​在月球南极找水，为载人登月准备，今年第三次探月看点不少

在月球南极找水，为载人登月准备，今年第三次探月看点不少

来源：环球时报

【环球时报特约记者 晨阳】随着美国“阿尔忒弥斯”登月计划的推进，2025年成为月球探测的超级大年——今年刚过去两个月，分属美国和日本的两个月球探测器就已经飞向月球，第三批月球探测器也于美国当地时间26日升空。美国“太空”网站称，这次踏上奔月之旅的“雅典娜”探测器计划在月球南极着陆，并尝试寻找对于开发月球至关重要的水资源。

“雅典娜”探测器月面着陆示意图

瞄准月球南极

“太空”网站称，美国东部时间26日19时16分许（北京时间27日8时16分许），美国“直觉机器”公司研发的“雅典娜”月球探测器搭乘美国太空探索技术公司的“猎鹰9”号运载火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。美国国家航空航天局（NASA）随后确认该探测器成功进入预定轨道，并飞向月球。

报道强调说，这是“直觉机器”公司研制的第二个月球探测器。去年2月22日，该公司首个月球探测器“奥德修斯”成功在月球着陆，不但创造了首个在月球上成功着陆的私营公司航天器的纪录，还成为1972年美国“阿波罗17”号登月任务结束以来，首个成功落月的美国探测器。不过“奥德修斯”在降落过程中因为激光测距系统故障，在月面着陆时发生侧翻，导致部分天线和太阳能电池板无法按预定设计打开，因此影响了整体的供电和通信能力，最终提前几天结束了探测任务。“直觉机器”公司高级副总裁特伦特·马丁表示，“雅典娜”探测器汲取了之前的经验教训，“我们一切都准备好了。这次我们希望能够更精准地着陆。”

美国有线电视新闻网（CNN）26日称，如果一切顺利，“雅典娜”探测器将在大约一周后降落在月球南极地区。报道称，该探测器的着陆目的地是靠近月球南极的蒙斯·穆顿高原，预定着陆区距离月球南极约60公里，NASA科学任务局副主任尼基·福克斯在发射前的新闻发布会上表示，这是迄今为止，最接近月球南极的着陆点。之所以选择在这里着陆，除了该地区被认为可能蕴含大量可开采水冰资源外，这里还有开阔的视野可以保证充足的阳光照射，确保“雅典娜”探测器在大约10天的任务中有充足的电力供应。但报道承认，探测器想要安全抵达目的地将面临很多挑战，因为月球南极地区密布各种陨石撞击坑和火山口，因此可能很难找到一片平坦的、适合安全着陆的地形。

值得注意的是，“雅典娜”探测器是NASA商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分，该计划旨在通过商业合作，借助私营航天企业将科学和技术设备送往月球，为后续的“阿尔忒弥斯”登月计划提供支持。福克斯表示：“我们对‘雅典娜’探测器在技术演示中提交的科学成果感到非常兴奋，这将为人类重返月球以及前往火星做好准备。”

“跳跃”式机器人受关注

美国“太空新闻”网站介绍称，“雅典娜”探测器是大小类似街头电话亭的六足着陆器，搭载有10台NASA的科学仪器，主要任务是在月球南极寻找水资源。该探测器的“极地资源冰开采实验1”（PRIME-1），包括两个独立的仪器：用于探索新地形的表岩屑冰钻（TRIDENT）和用于观察月球操作的质谱仪（MSolo）。着陆完成后，首先由表岩屑冰钻深入月表以下不同深度并测量对应的月壤温度，这将有助于验证与温度、深度相关的月壤热力学参数；同时通过收集月球岩石样本，以回答有关月球岩石特性的问题，这将有助于为后续的“阿尔忒弥斯”计划在月球修建基础设施提供关键信息，因为该计划强调就地利用月球资源的“月球原位开发”。

收集到最深地下约1米的样本后，由质谱仪分析、识别和量化在月球表面或下方发现的挥发物（或容易蒸发的气体），包括水、氧气、可能的水沉积物和其他化学物质。NASA希望了解月球南极地表以下是否有足够丰富的水冰资源以供未来宇航员使用，这是“阿尔忒弥斯”载人登月计划的核心部分之一。

为了实现在“月球找水”这个目标，还有两个“微型伙伴”一路陪伴“雅典娜”探测器的月球勘测之旅，包括名为“移动自主勘探平台”（MAPP）的迷你月球车，和名为“格蕾丝”的“跳跃”式机器人。后者的设计非常有意思，本质上更类似于火箭动力的无人机。“直觉机器”公司介绍说，为了在确保任务安全的同时尽可能扩大探测范围，因此在设计时选择让“雅典娜”探测器降落在相对安全、平坦的区域进行初始操作，然后释放搭载的迷你月球车和“跳跃”机器人前往更具挑战性的地区。其中“格蕾丝”将进入月球车无法抵达、更具挑战性的地形，例如陡峭的火山口收集数据。考虑到月球表面没有空气，无法像在地球或火星那样直接利用旋翼提供升力，因此“格蕾丝”采用了火箭为跳跃提供动力。

“格蕾丝”在月表跳跃示意图

特伦特·马丁介绍说，预计“雅典娜”探测器在月球表面上着陆约14小时后，“格蕾丝”将进行第一次“跳跃”，目标是达到约20米的高度并居高临下收集地面探测数据；着陆约62小时会进行第二次“跳跃”，但这次的目标是约50米的高度；着陆后的86小时将尝试最高的“跳跃”，跳到100米的高度；此后“格蕾丝”将根据之前的勘测数据，跳入约20米深的火山口或陨石坑。科学家认为，月球陨石坑或火山口被遮蔽的部分终日不见阳光，很可能隐藏有水冰资源，但此前从来没有机会能够实际勘测，“格蕾丝”此次将提供更直接的证据。

完成对火山口/陨石坑底部的考察后，“格蕾丝”将再次跳回月面。特伦特·马丁表示，“我们将测试能否在深坑底部20米的地方通过无线电与‘格蕾丝’交换数据。如果通信中断，它将在45分钟的任务预定时间结束后尝试自行跳出；或者测量坑底温度，如果温度达到设定的临界点，它也会自行跳出。”

NASA也对“格蕾丝”寄予厚望，认为它经过验证的能力可以在快速绕过陡峭的斜坡、巨石和陨石坑等障碍时发挥重要作用，“这是支持月球和其他行星（包括火星）勘测任务的宝贵能力”。

为何美国重视探测月球水资源

CNN称，除了为在月球找水的“雅典娜”外，这次“猎鹰9”号还搭载有NASA的多个探测器，其中“月球开拓者”轨道器将进入月球轨道，绘制月球表面的水冰沉积物地图。NASA表示，该探测器的数据将与“雅典娜”探测器在月球表面收集的信息相互印证，“我们收集的数据将回答有关月球上水分布的基本问题，并为未来登陆月球的探测器和宇航员任务提供更精准的地图”。

之所以NASA对于月球水资源分布如此感兴趣，除了它对于未来的月球资源开采非常有用外，月球水冰还可以用来制造生物呼吸所需的氧气甚至火箭燃料，同时也具有重要的科学意义，例如了解月球水循环的机理，并为地球如何以及何时获得水等问题提供线索。

在“雅典娜”探测器之前，今年1月发射的美国萤火虫太空公司研制的“蓝色幽灵”探测器计划于3月2日尝试在月球表面降落，同时升空的日本Resilience月球着陆器选择了另一条奔月路线，将在数月后在月球着陆。

NASA表示，“奥德修斯”“蓝色幽灵”“雅典娜”和此前失败的“游隼”号月球探测器，都属于商业月球有效载荷服务，“这些迅速、具有成本效益的商业月球任务将在NASA主导的‘阿尔忒弥斯’计划实施前，提高我们对月球环境的理解。”但这种商业化项目也带来不少额外的隐忧，相比NASA主导的大规模科研任务，商业公司往往受制于成本，难以投入足够资源确保任务质量，因此美国商业月球探测任务近年遭遇不少挫折。