决。”
这项斥资2.63亿美元的项目始于2008年，是美国前总统乔治·布什让宇航员重返月球计划的一部分。月球尘埃曾一直是阿波罗计划面临的一大难题：这些黏黏的、粗糙的物质紧紧附着在太空服上，并磨损了设备——例如，它们曾弄破了保存月球岩石样本的密封箱。
NASA不再计划将宇航员送上月球。但LADEE可能预示着建造行星际宇宙飞船的新模式。与设计一艘专供月球使用的一次性飞行器不同——这是NASA通常的做法，LADEE的工程师们草拟了一个能够适合其他任务的太空船蓝图，从而削减了研究和开发费用。埃姆斯研究中心前任工程主管Peter Klupar表示：“这可以为我们节省一半的开支。”
通过借鉴商业卫星产业的一些概念，Klupar及其同事设计的飞行器是模块化的，就像一层层的蛋糕。这些模块能够互换，或可按照要求定制。例如，一种设置会产生一个适合用于监测太阳的探测器，而另一种的结构可能更适合降落在小行星上。
在当前的设计中，LADEE将用来寻找造成月球地平线上曙暮气辉的原因——这是NASA的机械探测器项目于上世纪60年代发现的一种现象。阿波罗宇航员在环绕月球的同时也注意到这种光的异常模式。1972年，“阿波罗17号”宇航员Eugene Cernan在一个速写本上描述道，光线“从无到微弱，之后又在日出之前迅速变亮”。
在这种情况下可能有什么物质影响了光。而尘埃微粒显然就是一个候选因素。在月球表面上，由于没有风能够抬升尘埃，因此研究人员推测，太阳辐射可能是造成这一切的原因。紫外线和X射线在月球的阳面能够剥离尘埃原子中的负电荷，并使这些微粒带上一个正电荷。而在月球的阴面，太阳风携带的电子能够给尘埃微粒送去一个负电荷。在这两种情况中，带电尘埃颗粒会互相排斥，就像头发丝摩擦气球一样，从而让月球表面的尘埃云飘起来。
尽管小规模的实验室试验已经证明月尘能够以这种方式运动，但这个过程在月球上一直没有被明确观测到——研究人员并不知道有多少尘埃能够升到空中，以及它们能够飞多高。“阿波罗17号”于1972年留在月球表面的一台仪器记录了带电尘埃颗粒缓慢在月球表面运动的信号。“迄今为止的证据是间接的。”博尔德市科罗拉多大学的物理学家Mihály Horányi表示，“对于这些观测可能还有其他的解释。”
Horányi在LADEE上安装的尘埃传感器将帮助解决这一争论。探测器将在距离月球表面20公里到50公里的高度飞行。微小的尘埃颗粒击打仪器将产生一股电流，从而解释尘埃的总数量。
安装在LADEE上的另一台仪器将发现被太阳辐射驱离月球表面的气体。人们之前曾认为月球上根本没有大气，但科学家现在发现月球其实具有包含了氦和钾分子的稀薄“外大气层”。LADEE将寻找由月球岩石释放的硅、镁和其他元素，以及由彗星沉积在月球上的其他物质，例如甲烷与二氧化碳气体。
LADEE还将测试由NASA设计的一种新的激光通讯系统，以便在星际空间传送宽带数据。（赵熙熙）
《中国科学报》 (2013-09-04 第2版 国际)
