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印度航天組織ISRO於2019年7月將“月船2號”送上月球,雖然月船2號的著陸器Vikram於9月7日在月球表面墜毀,但月船2號軌道器仍在繞月執行。月船2號軌道飛行器擁有一套繪製月球地圖的儀器,現在,我們可以窺探一下它傳送回來的資料。ISRO科學家們已經提交了大量來自月船2號軌道器測繪儀器的初步結果,將在2020年3月份舉行的第51屆月球和行星科學會議上公佈。

這是在美國舉辦的一年一度會議,來自世界各地的2000多名行星科學家和學生參加並展示他們的最新成果,不過,由於對新型冠狀病毒的擔憂,目前會議已經取消。月船2號軌道器有一臺光學相機,名為軌道器高解析度相機(OHRC),可以捕捉月球的詳細影象。OHRC可以0.25米/畫素的最佳解析度成像,超過了NASA月球勘測軌道器(LRO)0.5米/畫素的最佳解析度。

在黑暗中看到一個隕石坑

早在去年10月份,就已經看到OHRC通過傳送回來的影象,其中包括大小不到1米的清晰可見的石頭。現在,OHRC已經展示了對Sunny不直接照射的區域進行成像。它通過看到從隕石坑邊緣反射出來的昏暗的光線落在上面,捕捉到了火山口底部在陰影中的影象。下一步,這一能力將被用於成像月球兩極隕石坑的內部,那裡的Sunny永遠不會到達。

繪製月球極地隕石坑的地形很重要,因為(據信)未來的月球棲息地就駐紮在它們附近,從它們內部輸送水和其他資源。月船2號上的地形測繪相機(TMC 2)是一個立體成像器,這意味著它可以捕捉3-D影象。它通過從三個不同的角度對同一地點進行成像來做到這一點,類似於NASA的LRO,從那裡構建出一幅3D影象。

最高解析度三維地圖

TMC 2已經傳回了從月球表面100公里處拍攝的影象,從這些影象生成的3D檢視看起來很棒。這是一個隕石坑和一個褶皺的山脊,後者是一個構造特徵。這樣的影象對於理解月球特徵是如何形成和形成形狀非常有用。

例如,3D影象可以幫助構建形成隕石坑的撞擊幾何圖形的精確影象。隨著時間的推移,月船2號將提供整個月球的最高解析度3D影象,最佳情況下的解析度為5米/畫素。

紅外線中的增強型眼睛

月船2號上的成像紅外光譜儀(IIRS)是月船1號上著名月球礦物測繪儀(M3)的繼任者。由美國宇航局捐贈的M3儀器,因其出色的礦物測繪能力和對月球上水的探測而被公認。IIRS和M3都探測到月球表面反射的Sunny,科學家根據這些反射的模式識別出表面上的礦物。IIRS在紅外光下的靈敏度幾乎是M3的兩倍,初步結果證明了這一點。LRO專案科學家諾亞·彼得羅(Noah Petro)在Twitter上指出:

多虧了M3,科學家們現在知道,即使在月球非極地地區,月球土壤也確實含有微量的水和羥基分子。月船2號上的IIRS將以更高靈敏度繪製月球土壤中的水分濃度圖。

月船2號長期觀測旨在辨別月球土壤中的水分是如何隨著月球環境的變化而變化,即月球水迴圈是什麼樣子的。請注意,所有這些仍然比地球上最乾燥的沙漠含水量還要少,然而,月球兩極擁有明顯更多的水,這就是月船2號雷達進入畫面的地方。

對月球上的水進行量化

月船2號軌道器雙頻合成孔徑雷達(DFSAR)是月船一號上小型合成孔徑雷達(Mini-SAR)的後繼者,DFSAR穿透月球表面的深度是Mini-SAR兩倍。不僅如此,DFSAR還擁有比機載LRO雷達(稱為Mini-RF)更高的解析度。將區域DFSAR雷達影象與Mini-RF雷達影象進行比較,初步結果也證明了這一點。

與之前的任何儀器相比,月船2號軌道器具有更大的穿透深度和更高解析度,正在充分量化月球兩極永久黑暗的隕石坑底部到底有多少水冰被困住。根據過去的觀察,目前估計表明月球兩極擁有超過6000億公斤的水冰,相當於至少24萬個奧運會大小的游泳池。

下一步呢?

月球科學界和探險界一致認為,可以利用月球兩極的水冰為未來月球棲息地提供動力。利用棲息地產生的太陽能,還可以將水冰分解成氫和氧,用作火箭燃料。但在計劃月球兩極的棲息地之前,需要更多地了解這些地區的水冰性質,以及如何根據這些地區的地形進入它。“月船2號”的初步結果清楚地表明,有史以來最高解析度的測繪儀有望被送上月球。

ISRO表示,月船2號將圍繞月球執行7年,這應該會有足夠的時間來全面繪製月球上的水及其宿主區域地圖,並對其進行量化。探索這些擁有水的永久陰影區域地面任務,如美國宇航局即將推出的“毒蛇”月球車,是在月球上實現可持續棲息地下一個合乎邏輯的步驟。隨著開發利用月球上的水冰技術,不僅可以殖民地球的鄰居,而且可以殖民太陽系,而我們應該慶幸月球有充足的水。

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