[科普中国]-月球勘探者探测器

概况

“月球勘探者”（Lunar Prospector）是NASA“发展计划”的第3个探测器，于1998年1月7日用雅典娜2号运载火箭在美国卡纳维拉尔角发射场发射升空。任务目标是对月球进行1年的轨道观测，绘制月球成分和引力分布图。探测器总成本为0.62亿美元，其中研制费0.34亿，发射费0.25亿，操作费400万美元。2

1998年1月11日，探测器进入绕月轨道，初始轨道参数为92km/153km；经过4天航行到达月球附近，1月15日，探测器进入99km/100km、倾角90°的环月近圆轨道；沿12小时周期的初期轨道与3.5小时周期的转换轨道飞行后，1月16日起作绕月勘探，开始拍摄月球图像。这是NASA在阿波罗计划结束25年以来首次重要的勘探月球行动。4

同年12月，探测器轨道高度降到40km，拍摄了高分辨率月球图像。探测器绘制了月球主要类型岩石的全球分布图，并探测到月球有强烈的局部磁场，1999年1月，探测器再次降低到25km高度继续轨道探测4；1999年1月28日，探测器主要任务结束；7月31日，探测器燃料耗尽，按地面指令撞击月球南极附近。2

主要性能参数探测器质量为300kg，为直径1.36m、高1.28m圆柱体结构，侧面伸出3根长2.5m的支杆。自旋稳定，自旋速率为12转/分钟，每118分钟沿极地轨道绕月一周4。采用6个22N单元肼推力器进行姿态控制。电源系统采用202W的体装式太阳电池阵和4.8A·h的镉镍蓄电池。通信采用S频段，1个相控阵中增益天线用于下行，1个全向低增益天线用于下行和上行。指令与数据处理系统采用Harris 80C86微处理器，控制指令由地面以3.6kbit/s的速率上行。2探测器的有效载荷包括磁强计、电子反射计、γ射线光谱仪、中子质谱仪、α粒子质谱仪和多普勒引力实验设备，其中γ射线光谱仪、中子质谱仪和α粒子质谱仪用于测定月面元素情况，电子反射计用于测定磁场，而重力测量依靠多普勒引力实验设备4。

科学成果关于月球勘探者探测器这次耗资6300万美元的考察活动是1972年以来美国航天局第一次向月球发射飞行器。重达660磅的探测器定位在距月球表面62英里（约100公里）高的空间轨道，对月球进行全面的探测，首要一个目标就是寻找月球上是否存在水的证据，探测月球内部是否存在支持生命的气体以及一些宝贵的矿藏，以便人类未来在月球上建立基地和把月球作为星际旅行的中转站。5

在1年的在轨服务探测中，月球勘探者探测器发现在月球的北极和南极有冰。最多可能达到100亿吨。这一发现被认为是人类朝着实现移居月球并将月球用作火星探测发射基地这一设想跃进了一大步。这些冰在月球的南北极与月球的外壳混为一体，这些水冰可以相当于一个深10米、面积1000平方公里的湖泊。可供一个大型城市循环使用。5

“月球勘探者”是在环月轨道上利用它的中子分光仪对月球表面进行扫描分析后发现月球上存在水的证据的。数据表明，月球两极都存在冰，北极的冰储量要更多一些。这些冰都分布在太阳永远照射不到的圆坑里，上面覆盖着数十厘米厚的土层。坑里的温度始终保持在零下150摄氏度以下，因此冰不会融化和蒸发。5