NASA的月球勘测轨道器与LCROSS任务：证实月球含水并持续提供探索数据

月球勘测轨道器( LRO) 和月球陨石坑观测与传感卫星(LCROSS) 于 2009 年 6 月 18 日一起从卡纳维拉尔角空军站（现为太空军站）搭载 Atlas V 运载火箭发射升空。LRO 的主要任务由位于马​​里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心管理，包括对整个月球表面进行成像以创建分辨率约为 50 厘米的 3-D 地图，从而帮助规划未来的机器人和载人任务。此外，LRO 还将绘制极地地图并寻找水冰的存在。尽管其主要任务只持续一年，但它在月球轨道上运行 15 年后仍在继续运行。LCROSS 由位于加利福尼亚州硅谷的 NASA 艾姆斯研究中心管理，计划进一步调查月球极地永久阴影区域中是否存在水冰。 LCROSS 的两个组成部分，即运载火箭的 Centaur 上面级和牧羊卫星，计划故意撞击月球。地球上、LRO 和 LCROSS 牧羊卫星上的仪器将观测由此产生的羽流，并分析其中是否存在水。

LRO航天器携带七种科学仪器：

• 宇宙射线辐射效应望远镜（CRaTER）用于表征月球辐射环境；
• 占卜者月球辐射计实验（DLRE）用于识别足够冷以捕获冰的区域；
• 莱曼-阿尔法测绘项目（LMAP）旨在寻找月球极地地区的冰；
• 月球探测中子探测器（LEND）用于绘制氢分布图并确定月球辐射环境中的中子成分；
• 月球轨道器激光高度计（LOLA）用于测量潜在着陆点的坡度和粗糙度；
• 月球勘测轨道器相机（LROC）由两个窄角相机和一个广角相机组成，用于拍摄月球表面的高分辨率图像；
• 微型射频（Mini-RF）实验，这是一种用于对极地进行成像和寻找水冰的先进雷达系统。

LCROSS 巡视卫星携带了九种仪器——五台照相机（一台可见光、两台近红外和两台中红外）、三台光谱仪（一台可见光和两台近红外）和一台光度计。它们监测了半人马座上面级撞击产生的羽流。

2009 年 6 月 23 日，经过四天半的飞行，LRO 从地球起飞，进入绕月椭圆极地轨道。在接下来的四天里，四次发动机点火，飞船的轨道得到进一步优化，地面工程师开始调试其仪器。6 月 30 日，LROC 传回了第一张月球云海附近区域的图像。2009 年 9 月 15 日，LRO 开始了为期一年的主要任务，从距月球 31 英里的科学轨道绘制月球表面地图。  

2009 年 10 月 9 日，先是半人马座上面级，五分钟后 LCROSS 牧羊卫星也撞上了月球南极附近的卡贝乌斯陨石坑。虽然撞击产生的羽流比预期的要小，但仪器检测到了喷出的碎片中有水的迹象。

2010 年 9 月，LRO 完成了其主要测绘任务，并开始了绕月扩展科学任务。12 月 17 日，NASA 根据 LRO 的 LOLA 仪器提供的数据，发布了最详细的月球地形图，该图覆盖了月球表面 98% 以上的面积。随着从航天器接收到新数据，该地图不断更新。2011 年 3 月 15 日，LRO 将其主要任务产生的超过 192 TB 的数据提供给 NASA行星数据系统(PDS)，以便研究人员、学生、媒体和普通公众可以使用这些信息。LRO 继续向 PDS 提供数据，它已经从 NASA 行星科学任务中生成了有史以来最大量的数据。

LCROSS 数据显示，阴暗陨石坑内的月球土壤富含氢气、氨和甲烷等有用物质，可用于生产太空任务的燃料。研究人员还发现了大量轻金属，如钠、汞和银。数据显示，月球上可能有多达数亿吨的冰冻水，足以使其成为未来探险者的有效绿洲。

由于在低空月球轨道上具有独特的优势，LRO 的相机拍摄了所有六个阿波罗着陆点的极其详细的图像。这些细节不仅能清晰地辨认出登月舱 (LM) 的下降阶段，还能看到宇航员的靴子对月球土壤的扰动，在五个着陆点上可以看到美国国旗的影子，甚至还能看到前三次任务的月球车。可以看到科学仪器，在至少三个着陆点上，还能看到宇航员留下的美国国旗。阿波罗 11 号着陆点上的国旗之所以看不见，是因为它很可能是在宇航员升空时被登月舱上升级发动机的排气吹倒的。除了阿波罗着陆点外，LRO 还拍摄了其他美国、苏联、中国、印度和以色列航天器的坠毁和软着陆点，包括阿波罗 S-IVB 上面级故意撞击留下的陨石坑。它还拍摄了一颗韩国卫星在月球轨道上的照片，当时两颗卫星以高速相距几英里。LRO 还将其相机转向地球，捕捉到了令人惊叹的地球升起景象，其中一张照片的背景是火星，还有 2024 年 4 月 8 日日全食期间月球在地球上的影子。 

LRO 任务仍在继续，航天器将传回其仪器的图像和数据。LRO 上有足够的燃料可运行至 2027 年。该航天器可以支持新的机器人月球活动，任务中获得的知识将有助于人类重返月球表面。