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全身披挂 日本“女神”九天揽月(长江商报)

已有 1766 次阅读 2008-1-7 05:12 |个人分类:时空与重力场

全身披挂 日本“女神”九天揽月

http://www.sina.com.cn 2007年09月15日05:15 长江商报

  携带14种尖端“武器”,肩负多项重要使命,苦等4年终升空,将绕月飞行一年

  东京时间14日10时31分(北京时间同日9时31分),日本“月亮女神”绕月探测卫星搭乘H2A-13火箭,在橙色的烈焰中从日本种子岛宇宙中心顺利升空,踏上探月之旅,正式开启了自美国“阿波罗计划”以来世界最大的探月计划。“月亮女神”将在1年的绕月飞行中以前所未有的精度对月球进行全面观测,并为日本下一步的载人登月行动铺路。

  连日来的大风和阵雨让身处种子岛宇宙中心的每个人都对“月亮女神”能否按期发射心里没底。当地在13日近午夜时还是大雨倾盆,幸好在14日早晨9时左右转晴。

  10时31分,运载“月亮女神”的火箭自动点火,火箭离开大崎发射场后,朝着东南方向的太平洋上空飞去。记者所处的新闻中心距发射场约3.6公里,但站在露台上,仍可以感到楼板在微微震动。

  在升空45分34秒后,火箭把卫星送入转移轨道并与其分离,此后卫星围绕地球运行两圈。在这一过程中,“月亮女神”会打开

太阳能电池翼和高增益天线,并调整轨道以飞往月球。

  据日本宇宙航空研究开发机构介绍,“月亮女神”会在升空后大约第35天进入距月球表面100公里、飞越月球两极的圆形观测轨道。

  日本于1998年启动“月亮女神”计划,并由此将一系列探月计划逐步提上日程。日本宇宙航空研究开发机构2005年3月制定的远景目标指出,日本计划此后10年内发射可登月的无人探测器,争取20年后能在月球表面建立无人驻守的探测基地。

  她是日本民间传说中美丽的月亮公主

  “月亮女神”是日本绕月探测卫星的英文名称的意译,它在日本还有一个昵称——“辉夜”。这个名字取自“辉夜姬”,她是日本家喻户晓的民间传说中美丽的月亮公主。

  “辉夜姬”是日本古老传说《竹取物语》中的主人公,她是在月亮上诞生,尔后落入凡间的美貌女孩。传说中,一位伐竹子的老翁在竹子芯里发现了一个9厘米高的可爱女孩,便把她带回家去抚养。3个月后女孩就长成妙龄少女,美貌举世无双。老翁请人给她取名,于是女孩拥有了“辉夜姬”这个名字。

  世间的男子都梦想让“辉夜姬”做自己的妻子,许多公子王孙终日在老翁家周围徘徊。当包括皇子在内的5名贵族向“辉夜姬”求婚时,她聪明地提出嫁给能找到她喜爱但却难以获得的宝物的人,这些求婚者都没能如愿。最后登场的皇帝想凭借权势强娶“辉夜姬”,也以失败告终。“辉夜姬”在中秋之夜迎来了月宫使者,回到她本该属于的月球。

  对日本人来说,“辉夜姬”是他们从孩童时代就熟识的人物形象。沉静、机智、蔑视权贵的月亮公主告诉孩童们什么是美、丑、虚幻和永生。

  日本宇宙航空研究开发机构于2007年4月11日至5月11日公开征集绕月卫星的昵称,在应征的2256份提议中,有1701份建议卫星的昵称使用“辉夜”。

  一名50多岁的男性在提议理由中写道:提起日本有关月亮的传说,人们首先想到“辉夜姬”,人们常仰望月亮憧憬梦想,而绕月卫星“辉夜”正像“辉夜姬”一样,凝聚了科研人员探索宇宙的梦想。

  寻找解开月亮诞生之谜的钥匙

  “月亮女神”探测卫星此行任务不少,其中最主要的任务包括:为判断月球上是否曾经存在岩浆海洋寻找确切证据;分析月球的磁场状态;为月球上是否存在水寻找答案等。

  岩浆海洋掌握着解开月亮诞生之谜的钥匙,如果岩浆海洋的存在得到确认,那么“巨型冲击假说”将成为最有力的月亮起源说。这种假说认为地球诞生后不久,一个火星般大小的天体擦碰了地球,产生的碎片聚集在地球周围形成了月球。由于碰撞产生巨大的热能,地球和刚刚诞生的月球大幅升温,两者的表面都被岩浆覆盖。

  如果“月亮女神”的观测确认月球上存在过岩浆海洋,这将成为“巨型冲击假说”的新证据。其他月球起源的假说,比如地球依靠其引力,捕获飞来的天体,使它变成卫星的“捕获说”,抑或是“地月同源说”、“地球分裂说”都无法解释造成岩浆海洋的巨大热量源。

  探究月球诞生初期是否存在磁场

  月球的磁场也是有待研究的谜团。地球磁场具有明确的南北两极,而现在的月球没有类似的磁场。地球之所以有这样的磁场,是因为地球的中心是铁等构成的核。然而,美国阿波罗飞船带回的岩石有微弱的磁场,难道这意味着月球过去也拥有足以产生磁场的铁核吗?寻找这个问题的答案该轮到“月亮女神”上的月球磁力计登场了。

  “月亮女神”携带的这个仪器能观测到比地球磁场强度十万分之一还微弱的磁场,根据观测结果,40亿年前月球是否存在磁场等课题的相关研究有望取得新进展。如果证实月球整个表面都残留有微弱的磁场,那么月球诞生初期拥有熔融的铁核也就不难推论了。

  为月球上是否有水寻找答案

  “月亮女神”还要为月球上是否存在水寻找答案。如果真有水存在,那么水中氢元素被激发出的伽马射线就会被这颗卫星上的伽马射线分光计捕捉到。此外,“月亮女神”在为期一年的观测生涯中还将研究历史上月球火山活动的痕迹,测定月球的重力场,研究月球的等离子环境及月面以下的演化等。

  14种武器“全身披挂”

  日本“月亮女神”绕月探测卫星14日开始它的探月之旅,探测卫星搭载了14种高精度仪器,这在探月卫星中可谓“全身披挂”,它们将对月球的构成及其形成历史等进行精确探测。其中有些仪器的探测精确度是以往同类仪器的10倍乃至100倍。

  ●荧光X射线分光计:可判定月球表面组成元素的种类和数量。

  ●伽马射线分光计:可确定铀等放射性元素在月球的分布情况。

  ●多频带成像仪:用于研究月球表面岩石的分布。

  ●光谱剖面仪:可详细分析出月球表面岩石的种类。

  ●地形照相机:用来拍摄高分辨率的月球表面立体图像。

  ●月球雷达测深器:探测月球表层以下2公里到5公里的构造。

  ●激光高度计:测量月球表面的地形,绘制高精度地图。

  ●月球磁力计:能够探测到比地球磁场强度的十万分之一还微弱的磁场,用于研究月球磁场的成因等。

  ●带电粒子频谱仪:通过捕捉月球周围的宇宙射线,研究月球上的火山活动。

  ●等离子观测装置:用于研究月球的等离子环境。

  ●中继卫星:“月亮女神”携有一颗长、宽各1米、高0.65米、质量45公斤的子卫星。子卫星主要用于探索月球电离层。

  ●高层大气等离子成像仪:该成像仪由两架望远镜和承载它们的万向架构成,可执行对地球的等离子层进行摄像等任务。

  ●甚长基线干涉测量电波源:借助“甚长基线干涉测量法”,追踪子卫星发射的电波,判断子卫星的确切轨道,研究月球表面重力场的分布。

  ●高清晰度影像拍摄系统:用于拍摄地球从月球的“地平线”升起的“地出”景观和月球表面的环形山。

  声音

  “月亮女神”为科学、开发而来

  ——访日本宇宙航空研究开发机构专家岩田隆浩博士

  日本“月亮女神”绕月探测卫星在几度推迟行程后,14日踏上了探月之路。日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究总部的岩田隆浩博士接受新华社记者采访时表示,发射“月亮女神”探月卫星是为了探索宇宙科学,为将来着陆探月作准备。

  岩田隆浩说,新一轮探月热潮已经开始,“在一些民众看来,这其中似乎有竞争,但我们科学工作者不认为这是竞争”。他指出,获得有用的探测数据,在互信的基础上彼此交换这些数据,是非常好的事情,“我们科学工作者始终抱着研究月球和地球科学的心愿开展工作”。

  岩田隆浩说,“月亮女神”此行最大的目的是科学观测,考察月球的起源和演化。当然,它的另一个作用是获得大量观测数据,为将来着陆探月作准备,具体来说就是研究月球上有哪些矿物和元素,为今后寻找可利用的资源提供基础数据。

  关于发射期为何选在9月中旬,岩田隆浩表示,日本航天发射的季节是固定的,因为种子岛是渔业发达的地方,发射必须选择对渔业尽可能没有影响的季节。所以,发射的机会大致集中在1月至2月和7月至9月。

  从发射窗口角度考虑,由于种子岛所处的地理位置,一个月内“月亮女神”能够进入绕月轨道的窗口期只有1周多一点的时间,比如9月份是13日到21日,如果到21日还不能发射,那么只能等到来年了。岩田隆浩说:“‘月亮女神’最初定于2003年升空,由于受到之前火箭发射失败等因素的影响,一直延误到现在。我们科学工作者已经苦苦等了4年,都希望尽早发射。”

  对于中国准备发射的“嫦娥一号”月球探测卫星,岩田隆浩说:“‘嫦娥’是‘月亮女神’志同道合的伙伴,我们对此满怀期待。”

  专家点评

  中国空间技术研究专家庞之浩:

  探月非易事 探者皆受益

  日本探月卫星“月亮女神”在种子岛腾起的烟雾中飞身赶赴月球。与其“前辈”相比,“月亮女神”有什么探月新手段?这颗卫星可能会遇到哪些挑战?近年来的探月热潮因何而起?对此中国空间技术研究专家庞之浩给予了一一解答。

  “全身披挂”

  庞之浩指出,“月亮女神”在飞入环绕月球的轨道后,其主卫星会先后释放两颗子卫星,后者将分别在月球朝向地球的一面和背面,探测月球的重力场分布和月球表层结构,这种方式有一定的创新性。主卫星的环月轨道距月面很近,约100公里,这有利于显著提高探测分辨率。

  “月亮女神”携有14台探测仪,这在探月卫星中可谓“全身披挂”,从理论上说,它可以承担绘图、拍照、测量等“前辈”卫星的所有探月任务。

  “月亮女神”属于绕月卫星,还无法像美国、苏联的部分探测器一样在月球着陆,目前它也不准备像去年欧洲航天局SMART-1探测器那样,在“退休”时以撞月方式为科研发挥余热。

  难度不小

  探月对远距离测量技术、热控技术、轨道设计等的要求很高。如何在向阳、背阴时或出现月食后保证探月卫星的正常温度;如何使卫星适时、准确地变轨;怎样使其在工作时始终将探测仪对准月球,把通信天线对准地球,让太阳能电池翼朝向太阳;这都是不易解决但事关探月成败的技术难题。

  庞之浩认为,对于“月球女神”来说,它在距月面很低的轨道上飞行固然能更清楚地端详月球,但这对其轨道维持来说是个挑战,而且可能影响遥感器观测月球的幅宽。

  “日本过去的航天器还有系统集成能力、可靠性不高的问题”,庞之浩指出,曾有一些探测器的各项性能指标都很高,但入轨后往往因太阳风等外部影响或内部意外损坏而发生故障,克服这些问题还需不断实践。

  各国受益

  月球没有大气,磁场微弱,内含矿藏,引力只及地球的六分之一。庞之浩指出,这样的条件使月球成为建造高真空微重力实验室、太空天文台的理想场所。对月球矿物和水冰的研究,有望就地取材研制火箭燃料,使宇航员更便捷地飞赴火星甚至其他天体。

  专家们还设想在月面大面积铺设太阳能电池板,积蓄电能;提取月壤中的宝贵元素,就地生产核电。而美国“阿波罗计划”的探月技术曾对该国信息、材料、控制技术影响巨大,约有3千个探月技术项目转为民用。

  在远去了美苏竞赛的余音后,不少国家经过理性思考都看到了探月的重要意义。因此,近些年来探月逐步升温乃水到渠成之事。

  据庞之浩介绍,考察月球的方式有探月、登月和驻月,探月又分为绕、落、回三阶段。目前,除美国、俄罗斯外,其他相关国家都在为成功绕月不懈努力。

  背景

  屡败屡战日本探月路一波三折

  在过去的岁月里,日本的探月计划经历了一次又一次失败,从这个意义上说, 本次的“月亮女神”发射实有点“卷土重来”的味道。

  此外,日本科学家也希望能够借助这个探测器的成功发射,在月球探索领域走在中国和印度的前面。

  日本向月球发射的第一个探测器是1990年初升空的人造卫星“飞天”。1991年,日本的“月球-A”探月计划启动,但这一计划在执行过程中遭遇了种种困难。

  日本原打算让“月球-A”探测器携带两个穿透式着陆器升空。在接近月球后,“月球-A”将着陆器发射出去,撞入月球内部,以便分析月球内部构造等。“月球-A”探测器的开发任务在1996年结束,而着陆器的研制工作却陷入困境。如何让着陆器经受住撞击月球表面时的剧烈冲击,长期没能得到解决。

  在计划6次延期后,合格的着陆器终于问世。而此时,在仓库中沉睡了10多年的“月球-A”探测器已经严重老化,不能再用于发射。日本有关部门不得不在今年1月放弃了“月球-A”计划。

  本次的“月亮女神”计划于1998年启动,它被日本宇宙航空研究开发机构寄予厚望。该机构认为,在探月过程中获得尖端技术成果,对于日本确保在国际社会中的地位是不可缺少的。日本希望,通过实施“月亮女神”计划获得月球表面物质分布和内部构造的详细数据,为下一步的月球探测打下基础。

  继“月亮女神”之后,日本的一系列探月计划逐步提上议事日程。宇宙航空研究开发机构2005年提出的远景目标指出,日本计划10年内发射登陆月球的无人探测器,争取20年后能在月球表面建立无人探测基地。

  在2006年度的预算中,日本政府对航天业的投资实现了7年来的首次增长,同时,日本已经确定航天技术为国家的基干技术。这样的姿态表明,日本对航天的重视程度正在不断增加。

  本版均据新华社



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