探月与航天工程中心.docx

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1、探月与航天工程中心月球上有没有水迹，乃是航天探月活动中最为引人关注的问题之一。好在这方面已有一些进展，并成为人们谈论的话题。探测月球水冰早在1994年5月，美国科学家就从克莱门汀1号无人探测器发回的雷达信号上发现，月球南极上有冰层，储存着数以10亿吨计的冰水。后来，美国国防部于1996年12月，曾根据该航天器拍摄的月球雷达图像认定月球南极地区存在着冰湖。但这个结论因缺乏其它翔实的佐证而引起了人们的争论。为了弄清究竟，美国于1998年1月6日又发射了月球勘探者探测器。耗资6300万美元的带有伽玛射线光谱仪、中子光谱仪和磁力计等仪器的月球勘探者探测器，从1998年1月13日开始环绕月球南北极上空飞

2、行，每昼夜运行12圈，在30千米的高度上绘制月面引力图。该探测器上的中子光谱仪是用来寻找月土中的水份的。水分子是由氢原子和氧原子组成的，中子光谱仪通过对接触氢原子后失去大部分能量、移动速度放慢的中子数量的探测，能确定氢原子的数量，并进而发现水源的踪迹。月球勘探者果然不辱使命，在不长的时间里就完成了探测任务。它陆续发回地面的数据表明，月球两极陨石坑底部里面有大量的氢，而氢的存在证明干土里有冰碴。经过半年多的反复探测，美国科学家们于1998年9月4日发表文章说，已有最新数据证明，在月球两极不见阳光的陨石坑深处存在大量零散的冰块，水冰数量可能多达100亿吨。他们还解释说，这一发现证实了下面的猜测：在

3、过去几十亿年里，冰彗星和冰陨石撞击月球时，把冰留在了月球上。这些坑底终日不见阳光，冰块未能融化和蒸发。撞月寻水未果已圆满完成全部考察测绘和寻找冰水任务的月球勘探者探测器，预期服役1年，到1999年7月已经超期半年。由于所带燃料基本耗尽，其质量也由原来的300千克降到161千克。为了充分利用它的价值，美国科学家们决定不让它轻意地降落在月球表面，而是在1999年7月31日用其有力地撞击月球陨石坑，以验证月球上究竟有没有冰块。不言而喻，此一方案乃是对这个航天器归宿的最佳选择。撞击目标选择在月球南极地区的东经42度、南纬87.7度附近的一个直径40千米深度4千米的环形山底部。为了加大撞击力度，从199

4、9年7月26日开始逐步提升探测器运行轨道高度，至7月30日已距月面200千米。7月31日，推进动力装置经过连续5分钟的燃烧工作之后，月球勘探者以每小时6115千米的高速猛烈地向目标环形山撞去。其撞击力相当于两吨重的小汽车以每小时1700多千米的速度行驶时所产生的冲击力。显而易见，这是相当猛烈的一击。科学家们原先估计，探测器击中目标后，将有烟雾云升起，这时位于地面和太空中的望远镜就可观察到水蒸汽。再过不久，太阳发出的强大紫外线将水分子分解为氢和氢氧离子。在随后的几小时内，通过望远镜在紫外线频谱范围内可观测到氢氧化物。如果崩射而出的物质中确实存在水蒸起汽或氢氧根衍生物，那就证明此前有关月球存在水冰

5、的论断是正确的。但令人遗憾的是，当探测器按照遥控指令撞击目标山口后，哈勃空间望远镜和美国地面望远镜等10多个观测点均未捕获到撞击后崩射而出的任何物质。科学家们经过两个多月对这次撞击数据的汇总分析，结果没有发现月球存在水冰的明显证据。找水失败原因令人失望的结果之所以会出现，使人们首先想到月球勘探者是否准确地撞击到了选定的目标。据遥控此次撞击的哥达德航天飞行控制中心的戴维弗尔塔透露，探测器严格按照事先设定好的程序撞到了预定地点。他说：“一切都进行得很正常。因为在撞击后，我们彻底失去了月球勘探者号的讯号，说明它已经粉身碎骨了”。制定此次计划的古尔德斯坦说：“我们没有发现撞击形成的烟尘，但我们可以确认

6、探测器撞击了事先确定的那座环形山”。这就说明撞击地点失误的怀疑可以排除。美国麦克唐纳实验室天文台的副台长艾德巴克尔说。找水失败可能有4种原因。第一，月球勘探者命中了岩石或是干燥的土壤，没有撞到冰上；第二，月球上的水分子以化合物的形式存在于矿物晶体中，探测器撞击产生的热量不足以把水从矿物中分离出来；第三，月球上没有水而只存在纯氢；还有一种可能性是用于观测的望远镜没有对准这次撞击所产生的水雾。这第一、第三和第四条原因都比较直观而易于理解，唯独第二条较为隐晦而需特别加以注意。事实上，在撞击计划实施前一周，美国斯坦福大学的冯埃什尔曼和乔治帕克斯就曾断言，月球勘探者与其说有可能“撞在冰块上了”，还不如说“结结实实地撞在水泥板上”的可能性更大一些。两位科学家称，就算月球上确实有水，也不可能以水的形式存在，因为亿万年已经过去了，水分子早已同月岩的化学物质结合成结构异常稳固的晶体，而要破坏这种晶体使水分子得以释放，至少需要815的高温，但月球勘探者撞击月面时产生的温度最高也不会超过382，远远不够激活释放结晶中的水分子，因此届时所有的天文望远镜都注定是“连水分子的影儿都看不见”。这就是对第二条原因所含道理的中肯解释。由以上分析可知，虽然探测器撞月没有取得预期效果，但还不能得出月球上根本不存在水冰的最后结论，科学家们也不会对这一问题就此罢休。