印度月船2號將飛行約7週才到達月球
印度的“月船2號”(Chandrayaan-2)任務目前正在前往月球的路上。該探測器由印度空間研究組織(ISRO)研製,是繼月船1號之後的第二個月球探測器。它的前方道路漫長:要到9月初,其月球車和著陸器才能抵達月球表面。在50年前的阿波羅登月計劃中我們可以看到,登陸月球並不一定需要7週的時間。但是,月船2號的著陸器和漫遊車原本預定在任務控制中心當地時間9月7日著陸,這還是發射推遲之前將近一周時的計劃。
這張印度空間研究組織的圖表顯示了2019年7月至9月期間,“月船2號”飛船飛往月球時的飛行概況。月船2號將需要大約7週的時間到達月球
月船2號將沿著緩慢而迂迴的路線抵達月球,這反映了印度發射所用的“地球同步衛星運載火箭3型號”(Geosynchronous Satellite Launch Vehicle Mark-III)火箭的強大推力。這枚火箭所攜帶的助推器並不如驅動阿波羅計劃的土星5號運載火箭那麼大,但這並不奇怪,因為土星5號是有史以來最大的火箭。阿波羅任務也被設計用來搭載宇航員,而月船2號只是一個較小的無人探測器。
因此,月船2號計劃在進入月球軌道之前先繞地球運行一段時間。在7月14日發射推遲後,負責此次任務的印度空間研究組織工程師們調整了任務時間表,以確保著陸計劃不會受到嚴重影響。
防止著陸時間偏差過大是很重要的,因為著陸器和月球車的設計無法承受月球夜晚的嚴寒。月球上的一晚持續354小時,相當於地球上的兩週。
根據此次任務的新計劃,月船2號將在地球軌道上運行23天,並在環繞地球的橢圓軌道一側逐漸升高高度。然後,在8月中旬,月球2號將把轉向月球,完成一系列操作後離開地球軌道,開始繞月飛行。
據印度媒體報導,為了適應發射延遲,月船2號繞月飛行的時間將比之前計劃的要少。在9月的第一個星期,月船2號軌道器將釋放其維克拉姆(Vikram)著陸器,後者將下降到月球表面,預計著陸的時間將比任務原定時間表稍晚一些。如果一切順利,著陸器將在幾個小時後部署一個名為“普拉剛”(Pragyan,梵語中意為“智慧”)的月球車。
維克拉姆著陸器將在月球南極附近著陸。月球南極是科學家特別感興趣的地方,因為那里處於永久陰影中,在隕石坑中可能儲存著水冰。著陸器和月球車上的幾個有效載荷被設計用來繪製和分析這些水冰。
如果月船2號的飛行和著陸一切順利,那麼印度將成為第一個到達月球南極的國家,也是繼蘇聯、美國和中國之後第4個成功實現月球軟著陸的國家。
發射準備期間的月船2號軌道器(底部)和維克拉姆著陸器(頂部有腿的部分)
任務簡介
發射月船2號的火箭被稱為地球同步衛星運載火箭3型號,這是一枚三級火箭,號稱印度最強大的發射器。據印度空間研究組織稱,火箭將發射並最終將月船2號送入所謂的地球停泊軌道。這是環繞地球的一個穩定的軌道,允許任務控制人員檢查月船2號軌道器和著陸器,並確保一切正常。
從那裡,月船2號將被放置在月球轉移軌道上,這是它前往月球的路徑。到達月球附近時,月船2號將再次點燃推進器,進入月球軌道,然後在多次繞月飛行中逐漸靠近月球,直到抵達離月表100公里的圓形軌道。隨後,重約2400千克的軌道器和1500千克的著陸器將開始各自的任務。
月船2號的維克拉姆著陸器將在月球南極附近著陸
印度空間研究組織稱,著陸當天,著陸器將與軌道器分離,然後進行一系列複雜的操作。著陸器被稱為維克拉姆(Vikram),以印度太空計劃創始人維克拉姆•薩拉巴伊(Vikram Sarabhai)的名字命名。在進入正確的軌道後,維克拉姆著陸器將在月球南緯約70度的兩個隕石坑之間著陸,兩個隕石坑分別被稱為“曼奇尼C”(Manzinus C)和“辛普路斯N”(Simpelius N)。
維克拉姆著陸器的下一步行動將是部署27千克重的Pragyan月球車。Pragyan的設計行程可達0.5公里,能持續運行約一個月球日,相當於14個地球日。
Pragyan月球車將把它採集的科學數據發回維克拉姆著陸器,後者可以與軌道器通信,也可以直接與印度深空網絡通信。即使在月球車停止運行後,軌道飛行器預計仍將繼續工作大約一年時間。
科學儀器
月船2號將把月船1號在10年前完成的科學研究繼續向前推進。印度空間研究組織表示,他們希望通過對月球地形、礦物學等方面的研究,獲得更多關於月球起源和演化的信息。
印度空間研究組織的官員說:“我們還將探索月船1號的發現,比如月球上存在的水分子,以及具有獨特化學成分的新岩石類型。”
根據印度空間研究組織網站上的信息,月船2號包括以下儀器。
月船2號的軌道器配備了兩個相機:地形測繪相機和軌道器高分辨率相機(OHRC)。二者將提供詳細的月球表面地圖。在著陸器分離之前,OHRC還將通過尋找隕石坑或巨石來幫助其安全抵達月球表面。
有關月球成分的信息將通過兩個光譜儀獲得,分別是大面積軟X射線光譜儀(CLASS)和紅外光譜儀。一個合成孔徑雷達將掃描水冰,並估計土壤(風化層)的厚度。軌道器還配備了觀測太陽X射線和月球稀薄大氣層(或外逸層)的儀器。
2019年7月22日,印度發射了月船2號任務。該任務由著陸器、月球車和軌道器三部分組成
維克拉姆著陸器上有三個主要的儀器:
•月球邊界超靈敏電離層和大氣射電解析儀(Radio Anatomy of Moon Bound Hypersensitive ionosphere and Atmosphere,簡稱RAMBHA)將研究月球表面附近電子的溫度密度。該儀器還將研究在不同的太陽條件下,月球表面附近的等離子體或過熱氣體是如何變化的。
•錢德拉表面熱物理實驗(Chandra’s Surface Thermo-physical Experiment,簡稱CHASTE)將詳細研究月球表面,包括了解溫度如何隨深度變化,以及月表如何導熱。該儀器包括一個熱探頭(由傳感器和加熱器組成),將被放置在10厘米深的風化層中。
•月球地震活動儀器(Instrument for Lunar Seismic Activity,簡稱ILSA)將監聽月球地震。印度空間研究組織稱,該地震儀的設計目的是“探測由月球地震引起的微小月面位移、速度或加速度”。
與此同時,Pragyan月球車也裝備了兩個儀器:
•阿爾法粒子X射線光譜儀(Alpha Particle X-Ray Spectrometer,簡稱APXS)將探測著陸地點周圍的元素組成。該儀器用X射線(或阿爾法粒子)轟擊月球表面,然後檢測結果。它能夠識別出構成月球岩石的已知元素,如鈉、鎂和鋁等,還能探測鍶、鋯等微量元素。
•激光誘導擊穿光譜儀(Laser Induced Breakdown Spectroscope,簡稱LIBS)也用於搜尋元素,但更多的是通過豐度來尋找。印度空間研究組織稱,該儀器可以在不同位置發射高能激光脈衝,並通過分析衰變等離子體發出的輻射來實現任務目標。
印度空間研究組織表示,此次任務還包括美國國家航空航天局(NASA)一個小型的激光反射器陣列,其目的是“了解地球-月球系統的動力學,並從中獲得月球內部的線索”。就像過去幾十年在月球著陸的阿波羅任務,以及蘇聯的“月面步行者”任務(Lunokhod mission)一樣,這個陣列將允許科學家從地球向反射器發射激光,再由反射器將把信號反射回地球,然後他們將通過測量激光返回時的色散及返回時間來獲取科學數據。