欧洲人的探月情结

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月球是地球唯一的天然卫星，也是地球轨道之外人类最容易涉足的一个去处。突然间，重返月球的呼声高涨，人人都想上月球，可问题是到月球上干什么？

100个人会有100个想法。对于追求“小资”情调的年轻人来说，最风光的事也许是到月球饭店度周末；对于追求高额利润的商人来说，未来最适合淘金的地方应该是月球；对于科学家来说，最佳的科研场所 便是月球。

当我们聚焦月球时，我们会发现，人类并未经营好这块家门口的“自留地”，虽然人类已登上了月球，但留下了太多悬念。长期以来，月球甚至没有火星热，当一个个探测器飞向火星之际，我们是不是应该留意一下月球，也许月球是下一个热点。

对地球来说，月亮是离得最近的外星体，它也因此成了行星科学家们心目中的“无价之宝”。几百万年来，它那形成于远古时期的表层基本上还是原封不动，因而对人类研究太阳系早期的秘密十分有利。

欧洲空间局正在摩拳擦掌，要填补人类在这方面留下的空白。

欧空局此前还从未发射过专门用于研究月球和地球起源的探测器，但它并非没动过这方面的念头。该局曾制订过几项雄心勃勃的探月行动计划，例如“月球轨道观测台”(MORO)计划和“欧月”2000计划，其中既包括轨道器，也有着陆器。科学界曾对这些计划进行了细致的研究和论证，给予了大力支持。不幸的是，这些计划顶多只进展到设计阶段就没了下文。在人类踏进新千年的今天，欧空局正试图重整旗鼓，在其“地平线”2000和SMART-1计划下向月球发起新一轮冲击。

小巧玲珑

SMART是英文“小型先进技术研究任务”计划的缩写，而SMART-1则是该计划下的首颗探测器。欧空局设立SMART计划的目的是要对某些可能会在今后该局一些重点空间科学探测计划中派上用场的尖端技术进行飞行试验。SMART-1可谓名副其实。它很小，重350千克(包括15千克的有效载荷)。项目的预算也不高，仅为2800万欧元。

别看个头儿不大，但这颗卫星的“功夫”却不浅。它采用了很多先进的航天新技术，将试验通信、航天器跟踪和激光链路遥测系统等方面的一些新方法。它定于2002年底作为搭载有效载荷由阿里安5火箭发射升空。在巡航飞行一年多之后，它将在环月轨道上“定居”约6个月。到达目的地后，SMART-1将运行在一条大椭圆轨道上(近月点约300千米，远月点约10000千米)。如果能剩下足够的燃料用于机动，它的远月点还可能降得更低。

SMART-1在飞向月球过程中将使用一种新型的氙离子电推进系统。它与欧空局最近批准研制的“贝皮・科伦布”水星探测器拟采用的电推进系统相似，这项推进技术被认为是未来行星际航天飞行的希望所在。在这之前美国航宇局已在其“深空”1号探测器(1998年10月发射)上对电推进方案进行了试验。由于地球附近引力环境恶劣和卫星加速缓慢，SMART-1要经过约15个月的漫长旅行才能到达月球。

诊断仪器

在SMART-1探测器总共15千克有效载荷中，自然要设一些仪器来监视上述离子发动机在整个飞行过程中的性能表现。这些仪器构成了“电推进诊断组件”(EPDP)。它包括一套复杂的传感器。除监视推力器的工作性能外，这些传感器还将检查氙推进剂是否会产生污染或泄漏。

第二套仪器称为“星上电势、电子与尘埃试验仪”。它将探测等离子体和带电粒子，从而将有助于了解卫星本身和星际空间环境的情况。该仪器还将帮助监视推进系统性能，并有助于研究太阳风与地球和月球间的相互作用。而更为重要的是，它将为时下的热门话题――“空间天气”提供更多的数据资料。

除上述主要用于诊断的仪器外，SMART-1还将携带3台先进的遥感设备，可在到达月球后派上用场。这3台仪器分别是一台X射线荧光光谱仪、一台红外光谱仪和一台微型CCD相机。

未解之谜

月球表面有闪光或称“荧光”现象，这是月球元素吸收并重新放射太阳X射线的结果。根据每种元素的原子结构，太阳辐射将与月球上的元素发生不同的相互作用。之后，这些辐射会带着该原子结构的“印记”重新放射出来。在某一X射线能量水平上的信号越强，以这种特定能量水平辐射的元素的丰度也就越高。因此，通过观察月球某一区域X射线发出荧光的方式，我们就可以描绘出该地区的元素分布情况。在正常阳光照射条件下，X射线荧光光谱仪将能探测到铁、锰、铝和硅；而在太阳耀斑发生后，因太阳辐射增强，它还可以探测到钙和钛等更多的元素。

科学家们非常渴望得到这方面的观测数据。仅以锰为例，它的全球分布情况，将为月球起源和月壳早期演化理论提供重要依据。关于月球的成因，目前最流行的理论是月球产生于早期的地球与一颗火星大小的星体的猛烈冲撞。它是由碰撞溅射出的物质形成的，最初被遍布全球的熔融岩浆海洋所覆盖。随着时间的推移，熔岩逐渐分层，较轻的物质浮到面上，并固化成明亮的高地月壳，而较重的物质则沉到月球深处，随后喷发成玄武岩，形成了月面上暗淡的月海。

如果上述理论是正确的，那么月壳的大致成分应与地球的上地幔成分相似(该理论认为形成月球的物质就来自上地幔)。阿波罗登月航天员从月球上采集的样品中所含的高熔点金属(含有氧元素的矿物)量多于在上地幔中发现的含量，这用碰撞假说可能不好解释。但需要注意的一点是，阿波罗飞船带回的样品只来自月球非常小的一部分地区。它们全都来自月球近地一面的赤道地区。X射线光谱仪对月球全球关键元素的测绘将有助于深化对月壳主要化学成分的认识，从而回答自阿波罗计划以来一直悬而未决的问题。

SMART-1上的红外光谱仪将在近红外波长对月球进行观测，以研究在地幔中发现的某些最普遍的成岩物质在月球上的分布。这项研究的关键在于掌握橄榄岩(富含铁和锰)矿物的分布。橄榄岩在地幔中分布很广，科学家因此认为它在月壳下层和月幔中也会广泛存在。不巧的是，另一种称作辉石岩的富铁矿物有可能会在紫外线和可见波长上遮盖住橄榄岩的特征。

最吸引该探测器的是迄今太阳系中已知的最大的盆地――月球南极的埃特肯盆地。它是一个直径2500千米、深12千米的巨洞，其底部可能已深达月幔物质之内。SMART-1的轨道将使其在观测该盆地时有一个极佳的视角。通过射线光谱仪来观测关键元素的分布，红外光谱仪来搜寻月幔中富含的橄榄岩。再通过可放在手掌心里的ccD相机把两台仪器获得的光学数据和地质数据结合起来，形成立体图像。这将使我们对该巨型盆地有一个前所未有的认识，从而改善科学家们目前对月球形成及早期演化的观念。

SMART-1的探月任务将持续6个月左右，从而可以对永远处在阳光下或终年不见阳光的极区进行更广泛的观测。这对于掌握极区“冰窖”的位置和掌握太阳能供应情况都是非常重要的。了解阳光照射情况对于未来月球漫游车和人类登月都有重要意义。

阿波罗时代后，人类对月球变得冷漠了。很多人有这样一种印象，即月亮不过是太空中的一团熔渣。事实呢?请看后面的“月球的未来”。