NASA “月球开拓者”号探测器将绕月飞行，绘制月球表面水图并研究水循环

当 NASA 的“月球开拓者”号探测器明年开始绕月飞行时，它将帮助解决一个长期未解之谜：月球上的水在哪里？科学家们已经发现迹象表明，即使在月球表面温度飙升的地方，水也存在。有充分的理由相信，在永久阴影下的陨石坑中，即数十亿年来从未见过阳光直射的地方，也可以找到水的表面冰。但到目前为止，几乎没有明确的答案，对月球水循环性质的全面了解仍然遥不可及。

这就是月球开拓者的作用所在。这颗小型卫星由美国国家航空航天局喷气推进实验室管理，加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院牵头，将以前所未有的详细程度绘制月球表面水图，以确定水的丰度、位置、形态以及它随时间的变化方式。

加州理工学院月球开拓者号首席研究员贝瑟尼·埃尔曼 (Bethany Ehlmann) 表示：“对月球水的类型和数量进行高分辨率测量将有助于我们了解月球水循环，并为其他问题提供线索，例如地球如何以及何时获得水。但如果我们想在月球及其他地方建立持续的人类和机器人存在，了解月球水的库存也很重要。”

未来的探测器可以处理月球冰，以制造可呼吸的氧气甚至燃料。他们还可以进行科学研究。利用月球开拓者号提供的信息，未来的人类或机器人科学研究可以对冰进行取样，以便日后研究确定水的来源。例如，冰样本中存在氨可能表明水来自彗星；另一方面，硫可能表明硫是在月球年轻且火山活跃时从月球内部喷涌到表面的。

“未来，科学家可以分析永久阴影陨石坑内部的冰，以进一步了解月球上水的起源，”马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯应用物理实验室的月球开拓者副首席研究员雷切尔·克里玛 (Rachel Klima) 说。“就像地球冰川的冰芯可以揭示我们星球大气成分的古老历史一样，这种原始的月球冰可以提供线索，说明水从何而来，如何以及何时到达那里。”

了解水分子是否在月球表面自由移动或被锁在岩石内也具有重要的科学意义。在月球的一天中，水分子可以从寒冷的“冷阱”移动到其他地方。被太阳加热的霜会升华（从固态冰变成气体，而无需经过液态），从而使分子以气体的形式移动到其他寒冷的地方，当太阳在头顶上移动时，它们可能会形成新的霜。了解水在月球上的移动方式还可以为其他无空气天体（如小行星）的水循环提供新的见解

两种仪器，一个使命

航天器上的两台科学仪器将有助于解开这些秘密：高分辨率挥发物和矿物质月球测绘仪（HVM 3）红外光谱仪和月球热测绘仪（LTM）红外多光谱成像仪。

JPL 开发的 HVM 3将探测并绘制月球表面矿物质和不同形态水的光谱指纹（即反射阳光的波长）。光谱仪可以利用陨石坑壁的微弱反射光来观察甚至永久阴影下的陨石坑底部。

LTM 仪器由牛津大学建造，由英国航天局资助，将绘制同一月球景观的矿物质和热特性图。它们将共同描绘出水的丰富程度、位置和形态，同时追踪其分布随时间的变化。

牛津大学 LTM 仪器科学家 Neil Bowles 表示： “LTM 仪器精确地绘制了月球表面温度，而 HVM 3仪器则寻找水分子的光谱特征。这两种仪器都能让我们了解表面温度如何影响水，从而提高我们对月球上这些分子的存在和分布的了解。”

Lunar Trailblazer 重量仅为 440 磅（200 公斤），太阳能电池板完全展开时宽度为 11.5 英尺（3.5 米），将在距离月球表面约 60 英里（100 公里）处绕月飞行。该任务 于 2019 年被 NASA 的 SIMPLEx（行星探索小型创新任务）计划选中 ，并将通过 NASA 的商业月球有效载荷服务计划与 Intuitive Machines-2 一起发射到月球。Lunar Trailblazer 于 8 月在位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德马丁航天公司完成环境测试后，于 10 月初在加州理工学院通过了关键的运行准备审查。

轨道器及其科学仪器目前正在接受飞行系统软件测试，该测试模拟了发射、机动和绕月轨道执行科学任务的关键方面。与此同时，加州理工学院 IPAC 领导的运营团队正在进行测试，以模拟指挥、与NASA 深空网络的通信和导航。

有关月球开拓者的更多信息

Lunar Trailblazer 由 JPL 管理，其科学调查和任务操作由加州理工学院领导，任务操作中心设在 IPAC。JPL 由加州理工学院为 NASA 管理，还提供系统工程、任务保障、HVM 3仪器以及任务设计和导航。洛克希德马丁航天公司提供航天器、集成飞行系统并根据与加州理工学院的合同支持运营。

SIMPLEx 任务调查由位于阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔太空飞行中心的行星任务计划办公室管理，是位于华盛顿 NASA 总部的发现计划的一部分。该计划在 NASA 总部科学任务理事会的行星科学部开展空间科学调查。