北京時(shí)間9月3日1S時(shí)42分22秒，歐洲月球探測(cè)器“智能1號(hào)”以每秒2千米的速度、與月球表面幾乎平行的1度角成功撞擊月球，在月球表面砸出一個(gè)直徑約為3至10米的大坑，同時(shí)激起10多千米的“塵埃”，從此結(jié)束了其為期3年的探索使命?！爸悄?號(hào)”的探測(cè)任務(wù)是什么?為何要讓它撞擊月球?這次撞擊對(duì)人類探索月球有哪些意義?本刊記者就這些讀者關(guān)心的問題采訪了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李競(jìng)研究員。

創(chuàng)造太空奇跡：邀游太空3年僅用75千克燃料

“智能1號(hào)”是歐洲首枚月球探測(cè)器，它的英文名叫“SMART—1”。在技術(shù)方面，“智能1號(hào)”堪稱未來太空探測(cè)器的“先鋒”。探測(cè)器全部由低成本、小型化的尖端技術(shù)部件構(gòu)成，造價(jià)約1．1億歐元，重僅367千克，體積約1立方米。它之所以輕巧是因?yàn)橛昧诵履茉?，即太?yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)。與傳統(tǒng)的航天器化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)不同，太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電能電離惰性氣體原子，噴射出高速氙離子流，為探測(cè)器提供主要?jiǎng)恿ΑＬ?yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)利用燃料的效率比普通化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)高10倍，因此它所需燃料不多，這使得裝備它的航天器有更多的空間裝載其他裝備?！爸悄?號(hào)”在太空中遨游近3年時(shí)間，圍繞月球軌道飛行2000多圈，卻只消耗了75千克氙燃料，而普通化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，數(shù)以噸計(jì)的燃料幾分鐘便用完了。新型太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)在“智能1號(hào)”的飛行中經(jīng)受了考驗(yàn)，為人類未來星際旅行展現(xiàn)了新的前景，這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)有望成為未來星際旅行的主要?jiǎng)恿ρb置之一。

第一次發(fā)現(xiàn)了月球北極“日不落”區(qū)城

“智能1號(hào)”于2003年9月27日發(fā)射升空，2004年11月進(jìn)入月球重力場(chǎng)，并開始以螺旋式運(yùn)動(dòng)接近月球橢圓形極地軌道。2005年1月，“智能1號(hào)”進(jìn)入工作軌道，即近月300千米、遠(yuǎn)月3000千米的運(yùn)行軌道。月球與地球的直線距離約有38萬千米，美國(guó)“阿波羅”飛船從發(fā)射到抵達(dá)月球軌道只用了3天時(shí)間，但是“智能1號(hào)”卻花費(fèi)了近14個(gè)月時(shí)間，行程上億千米才抵達(dá)月球軌道，“智能1號(hào)”的奔月飛行之所以如此緩慢，是為了驗(yàn)證太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。正是由于“智能1號(hào)”長(zhǎng)時(shí)間環(huán)繞月球極地軌道飛行，它繪制了迄今為止最為詳細(xì)的月球表面整體外貌圖，其中包括過去人們?nèi)狈α私獾脑虑虮趁婧蜆O地概貌。以往的探測(cè)器基本都是環(huán)繞月球赤道運(yùn)行，關(guān)于月球極地信息只能用“余光”掃視，而“智能1號(hào)”實(shí)現(xiàn)了環(huán)兩極運(yùn)行，它是在“俯瞰”?！爸悄?號(hào)”不但讓科學(xué)界第一次發(fā)現(xiàn)月球極地與赤道區(qū)域的許多不同地質(zhì)構(gòu)造，也讓人類第一次發(fā)現(xiàn)在接近月球北極存在一個(gè)“日不落”區(qū)域。因?yàn)樵虑虮砻娴臏夭钭兓艽螅滋煸陉?yáng)光垂直照射的地方溫度高達(dá)127℃，夜晚溫度可降低到零下183℃，對(duì)人類登月造成巨大的障礙，而這一發(fā)現(xiàn)將有可能使人類在月球上找到一塊溫差變化小的地帶，對(duì)人類登月探測(cè)有重大意義。

撞擊月球只為“發(fā)揮余熱”

從發(fā)射到撞擊的近3年時(shí)間中，“智能1號(hào)”為人類探索太空、了解月球積累了寶貴的財(cái)富?！爸悄?號(hào)”在以“撞月”結(jié)束其使命前完成了多項(xiàng)科學(xué)任務(wù)：包括對(duì)新型太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，傳回了月球表面2萬多張高清晰度圖像，幫助科學(xué)家獲得了一些月球表面化學(xué)元素含量的數(shù)據(jù)，繪制了月球表面的整體外貌圖，為人類研究月球表面的化學(xué)成分、月球的起源和演化等提供了大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)?？梢哉f，“智能1號(hào)”已完滿地完成了任務(wù)，由于燃料壽命將盡，探測(cè)器實(shí)際上已經(jīng)成為了月球的俘虜，也就是說，它早晚會(huì)撞到月球表面。20世紀(jì)60年代初期美國(guó)發(fā)射的幾個(gè)“漫游者”系列探測(cè)器都以撞擊月球的方式結(jié)束了一生。與此次撞擊月球的“智能1號(hào)”不同的是，“撞月”是“漫游者”們接近并考察月球的主要方式，而“智能1號(hào)”撞擊月球?qū)儆凇鞍l(fā)揮余熱”，即當(dāng)它快要“彈盡糧絕”時(shí)，科學(xué)家通過人為設(shè)計(jì)的撞擊使它為人類最后獻(xiàn)身。這次撞擊主要目的是在月球表面“撞”出更多物質(zhì)，以幫助天文學(xué)家對(duì)月球表面物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)研究，為探索月球起源尋找證據(jù)。

撞擊不會(huì)對(duì)月球有任何危害

“智能1號(hào)”探測(cè)器質(zhì)量為367千克，僅相當(dāng)于洗衣機(jī)大小，撞擊速度只有每秒2千米，遠(yuǎn)低于太空中其他流星體，因此它不會(huì)給月球造成什么影響，其對(duì)月球的傷害程度比蚊子叮人一下還要輕得多。1959年，蘇聯(lián)的“月球2號(hào)”探測(cè)器在月球硬著陸，這是第一個(gè)撞擊月球表面的人造飛行器。此后大約50年的時(shí)間里其他飛行器也對(duì)月球進(jìn)行過撞擊，“智能1號(hào)”撞擊是有史以來各類探測(cè)器撞擊月球中“最溫柔的一次”，對(duì)月球的影響可以用“微乎其微”來形容。

那么，撞擊完成之后，這些來自地球人類文明的殘留物，會(huì)不會(huì)對(duì)月球造成污染?答案是否定的。制造“智能1號(hào)”探測(cè)器和探測(cè)器上的儀器的化學(xué)元素在月球上都是自然存在的。如鋁和鐵在月球上就非常普遍。氫、碳和氮雖然在月球上非常稀缺，但是他們會(huì)隨著太陽(yáng)風(fēng)刮到月球表面，有時(shí)也會(huì)隨著彗星的碎片來到月球。彗星的碎片除了上述那些元素外，還帶來大量的其他元素。從這點(diǎn)來看，“智能1號(hào)”探測(cè)器也算是一個(gè)彗星，只不過它是人造的而已。

此外，撞擊也不會(huì)給地球帶來任何危害。“智能l號(hào)”本身在月球上活動(dòng)時(shí)會(huì)受到月球引力的牽引，由它撞擊所產(chǎn)生的任何物質(zhì)無法抗拒月球的引力逃逸到太空中來，因此不會(huì)給地球帶來危險(xiǎn)。

撞擊助解月球起源之謎

這次撞擊使月球撞擊坑內(nèi)深度1米以內(nèi)的各種物質(zhì)被拋向空中，供地面觀測(cè)。由于月球引力只有地球的1／6，因此沒有地球上塵土飛揚(yáng)的概念。從地面上觀測(cè)，只有大型天文望遠(yuǎn)鏡才能看到撞月的微小亮點(diǎn)。為了避免這一亮點(diǎn)完全被月光覆蓋，“智能1號(hào)”的撞擊點(diǎn)選擇在背離太陽(yáng)的月球陰暗面。這樣，探測(cè)器撞出的塵埃將被地面反射的太陽(yáng)光照亮，通過觀察，科學(xué)家將進(jìn)一步了解這些“塵?！暗某煞?，分析月球起源。

月球起源是個(gè)十分古老的問題，過去主要有3種假說：“母女說”、“姐妹說”、“夫妻說”。“母女說”認(rèn)為月球是地球“生”出來的，“姐妹說”認(rèn)為月球和地球具有相同的起源，同時(shí)誕生于太陽(yáng)星云，“夫妻說”則認(rèn)為月球和地球是在不同的地方形成的，一次偶然的相遇，地球把運(yùn)行到附近的月球俘獲，成為自己的衛(wèi)星。但這些關(guān)于月球起源的假說只能解釋部分觀測(cè)事實(shí)，不能令人滿意。因此不斷有科學(xué)家另辟蹊徑，提出新的假說。其中，最新提出的撞擊成因說引起了人們的極大關(guān)注，這一假說認(rèn)為，月球是46億年前一個(gè)類似火星大小的天體與地球相撞濺射出的物質(zhì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)聚集而成。然而，這還只是一個(gè)假說，需要經(jīng)過人類的進(jìn)一步探索來驗(yàn)證。這次撞擊也是為了驗(yàn)證這個(gè)假說是否成立。為了達(dá)到這一目的，歐洲航天局在其地面觀測(cè)點(diǎn)處于夜晚時(shí)，讓“智能1號(hào)”撞擊朝向地球、亮度不高、研究?jī)r(jià)值較高的月表指定區(qū)域，而地面專家的重點(diǎn)研究對(duì)象是撞擊拋射物中鐵、鋁等元素，估算這些元素的含量和比例，為月球起源假說尋找證據(jù)。

繼上世紀(jì)“阿波羅號(hào)”登月后，人類正在掀起探測(cè)月球的第二次高潮。按照計(jì)劃，我國(guó)“嫦娥1號(hào)”月球探測(cè)器明年4月將奔月，測(cè)繪月球表面的三維影像，探測(cè)10余種元素在月球的分布：日本計(jì)劃在2007年發(fā)射繞月探測(cè)器，印度月球探測(cè)器也有望在2008年升空；美國(guó)計(jì)劃在2009年設(shè)法兩次撞擊月球南極以找水，并計(jì)劃在2018年前讓宇航員重返月球?！爸悄?號(hào)”向月球發(fā)起的“溫柔一擊”，堪稱人類新一輪探月高潮的前奏。

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