新的月球任務在月球南極尋找水冰

2025 2 26

 

  • 私人初創月球任務IM-2預計將於2025年2月26日至27日夜間從佛羅裡達州卡納維拉爾角的太空港升空。
  • 大約8天后,登陸器「雅典娜號」將會降落在月球南極附近。
  • 機上物品包括:冰鑽工具、質譜儀、雷射反射器和 Grace Hopper 無人機等。
  • 格雷西·霍珀將多次跳入一個永久陰涼的隕石坑,並在那裡使用德國航空航天中心和柏林自由大學開發的輻射計進行測量。
  • IM-2 的科學目標是探測水冰作為未來月球任務的資源。
  • IM-2 是美國太空總署 CLPS(商業月球有效載荷服務)計畫的一部分。
  • 焦點:太空旅行、探索、月球

 

+++更新:美國 Intuitive Machines 公司代表 NASA 發起的私人初創月球任務 IM-2 按計劃於 2025 2 27 日歐洲中部時間凌晨 1 17 分(CET,當地時間晚上 7 17 分)使用 SpaceX Falcon 9 運載火箭從佛羅裡達州卡納維拉爾號從佛羅裡達州 39A 特角發射火箭角發射。

發射後八分鐘,月球登陸器進入地球軌道(「停泊軌道」),第二級點火後於歐洲中部時間凌晨 2 01 分在 950 公里的高空與登陸器分離。它在歐洲中部時間凌晨 2 19 分發出了重要的第一個訊號(「獲取訊號」),目前正朝著距離地球約 40 萬公里的月球前進。

雅典娜登陸器預計於 2025 3 6 日抵達月球南極附近並著陸。隨後,由德國航空航天中心和柏林自由大學開發的月球輻射計 (LRAD) 實驗計劃在「Grace Hopper」上開始進行。 +++

 

歐洲中部時間 2025 年 2 月 27 日午夜過後不久,即凌晨 0 點 30 分,美國新太空公司 Intuitive Machines 的雅典娜登陸器 IM-2 任務的發射窗口將打開,開始其第二次月球任務。還包括月球輻射計(LRAD),一種用於非接觸式溫度測量的科學測量儀器。它是由德國航空航天中心 (DLR) 和柏林自由大學 (FUB) 地質科學研究所開發的。 2024 年 2 月 22 日,Intuitive Machines 成為世界上第一家成功登陸月球南緯 80 度馬拉佩特 A 隕石坑的太空公司。直覺機器公司第二次任務的雅典娜登陸艙目前計劃降落在月球南極地區蒙斯穆頓山附近,使用鑽頭和質譜儀尋找水冰。

機上還有一架名為「Grace Hopper」的噴射無人機,高約 70 公分。 Grace Hopper 的設計目標是透過一系列短距離跳躍,在比月球低六倍的重力條件下自主探索著陸點的表面。 LRAD 將在 Hopper 上測量月球表面的溫度,以便尋找其他有水冰沉積的地區。對於提供五分之四資金的柏林自由大學和德國航天中心來說,這是他們首次為月球任務開發硬件,目前正在將其送往地球衛星,大約需要八天的時間。

 

「冷阱」中的冰使隕石坑永遠保持黑暗

在月球的南極,太陽位置很低,常年在許多隕石坑投下陰影。月球的自轉軸幾乎與其與地球繞太陽公轉的軌道垂直,因此陽光只能照射到一些很深的、因此始終被陰影籠罩的隕石坑的邊緣。在這些永久黑暗的地區,全年氣溫可能低於攝氏零下 160 度。在如此低的溫度下,水冰即使在真空中也不會昇華,這意味著它不會直接從固態變成氣態。 LRAD 將搭乘漏斗進入一個永久遮蔽的隕石坑並測量那裡的溫度。

水冰對於人類在月球上長期生存極為重要,因為它既可以用作飲用水,也可以用於提取氫和氧。除了提供呼吸所需的氧氣外,這兩種氣體一旦液化,還可以用作火箭燃料。這樣就不需要費力地將其從地球運送到地球的衛星,而是可以直接在月球上提取。登陸區蒙斯穆頓位於南緯85度左右,距離月球南極僅約160公里。這是自 1972 年美國太空總署阿爾特彌斯計畫以來人類首次登月的幾個可能的著陸點之一。

但這次任務現在仍然是有風險的。 「單獨登陸月球就已經是一個巨大的成功,而 Hopper 的自主控制跳躍將是另一個里程碑,」教授博士說。海克‧勞爾 (Heike Rauer),德國太空中心柏林阿德勒斯霍夫行星研究所所長、柏林自由大學地質科學研究所教授。 “該計畫已經展示了大學、非大學研究機構、新創公司和中型企業之間的密切合作如何推動月球的探索和利用。”

 

德國航太中心與柏林自由大學密切合作

LRAD 由德國太空中心柏林行星研究所與柏林自由大學 (FUB) 地質科學研究所共同開發,並與柏林公司 Magson GmbH 和 Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH 密切合作建成。該感測器專為測量低溫而最佳化,由耶拿萊布尼茨光子技術研究所 (IPHT) 專門開發。德國航太中心行星研究所在輻射計的建造方面擁有多年的專業知識。這些儀器也用於日本小行星任務隼鳥 2 號的 DLR 著陸模組 MASCOT 和美國宇航局的火星登陸器 InSight。

LRAD 儀器的專案管理以及大部分科學資料分析都屬於柏林自由大學的任務。利用在那裡開發的月球表面材料模型,可以根據對材料特性的假設來預測溫度。透過比較 LRAD 測得的表面溫度,FUB 和 DLR 的研究人員可以得出月球物質物理特性的結論。

FU 研究員兼 LRAD 專案經理 Dr.德國太空中心客座科學家馬克西米利安·哈姆 (Maximilian Hamm) 對此表示贊同:「LRAD 計畫於 2022 年啟動,我們已經進行了數年激動人心的準備。能夠站在塑造太空歷史新篇章的前沿真是太棒了。現在我們對獨特的測量結果感到非常興奮。博士德國太空中心行星研究所 LRAD 專案經理馬蒂亞斯·格羅特補充道:「透過登陸任務探索月球仍然是一項重大的技術挑戰。如果我們成功在陰影隕石坑內部進行測量,這將是世界上獨一無二的成就。

 

[照片]

(A) Intuitive Machines公司的雅典娜登陸器在月球南極附近著陸的動畫

多元化太空探索公司 Intuitive Machines 計劃在發射後約八天將第二次任務 IM-2 登陸月球。雅典娜登陸器計畫降落在地球衛星的南極附近,那裡的太陽剛好在地平線以上,陽光無法穿透深深的隕石坑(藝術家的印象)。人們相信那裡有冰,可以用於未來的太空人任務。從著陸點開始,任務控制員計劃操縱這架名為「Grace」的火箭驅動的彈跳無人機,透過幾次跳躍將其送入隕石坑。 Grace 號上搭載的技術包括由德國航空航天中心 (DLR) 和柏林自由大學開發的輻射計

(B) 月球輻射計 LRAD

月球輻射計 LRAD 整合在 Intuitive Machines 的 70 公分高、名為 Grace 的跳躍無人機中。該儀器是 IM-2 月球探測任務的有效載荷,用於測量 Grace 躍升至 600 公尺後著陸地點的月球表面溫度,同時也用於展示在其他地區尋找水冰沉積物。該實驗由柏林自由大學和德國航空航天中心共同開發。 LRAD 有六個通道,測量頭直徑約七公分。

(C) Intuitive Machines IM-2 登月艙雅典娜

由多元化太空公司 Intuitive Machines 製造的 Nova C 級登月艙雅典娜 (Athena) 將在月球南極附近運送科學實驗、技術演示和其他商業有效載荷,這是美國宇航局商業月球有效載荷服務 (CLPS) 計劃的一部分。此次發射在佛羅裡達州美國太空總署肯尼迪太空中心 39A 發射台進行。著陸艙高度約為3米。

(D) 月球南極永久陰影中的隕石坑

月球的自轉軸幾乎垂直於它和地球一起繞太陽運行的軌道——黃道。由於這個原因,在月球的兩極,太陽在地平線以上的位置都很低,因為太陽光線無法穿透一些很深的隕石坑。 20 多年來,研究人員一直認為,這種永久陰暗的隕石坑的溫度低於攝氏零下 160 度。人們認為,水冰在如此低的溫度下是穩定的。 IM-2 任務旨在對此提供新的見解。

(E) IM-2 著陸點 Mons Mouton

影像的中心顯示了月球南緯約 85 度(彎曲平行)處高約六公里的 Mons Mouton 高原。美國航太公司 Intuitive Machines 的 IM-2 登月任務的雅典娜登月艙預定將著陸於此。影像的左邊緣是本初子午線。馬拉佩特隕石坑位於左邊緣,前身任務 IM-1 於 2024 年降落在該隕石坑附近,諾比爾隕石坑位於右下方的陰影中。 Mons Mouton 2022 以美國數學家 Melba Roy Mouton, 1929-1990) 的名字命名。

(F) 霍珀 (Grace Hopper):從光明跳到永久陰影

IM-2 任務的南極跳躍者由登月艙雅典娜發射,旨在透過跳躍到月球南極附近一個永久陰影的隕石坑來尋找水冰。這是由 Intuitive Machines 公司開發的彈跳無人機。它看起來像雅典娜著陸器的迷你版,由小型噴氣機提供動力。這顆名為「Grace」的彈射器上載有三個有效載荷:光學系統由美國開發,由用於地形攝影的廣角攝影機和用於高解析度影像的中焦距攝影機組成。後者望向地面。 Puli 月球水探測器是來自匈牙利的中子譜儀。月球輻射計LRAD來自德國,由德國太空中心、柏林自由大學研發。 Grace 以美國電腦科學家 Grace Brewster Murray Hopper (1906-1992) 的名字命名。

(G) 2024年:私人公司首次登陸月球

2024 年 2 月 22 日,直覺機器公司一週前發射的 IM-1 任務攜帶奧德修斯登陸器降落在南緯 80 度月球南極附近的馬拉珀特-A 隕石坑。這是私人航太公司建造的探測器首次在月球上軟著陸。奧德修斯行動持續了七天。

(H) 商業月球有效載和服務 (CLPS) 任務的著陸點

CLPS(商業月球有效載荷服務)是美國太空總署為機器人登月而發起的一項舉措。 CLPS 旨在為人類重返月球做準備,也是美國太空總署阿爾忒彌斯計畫的一部分。 CLPS 任務由私人公司代表 NASA 執行。第一次CLPS任務於2024年1月8日發射,但未能成功。第二次 CLPS 任務 IM-1 於 2024 年 2 月 15 日發射,是目前 IM-2 任務的前身。它於2024年2月22日降落在南極附近。

 

source: 
德國航空航太中心