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人類為何對月球南極如此著迷

(資料圖片)

記者 趙漢斌 通訊員 毛祺穎

俄羅斯國家航天集團(tuán)8月20日發(fā)布消息稱，其發(fā)射的“月球-25”號探測器偏離預(yù)定軌道，與月球表面相撞后失聯(lián)，任務(wù)以失敗告終。按照原定計劃，“月球-25”號將在月球南極的博古斯拉夫斯基隕石坑附近軟著陸。

正當(dāng)人們認(rèn)為登陸月球南極無望時，事情很快出現(xiàn)“反轉(zhuǎn)”。8月23日，印度發(fā)射的“月船3號”探測器在月球南極實(shí)現(xiàn)軟著陸，并于24日釋放“普拉吉安”月球車，踏足月球表面，開啟14天的科考。印度也因此成為首個實(shí)現(xiàn)探測器在月球南極著陸的國家。

俄羅斯國家航天集團(tuán)似乎不甘失敗，其總裁尤里·鮑里索夫8月25日呼吁，要從“月球-25”號探測器任務(wù)中吸取教訓(xùn)，繼續(xù)開展探月計劃，并計劃在2025年—2026年再次向月球南極發(fā)射探測器。

一時間，月球及其南極區(qū)域成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。登陸月球南極有哪些意義和難點(diǎn)？科技日報記者就此采訪了中國科學(xué)院云南天文臺相關(guān)專家。

探索月球南極風(fēng)險巨大

自古以來，人們就對夜空中的月亮充滿好奇與向往。近代以來，月球成為人類深空探索的重點(diǎn)目標(biāo)，同時也是人類目前所涉足的最遠(yuǎn)天體。根據(jù)2018年云南天文臺李語強(qiáng)等人在國內(nèi)首次成功對月球進(jìn)行激光測距獲得的數(shù)據(jù)，地月距離為385823.433千米—387119.600千米。

“月球地形十分復(fù)雜，表面布滿了大大小小的隕石坑，這使得月球探測器著陸風(fēng)險巨大。目前世界上主要航天大國相繼開展了100多次月球探測活動，但成功率僅為百分之五十左右。”云南天文臺研究員李語強(qiáng)說。

在我國嫦娥四號登陸月球以前，人類的探月活動主要針對的是面向地球的月球表面。2019年1月，在“鵲橋”中繼星的幫助下，嫦娥四號實(shí)現(xiàn)了首次在月球背面著陸，并對月背展開了科學(xué)探索，但人類對月球兩極的探索基本處于空白。

“探索月球南極風(fēng)險巨大，主要原因在于月球南極地形復(fù)雜，有巨石和巨大的隕石坑。復(fù)雜的地形使得高速飛行的航天器在指定區(qū)域平穩(wěn)著陸十分困難，稍有誤差，還可能進(jìn)入全年無光照、溫度極低的永久陰影區(qū)。”李語強(qiáng)說。

或?yàn)樯羁仗綔y提供資源

當(dāng)前，世界主要航天大國月球探測活動的重點(diǎn)都指向了月球南極。對航天器著陸充滿風(fēng)險與巨大挑戰(zhàn)的月球南極，究竟有哪些魔力？

美國國家航空航天局在軌14年的月球勘測軌道飛行器收集到的數(shù)據(jù)表明，月球一些永久被陰影所籠罩的環(huán)形山中可能存在著水冰，印度“月船1號”探測器載荷更是探測到了固態(tài)水冰的近紅外吸收光譜，直接證明了月球上含有水冰。據(jù)俄衛(wèi)星通訊社報道，隕落的“月球-25”號的主要任務(wù)之一便是在月球南極地區(qū)確認(rèn)水存在的可能性。“我們的首要任務(wù)是在月球上找到水，希望這種水能以冰的形式保存在太陽從未照射的極地隕石坑底部，或者至少找到水的痕跡。”俄羅斯科學(xué)家艾斯蒙特稱。

“月球南極附近存在很深的隕石撞擊坑，相較于月球的其他區(qū)域，月球南極擁有最大并且最集中的永久陰影區(qū)，這使得大量撞擊坑常年不受日照。”云南天文臺助理研究員楊永章介紹，根據(jù)目前的理論研究，這些撞擊坑內(nèi)極有可能富集大量水冰。研究這些水冰，有助于科學(xué)家追溯到早期太陽系的氫和其他揮發(fā)物的化石記錄。

如果月球南極存在大量水冰，其不僅可用于飲用和制造氧氣，還可以制備火箭所需的氫燃料。相比從地球裝載大量燃料發(fā)射火箭，在月球上就地獲取能源，有助于人類更有效地進(jìn)行針對火星和小行星等天體的探測。

“除了水冰資源以外，月球南極位于一個巨大隕石撞擊坑的邊緣。”云南天文臺在讀博士研究生黃凱告訴記者，這個隕石坑直徑達(dá)2500千米，深度達(dá)8千米，是太陽系內(nèi)最古老的地貌之一，可為探索太陽系早期演化提供重要線索。同時，月球南極還存在著與地球相似的極晝現(xiàn)象，極晝期間可能出現(xiàn)長期連續(xù)的光照，更有利于探測器長時間開展工作。

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未來“嫦娥”的奔月之路

未來五年，我國將繼續(xù)實(shí)施月球探測工程。探月工程四期目前已經(jīng)獲得國家立項(xiàng)批復(fù)，未來包含嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號任務(wù)。嫦娥六號計劃于2024年前后發(fā)射，嫦娥七號計劃于2026年前后發(fā)射，嫦娥八號任務(wù)目前處于方案深化論證階段，準(zhǔn)備在2028年前后實(shí)施發(fā)射。

“我們還計劃以月球?yàn)橹饕兀⒓瘮?shù)據(jù)中繼、導(dǎo)航、遙感于一體的月球互聯(lián)網(wǎng)。”中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁表示，這些形成一體化后，可以對月球上的一些資源和探測器實(shí)行有效管理。

月球探測僅僅是我國深空探測計劃的第一步發(fā)展目標(biāo)。吳偉仁介紹，開展月球探測工程將為我國更大范圍深空探測進(jìn)行技術(shù)上的準(zhǔn)備與驗(yàn)證。

“我們與相關(guān)國家聯(lián)合發(fā)起了國際月球科研站計劃，并歡迎國際伙伴參與合作。”吳偉仁說，未來，國際月球科研站或?qū)⒆鳛轱w向太陽系或者更遠(yuǎn)深空的深空探測中轉(zhuǎn)站。

此外，我國還將在探月領(lǐng)域深入開展國際交流合作。嫦娥六號任務(wù)和小行星探測任務(wù)將提供搭載平臺和載荷資源的機(jī)會，致力于與更多國家，一同讓航天探索和航天科技成果為創(chuàng)造人類美好未來貢獻(xiàn)力量。