美國國家航空暨太空總署的遠側地震套件配備了先進的地震儀，旨在2026年對月球的遠側進行研究，為了解月球的地震活動和地質結構提供新的視角。這次任務將提供幾十年來該地區的首次地震數據，為月球科學做出重大貢獻。其兩台地震儀背後的技術曾用於探測一千多次紅色星球地震。

阿波羅10 號太空人於1969 年5 月拍攝了這幅以月球表面的國際天文學聯合會（IAU）302 號環形山為特色的斜視圖。資料來源：美國國家航空暨太空總署

為測量其他世界的地震和流星撞擊而製造的最靈敏的儀器越來越接近它前往月球神秘遠方的旅程。這是為月球表面改裝的兩台地震儀之一，最初是為美國國家航空暨太空總署（NASA）的InSight火星登陸器設計的，該登陸器在2022年任務結束前記錄了1300多次火星地震。

這兩台地震儀是最近在南加州美國太空總署噴射推進實驗室（JPL）組裝的名為”遠側地震套件“（FSS）的有效載荷的一部分，預計將於2026年抵達薛定諤盆地，這是距離月球南極約300英里（500公里）的寬大撞擊坑。這套自給自足的太陽能裝置擁有自己的電腦和通訊設備，還能抵禦月球白天的酷熱和夜晚的嚴寒。

JPL 工程師和技術人員準備在模擬月球重力（約為地球重力的六分之一）下測試NASA 的遠側地震套件。該有效載荷將收集該機構近50年來首次來自月球的地震數據，並首次從月球遠側進行地震測量。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

在美國國家航空暨太空總署（NASA）的CLPS（商業月球有效載荷服務）計畫下，這套設備將由月球登陸器運送到月球表面，並將傳回該局自上一個阿波羅計畫地震儀運行近50年以來的首次月球地震資料。不僅如此，它還將首次提供來自月球遠側的地震測量數據。

這套裝置的靈敏度比阿波羅系統的前身高出30 倍，它將記錄月球的地震”背景”振動，這種振動是由撞擊月球表面的小鵝卵石大小的微隕石引起的。這將有助於美國國家航空暨太空總署（美國國家航空暨太空總署）更好地了解當前的撞擊環境，因為該機構正準備派遣阿耳特彌斯號太空人探索月球表面。

3 月，美國國家航空暨太空總署的遠端地震套件在JPL 無塵室中進行工作。該儀器的兩個靈敏地震儀被封裝在一個立方體中的立方體結構中，並配有電池、電腦和電子設備。閃亮的毯子是外絕緣層；單一太陽能電池板提供電力。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

行星科學家們急切地想知道FSS 能告訴他們月球的內部活動和結構。他們所學到的知識將有助於深入了解月球–以及火星和地球等岩質行星–是如何形成和演化的。

它還將回答一個關於月震的懸而未決的問題：為什麼月球近側的阿波羅儀器幾乎探測不到遠側的地震活動？一個可能的解釋是，月球深層結構中的某些東西基本上吸收了遠側的地震，使得阿波羅的地震儀很難感應到它們。另一種解釋是遠側的地震較少，因為遠側表面看起來與面向地球的一面截然不同。

JPL的FSS首席研究員兼InSight計畫科學家馬克-潘寧（Mark Panning）說：”FSS將為我們幾十年來一直在追問的有關月球的問題提供答案。我們迫不及待地想開始獲取這些數據。”

在這張2018年12月4日由登陸器機械手臂上的相機拍攝的照片中，美國國家航空暨太空總署（NASA）的火星洞察號（Mars InSight）上搭載的內部結構地震實驗儀器（SEIS）位於銅色的六角形外殼內。 SEIS技術正用於前往月球的遠端地震套件。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

遠端地震套件的兩個互補儀器是根據InSight的設計改裝的，以便在月球重力下工作–月球重力不到火星重力的一半，而火星重力大約是地球重力的三分之一。它們與電池、電腦和電子設備一起封裝在一個立方體結構中，該結構周圍有隔熱層和外層保護立方體。在登陸器的頂部，這套設備將在漫長而寒冷的月夜中連續工作至少4個半月，收集數據。

甚寬頻地震儀（VBB）是迄今為止用於太空探索的最靈敏的地震儀：它能探測到小於一個氫原子大小的地面運動。它是一個直徑約5 英吋（14 公分）的胖圓柱體，利用一個由彈簧固定的擺錘測量上下運動。它最初是法國太空總署CNES（法國國家太空研究中心）為InSight 建造的緊急替換儀器（”飛行備用”）。

圖為2023年11月組裝過程中，遠端地震套件的內立方體放置了NASA有效載荷的大型電池（位於後方）和兩個地震儀。金色的球狀裝置裝有短週期感測器，銀色外殼裝有甚寬頻地震儀。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

巴黎地球物理研究所的菲利普-洛格諾內（Philippe Lognonné）是InSight地震儀的主要研究員，也是FSS的共同研究員和VBB儀器的負責人。 “他說：”我們從這台儀器中學到了很多關於火星的知識，現在我們很高興有機會將這些經驗用於探索月球的奧秘。

這套較小的地震儀被稱為短週期感測器（或SP），由加州帕薩迪納的Kinemetrics 公司與牛津大學和倫敦帝國學院合作製造。這個冰球狀的裝置使用蝕刻在三塊方形矽晶片上的感測器測量三個方向的運動，每塊晶片寬約1 英吋（25 毫米）。

FSS 有效載荷是去年在JPL 完成的。最近幾週，它經受住了模擬太空的真空和極端溫度下的嚴格環境測試，以及模擬火箭發射時運動的劇烈晃動。

JPL的 Ed Miller是FSS的專案經理，與潘寧和洛格諾內一樣，他也是”洞察”號任務的老兵。 「我們一起去了火星，現在我們可以仰望月球，知道我們在那裡建造了一些東西。這會讓我們感到無比自豪。”

關於遠端地震套件的更多信息

由加州理工學院下屬的帕薩迪納噴射推進實驗室（JPL）管理的遠端地震套件（FSS）是月球探測領域的重大飛躍。這個雄心勃勃的項目由JPL 負責設計、組裝和測試，是一項國際合作項目，其中包括來自不同全球合作夥伴的關鍵組件。法國國家太空研究中心（CNES）與巴黎地球物理研究所（Institut de Physique du Globe de Paris）在巴黎城市大學（Université Paris Cité）和法國國家科學研究中心（CNRS）的支持下，提供了甚寬頻地震儀。同時，倫敦帝國學院和牛津大學合作開發了短週期感測器，並由帕薩迪納的Kinemetrics 公司負責管理。密西根大學提供了必要的飛行計算機、電力電子設備和軟體，從而完成了這套複雜的科學裝置。

作為美國航太局PRISM（月球表面有效載荷和研究調查）計劃的一部分，FSS由美國航太局科學任務局的探索科學戰略和整合辦公室提供資金。計畫管理由美國太空總署馬歇爾太空飛行中心的行星任務計畫辦公室負責。該套件計劃作為美國航天局商業月球有效載荷服務（CLPS）倡議下即將執行的任務的一部分降落在月球表面，旨在提供來自月球遠側的前所未有的地震數據–該區域以前從未進行過地震探測。

編譯自/ scitechdaily