撞月尋水

美國國家航空航天局在2009年10月9日用一枚運載火箭和一顆衛星連續撞擊月球,以探測月球表面是否有水存在。但撞擊效果卻遠未如太空總署預告般震撼,既看不到撞擊爆炸閃光及揚起月球碎石塵粒的震撼畫面,太空總署之前的樂觀預測(即撞擊點明顯存在水分、於撞擊1小時後便能得出發現水分的分析結果),亦未有成真。

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簡介

美國國家航空航天局計畫2009年10月9日用一枚運載火箭和一顆衛星連續撞擊月球,以探測
月球表面是否有水存在。美國航天局這次撞月之舉不僅有望解開“月球上是否存在水”這一謎團,撞月的壯觀景象也能讓天文愛好者們一飽眼福。
撞月模擬圖撞月模擬圖

計畫

根據計畫,2009年10月8日晚,即撞擊前大約10小時,搭載月球環形山觀察感應衛星的“半人馬座”火箭將與衛星分離。
美國東部時間9日7時31分(台北時間19時31分),這枚2.2噸重的火箭將首先撞向常年不見陽光的月球南極,估計將激起約1萬米高的塵土。仿佛一顆子彈射向沙土,這枚火箭將在月表撞出一個約20米寬、5米深的大坑。
火箭撞擊月球後,月球環形山觀察感應衛星將拍下撞擊過程及塵土升起等畫面,通過彩色攝影機傳到地面接收中心,在揚起的塵土中尋找可能存在的冰。4分鐘後,衛星將向月球表面發起第二波撞擊,但撞擊強度只有首次撞擊的三分之一。
月球環形山觀察感應衛星項目主管丹·安德魯斯說,兩個飛行器撞擊月球的時速將達到900萬公里,超出音速7倍。撞擊產生的效果相當於引爆1.5噸TNT炸藥,將激起350噸塵土,在原來的環形山內撞出一個新環形山。

目的

這項撞月計畫目的是為探測月球上可能存在的,為今後太空人重返月球、建立月球基
地作準備。撞擊後不到1小時,科學家們就能探知遭撞擊部分的月表下是否有水存在。美國正審核重返月球計畫。
火箭結構圖火箭結構圖
月球平均每月會受到4次來自太空隕石的類似撞擊。但與太空隕石的撞擊不同,這次撞擊是經事先計畫、選取合適撞擊角度和撞擊位置後實施。月球南極區是今後登月的首選之地,此次撞擊選擇的是位於南極區一處名叫Cabeus的環形山。科學家認為這一環形山底下可能蘊藏水,希望通過這次撞擊將藏於其中的水釋放出來。
天文學家普遍認為,月球不斷受到含水彗星的撞擊,這些彗星上的水有些可能以凍的形式“留”在常年不見陽光的南北兩極陰暗區。將受到撞擊的Cabeus環形山處於月球永久陰暗區,底部直徑96公里且較為平坦,也是科學家認為最有可能蘊藏有水份的區域。

奇觀

這次撞擊對地球上的許多天文愛好者來說將是一次視覺上的“饕餮盛宴”。美國航天局網站將線上直播整個撞擊過程,哈勃太空望遠鏡和許多地面大型天文望遠鏡也將對準月球,至少3個國家的天文台和博物館計畫舉行天文觀測活動。
美國西部由於仍處於黑夜之中,天文愛好者甚至可以在家中通過專業望遠鏡看到這一奇觀。
“撞月過程會非常壯觀,”安德魯斯告訴美聯社。
“到時會有很多望遠鏡對準月球,”美國天文愛好者聯合會會長特里·曼說,“你將看到今後無法再看到的奇觀。”

相關

“撞兩次”難於“撞一次”
美國航天局專家阿什利·愛德華茲(Ashley Edwards)女士接受記者電話採訪時表示,月球隕坑觀測和遙感衛星(LCROSS)的兩次撞擊目的,是希望通過真實的“觸碰”獲得月球表面存在水的證據,這將為人類對月球以及更遙遠太空的探索鋪平道路。月球坑觀測和感測衛星如何撞月
月球坑觀測和感測衛星實際上由兩部分組成:守望者飛船和半人馬座火箭(即“宇宙神-5”火箭的第二級),前者較為智慧型,但質量稍小,因此其撞擊力也相對較小。

歷史

NASA於4年前也曾進行類似研究,利用宇宙飛船撞擊“Tempel 1”彗星,探索彗星表層下的物質。但LCROSS比之前的任務更大規模、更複雜和更重要。NASA數以百計的科學家和工程師將密切觀察這次任務,預計在數據傳回地球1小時內,便可知道月球是否隱藏了水分。NASA並會透過兩部精密的太空望遠鏡,向外界直播撞月過程,讓民眾有機會實時見證這歷史時刻。

效果

直播不見飛塵火光  執行撞月任務的美國“勘查月球隕石坑及感測衛星”(LCROSS),由一枚重2270公斤的火箭和一艘700公斤重的太空船組成,火箭部分昨晚先以相當於1.5噸黃色炸藥的威力“炸月”,安裝了拍攝鏡頭的太空船,則會在4分鐘後再撞。總署曾稱,火箭撞擊時會揚起約10公里高的塵土,產生持續約30秒的閃光畫面,但直播期間卻沒出現。觀看直播的太空愛好者馬洪(Jim Mahon)直言結局“反高潮”,令人失望:“我本以為會看到有閃光或是火焰閃爍”。
總署則強調儀器運作正常,撞月項目科學家科拉普雷特(Anthony Colaprete)表示無法立即做出撞擊點是否有水的判斷,恐需數天來評估數據。北京大學地球與空間科學學院教授焦維新對本報表示,今次撞月行動若能找到水,將是人類首次直接證明月球有水,“解開了困擾科學家近半世紀的疑團”;但即使沒有找到水,也不能完全排除月球一定無水,只可能是撞擊點不準確。
“月水”提煉成本高
焦維新說,此前美國和印度的飛船已通過遙感方式,探測到月球土壤(月壤)上存在含量非常少的水,但因水量少、提煉成本高,所以對太空基地飲用水幾乎沒有幫助。焦教授說,月球水和地球水不大一樣,大部分不是“土生土長”,而是由彗星撞擊月球產生,“撞擊產生巨大熱量,即水蒸氣,不會揮發,而是在南極區約-200℃的環境中凝結”。但混合了石塊的“髒冰”若要達到飲用標準,必須經特別蒸餾處理。至於維持一個太空基地用水需要多少水量,焦教授說:“這要通過基地人數、逗留天數來計算,並要將循環利用的安排考慮在內”。
焦教授表示,人類早前已探測到月球南極地區隕石坑氫含量較高,科學家今次可以同時分析當地的氫元素究竟是以何種方式存在:純粹的氫、水分子、抑或碳氫化合物。他補充說,撞擊將可判斷碎片中是否還有氦等其他成分,將對研究月球起源、演變歷史有重要意義。

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