美國國家航空航天局（NASA）的月球開拓者（Lunar Trailblazer）航天器即將完成最後一個尖端科學儀器的集成。由牛津大學開發、英國航天局提供的月球熱成像儀（LTM）將與高分辨率揮發物和礦物月球成像儀（HVM3）協同工作。這些儀器將共同幫助科學家全面研究月球的含水量，確定其豐度、位置和形態。

月球開拓者號由位於加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院領導，質量約為440磅（200千克），完全展開太陽能電池板後僅有11.5英尺（3.5米）寬。這顆小衛星將依靠LTM 儀器收集溫度數據，從而揭示月球表面的熱特性以及矽酸鹽岩石和土壤的成分。HVM3 成像光譜儀由美國宇航局位於南加州的噴氣推進實驗室製造，將探測和繪製與LTM 儀器相同區域的水的形態、豐度和位置。

這裡看到的是月球熱成像儀（LTM）從英國運往美國之前的樣子，它是美國宇航局月球開拓者號將攜帶的兩台儀器之一。這個將於2023年發射的小型航天器在完全展開太陽能電池板後僅有11英尺（約合3.5米）寬，它還將攜帶高分辨率揮發物和礦物月球繪圖儀（HVM³）。這兩個儀器將協同工作，幫助探測和繪製月球表面的水，以確定水的豐度、位置、形態，以及水因位置和時間的不同而變化的方式和原因。資料來源：牛津大學

月球開拓者號將在阿耳特彌斯計劃的人類登陸之前發射，它將傳回有關月球水的信息，為未來的機器人和人類探索者提供地圖指導。月球水的用途多種多樣，既可以淨化後作為飲用水，也可以加工成燃料和可呼吸的氧氣。

圖中所示的高分辨率揮發物和礦物月球繪圖儀（HVM3）是將搭載在美國宇航局月球開拓者號上的兩台儀器之一。這個將於2023年發射的小型航天器在完全展開太陽能電池板後僅有11.5英尺（3.5米）寬，它將探測和繪製月球表面的水，以確定水的豐度、位置、形態及其隨時間的變化情況。圖片來源：NASA/JPL-加州理工學院

“月球開拓者任務將提高我們對我們的天然衛星的認識，以及我們如何利用其資源來支持未來的探索，”英國航天局太空探索主管利比-傑克遜（Libby Jackson）說。”支持那些將推動人類有機會深入太空的任務和能力是我們的優先事項之一，因此看到LTM 儀器準備好發射令人激動”。

月球開拓者於2019年被NASA的SIMPLEx（行星探索小型創新任務）計劃選中，該航天器將作為Intuitive Machines公司第二次機器人月球著陸器任務（IM-2）的輔助載荷發射。這次發射還將攜帶NASA 的極地資源冰礦實驗-1 號地表下冰鑽，預計不會早於2024 年初。

位於科羅拉多州利特爾頓的洛克希德-馬丁航天公司的潔淨室裡，美國國家航空航天局的月球開拓者號剛剛安裝完第二台也是最後一台科學儀器–月球熱成像儀。航天器上的綠色膠帶將在發射前拆除。圖片來源：洛克希德-馬丁航天公司

到達月球軌道後，月球開拓者號將使用HVM3 探測月球地貌上不同形式水的光譜指紋（或反射太陽光的波長）。LTM 將同時掃描這些繪製區域，以形成可用於確定月球表面溫度特徵的圖像。通過在一天的不同時間測量相同的地點，月球開拓者將確定這個沒有空氣的天體上的水量是否會發生變化。

據認為，一些水分子可能被鎖在月球岩石和碎石（破碎的岩石和塵埃）中，特別是那些含有矽酸鹽的水分子，矽酸鹽是月球上最豐富的礦物。其他水分子可能會移動，並以冰霜的形式在寒冷的陰影中短暫沉澱。隨著太陽在月球日期間在天空中位置的變化，陰影也會移動。這導致冰昇華，轉化為水蒸氣，而不經過液態階段。當水分子在月球極其稀薄的大氣層中移動到其他寒冷的地方時，它們會再次沉澱為冰霜。

最有可能存在大量水冰的地方是月球兩極始終寒冷的永久陰影環形山，它們是科學和探索的關鍵目標。

圖為2023年6月，NASA的月球開拓者號在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德-馬丁航天公司進行熱真空室（TVAC）測試。圖片來源：洛克希德-馬丁航天公司

牛津大學LTM儀器科學家尼爾-鮑爾斯（Neil Bowles）說：”LTM精確測繪月球表面溫度，而HVM3儀器則尋找水分子的光譜特徵。結合兩台儀器的測量結果，我們可以了解表面溫度對水的影響，從而加深我們對月球上這些分子的存在和分佈情況的了解。”

LTM 將利用四個寬帶紅外通道提供約零下265 華氏度到266 華氏度（零下165 攝氏度到130 攝氏度）的月球表面溫度圖。當航天器在上空運行時，該儀器將掃描月球表面，形成多光譜圖像。與此同時，11 個窄紅外通道還將測繪構成月球表面岩石和碎屑的矽酸鹽礦物成分的微小變化，從而提供更多有關月球表面由什麼構成以及這可能如何影響水的存在量的信息。

月球開拓者號正在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德-馬丁航天公司進行最後的組裝和測試，該航天器最近完成了模擬惡劣太空環境的熱真空室測試。現在，月球開拓者號上的兩台儀器都已與航天器集成，正在進行最後的系統級測試，即將運往佛羅里達州進行最後的發射準備工作。

關於任務的更多信息

JPL負責管理月球開拓者號，加州理工學院負責監督其科學調查和運行。由加州理工學院為美國國家航空航天局管理，JPL還提供系統工程、任務保證、HVM3儀器以及任務設計和導航。洛克希德-馬丁航天公司根據與加州理工學院簽訂的合同，提供航天器並集成飛行系統。

SIMPLEx 任務調查由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的行星任務計劃辦公室管理，是華盛頓美國宇航局總部發現計劃的一部分。該計劃在美國宇航局總部科學任務局行星科學部開展空間科學調查。