印度月船2号将飞行约7周才到达月球

2019年07月25日 08:26 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

印度的“月船2号”(Chandrayaan-2)任务目前正在前往月球的路上。该探测器由印度空间研究组织(ISRO)研制,是继月船1号之后的第二个月球探测器。它的前方道路漫长:要到9月初,其月球车和着陆器才能抵达月球表面。在50年前的阿波罗登月计划中我们可以看到,登陆月球并不一定需要7周的时间。但是,月船2号的着陆器和漫游车原本预定在任务控制中心当地时间9月7日着陆,这还是发射推迟之前将近一周时的计划。

这张印度空间研究组织的图表显示了2019年7月至9月期间,“月船2号”飞船飞往月球时的飞行概况。月船2号将需要大约7周的时间到达月球

月船2号将沿着缓慢而迂回的路线抵达月球,这反映了印度发射所用的“地球同步卫星运载火箭3型号”(Geosynchronous Satellite Launch Vehicle Mark-III)火箭的强大推力。这枚火箭所携带的助推器并不如驱动阿波罗计划的土星5号运载火箭那么大,但这并不奇怪,因为土星5号是有史以来最大的火箭。阿波罗任务也被设计用来搭载宇航员,而月船2号只是一个较小的无人探测器。

因此,月船2号计划在进入月球轨道之前先绕地球运行一段时间。在7月14日发射推迟后,负责此次任务的印度空间研究组织工程师们调整了任务时间表,以确保着陆计划不会受到严重影响。

防止着陆时间偏差过大是很重要的,因为着陆器和月球车的设计无法承受月球夜晚的严寒。月球上的一晚持续354小时,相当于地球上的两周。

根据此次任务的新计划,月船2号将在地球轨道上运行23天,并在环绕地球的椭圆轨道一侧逐渐升高高度。然后,在8月中旬,月球2号将把转向月球,完成一系列操作后离开地球轨道,开始绕月飞行。

据印度媒体报道,为了适应发射延迟,月船2号绕月飞行的时间将比之前计划的要少。在9月的第一个星期,月船2号轨道器将释放其维克拉姆(Vikram)着陆器,后者将下降到月球表面,预计着陆的时间将比任务原定时间表稍晚一些。如果一切顺利,着陆器将在几个小时后部署一个名为“普拉刚”(Pragyan,梵语中意为“智慧”)的月球车。

维克拉姆着陆器将在月球南极附近着陆。月球南极是科学家特别感兴趣的地方,因为那里处于永久阴影中,在陨石坑中可能储存着水冰。着陆器和月球车上的几个有效载荷被设计用来绘制和分析这些水冰。

如果月船2号的飞行和着陆一切顺利,那么印度将成为第一个到达月球南极的国家,也是继苏联、美国和中国之后第4个成功实现月球软着陆的国家。

发射准备期间的月船2号轨道器(底部)和维克拉姆着陆器(顶部有腿的部分)

任务简介

发射月船2号的火箭被称为地球同步卫星运载火箭3型号,这是一枚三级火箭,号称印度最强大的发射器。据印度空间研究组织称,火箭将发射并最终将月船2号送入所谓的地球停泊轨道。这是环绕地球的一个稳定的轨道,允许任务控制人员检查月船2号轨道器和着陆器,并确保一切正常。

从那里,月船2号将被放置在月球转移轨道上,这是它前往月球的路径。到达月球附近时,月船2号将再次点燃推进器,进入月球轨道,然后在多次绕月飞行中逐渐靠近月球,直到抵达离月表100公里的圆形轨道。随后,重约2400千克的轨道器和1500千克的着陆器将开始各自的任务。

月船2号的维克拉姆着陆器将在月球南极附近着陆

印度空间研究组织称,着陆当天,着陆器将与轨道器分离,然后进行一系列复杂的操作。着陆器被称为维克拉姆(Vikram),以印度太空计划创始人维克拉姆•萨拉巴伊(Vikram Sarabhai)的名字命名。在进入正确的轨道后,维克拉姆着陆器将在月球南纬约70度的两个陨石坑之间着陆,两个陨石坑分别被称为“曼奇尼C”(Manzinus C)和“辛普路斯N”(Simpelius N)。

维克拉姆着陆器的下一步行动将是部署27千克重的Pragyan月球车。Pragyan的设计行程可达0.5公里,能持续运行约一个月球日,相当于14个地球日。

Pragyan月球车将把它采集的科学数据发回维克拉姆着陆器,后者可以与轨道器通信,也可以直接与印度深空网络通信。即使在月球车停止运行后,轨道飞行器预计仍将继续工作大约一年时间。

科学仪器

月船2号将把月船1号在10年前完成的科学研究继续向前推进。印度空间研究组织表示,他们希望通过对月球地形、矿物学等方面的研究,获得更多关于月球起源和演化的信息。

印度空间研究组织的官员说:“我们还将探索月船1号的发现,比如月球上存在的水分子,以及具有独特化学成分的新岩石类型。”

根据印度空间研究组织网站上的信息,月船2号包括以下仪器。

月船2号的轨道器配备了两个相机:地形测绘相机和轨道器高分辨率相机(OHRC)。二者将提供详细的月球表面地图。在着陆器分离之前,OHRC还将通过寻找陨石坑或巨石来帮助其安全抵达月球表面。

有关月球成分的信息将通过两个光谱仪获得,分别是大面积软X射线光谱仪(CLASS)和红外光谱仪。一个合成孔径雷达将扫描水冰,并估计土壤(风化层)的厚度。轨道器还配备了观测太阳X射线和月球稀薄大气层(或外逸层)的仪器。

2019年7月22日,印度发射了月船2号任务。该任务由着陆器、月球车和轨道器三部分组成

维克拉姆着陆器上有三个主要的仪器:

•月球边界超灵敏电离层和大气射电解析仪(Radio Anatomy of Moon Bound Hypersensitive ionosphere and Atmosphere,简称RAMBHA)将研究月球表面附近电子的温度密度。该仪器还将研究在不同的太阳条件下,月球表面附近的等离子体或过热气体是如何变化的。

•钱德拉表面热物理实验(Chandra‘s Surface Thermo-physical Experiment,简称CHASTE)将详细研究月球表面,包括了解温度如何随深度变化,以及月表如何导热。该仪器包括一个热探头(由传感器和加热器组成),将被放置在10厘米深的风化层中。

•月球地震活动仪器(Instrument for Lunar Seismic Activity,简称ILSA)将监听月球地震。印度空间研究组织称,该地震仪的设计目的是“探测由月球地震引起的微小月面位移、速度或加速度”。

与此同时,Pragyan月球车也装备了两个仪器:

•阿尔法粒子X射线光谱仪(Alpha Particle X-Ray Spectrometer,简称APXS)将探测着陆地点周围的元素组成。该仪器用X射线(或阿尔法粒子)轰击月球表面,然后检测结果。它能够识别出构成月球岩石的已知元素,如钠、镁和铝等,还能探测锶、锆等微量元素。

•激光诱导击穿光谱仪(Laser Induced Breakdown Spectroscope,简称LIBS)也用于搜寻元素,但更多的是通过丰度来寻找。印度空间研究组织称,该仪器可以在不同位置发射高能激光脉冲,并通过分析衰变等离子体发出的辐射来实现任务目标。

印度空间研究组织表示,此次任务还包括美国国家航空航天局(NASA)一个小型的激光反射器阵列,其目的是“了解地球-月球系统的动力学,并从中获得月球内部的线索”。就像过去几十年在月球着陆的阿波罗任务,以及苏联的“月面步行者”任务(Lunokhod mission)一样,这个阵列将允许科学家从地球向反射器发射激光,再由反射器将把信号反射回地球,然后他们将通过测量激光返回时的色散及返回时间来获取科学数据。

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