月球潛水員
 「阿克塞爾號」月球車原型 | |
| 任務類型 | 偵測 |
|---|---|
| 運營方 | 美國宇航局 |
| 任務時長 | 1個月球日(≈14個地球日) |
| 航天器屬性 | |
| 航天器類型 | 着陸器和月球車 |
| 尺寸 | 月球車: 1.5米 × 0.9米 |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 建議: 2025年[1] |
| 月球著陸器 | |
| 航天器組件 | 着陸器 |
| 着陸點 | 靜海 |
| 月球探測車 | |
| 航天器組件 | 「阿克塞爾號」 |
| 着陸點 | 靜海深坑 |
月球潛水員（Moon Diver）是美國宇航局噴氣推進實驗室提出的一項探月任務概念，它將使用一架機械人着陸器和一輛名為阿克塞爾號的兩輪探測器來勘測月球深坑坑壁上暴露的地質層[1][2]。
該任務於2019年年中提交美國宇航局發現計劃，以爭取項目資金和進一步的開發[3]，但在2020年2月公佈的入圍提案中，「月球潛水員」任務沒能入選[4]。
概述
月球潛水員的首席研究員是美國宇航局噴氣推進實驗室的勞拉·科伯(Laura Kerber)[1][5]，任務設想旨在通過探索靜海中一座深坑的垂直坑壁來了解月球淺層熔岩地殼的形成和演化[2][6]，建議的靜海目標坑洞口直徑為100 米(330英尺)，深約100 米(330英尺)[2]。
收集有關這些完整基岩層的化學、礦物和形態信息將能揭示岩殼來自何處、它們的層次結構以及轉化為風化層的過程[3]。通過研究月球熔岩，行星科學家們可以弄清楚，在遙遠的過去，月球上的火山活動是否劇烈到足以形成類似火星的大氣層[1]。這些空洞暴露出的新岩石切口是行星地質學家最感興趣的[1]，另一方面，坑穴也可能是月球熔岩管的塌陷部分[2]。
「阿克塞爾號」月球車設計概念起始於1999年，由噴氣推進實驗室的伊薩·內斯納斯(Issa Nesnas)領導的團隊與普渡大學的雷蒙德·西普拉(Raymond Cipra)、阿肯色理工大學的默里·克拉克(Murray Clark)合作開發，後來加州理工學院的喬爾·伯迪克(Joel Burdick)也加入其中[7]。
操作
任務着陸器將配備一套高精度着陸系統[2] ，可讓探測器降落在離坑幾百英尺的地方[6]。
月球車上安裝有一架絞盤，當它在地面滾動並沖入坑中時，絞盤將放出纜繩[1][2]。月球車將攜帶300米(980英尺)長的繫繩，大約是它所需的六倍，因此無論洞底有多深，「阿克塞爾號」應該能夠降落到足夠深的地方[1][8]。着陸器通過繫繩提供機械、動力及與月球車通信的支持[1]。
月球車上的儀器將被安裝在「阿克塞爾號」的輪軸內，以免受到環境的影響[2]。車上的拖曳連杆有幾種用途：提供了一條反作用槓桿臂來對抗車輪的推力；為指向立體相機調節月球車俯仰角度；如果其中一隻車輪制動器發生故障，它還可提供冗餘支持[7]。
目標
月球提供了一種特別有用的淺地殼層實例，因為它們是少數原始地殼被後續事件完全重塑前表面變動活動就已停止的地方之一[2]。月球相對簡單的地質結構意味着這些過程的證據可以保存數十億年[2]。
科學探測的目標是：[2]
- 測定風化層代表底部基岩的程度；
- 測定風化層到基岩的過渡性質；
- 測定月海玄武岩是否形成於大規模漫溢的熔岩洪流，抑或漸進式地形成於眾多小型複合或膨脹出的熔岩流；
- 測定裸露玄武岩的岩漿成分，並揭示它們在月球內的岩漿源區。
科學家們也對月球熔岩管和洞穴感興趣，因為它們可為未來的設備甚至人員提供庇護。一座深坑或洞穴可提供躲避輻射、微流星體、有害塵埃以及月球晝夜間劇烈溫差波動的場所[1][9]，預計靜海深坑洞穴內的恆定溫度約為攝氏-13°(華氏9°)[10][2][11]
儀器
月球車車輪內空間可容納多台探測設備，裏面至少安裝有三種儀器。這些儀器能夠獨立於運轉的車輪而旋轉到位: [2]
- 增強型工程相機(EECAM)為三台高解像度相機套件，能拍攝2000萬像素的彩色立體圖像，用於抓拍宏觀和微觀尺度的風化層及近、遠坑壁形態。
- 一台α粒子X射線光譜儀(APXS，參照火星科學實驗室任務)來測量月壤和熔岩的元素成分。
- 多光譜顯微成像儀(MMI)用於描述顆粒、囊泡和晶體尺寸，並捕獲礦物的空間解像度光譜[2][12][13]。
月球車還攜帶了一台月表處理工具，以便儀器探測需要時，可開剷出一塊新的平坦表面。
另請參閱
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Brown, David W. 美国宇航局考虑在月球上进行洞穴探测. 史密森尼學會. 2019年3月26日 [2021年2月7日]. （原始內容存檔於2020年11月8日）.
- ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 Nesnas IA, Kerber L, Parness A, Kornfeld R, Sellar G, McGarey P, Brown T, Paton M, Smith M, Johnson A, Heverly M. 月球潜水员：一项探月任务概念，通过探索月海坑以了解浅层月壳地质史. 发布版本. 第2132号 (PDF): 1–23. 2019年3月2日 [2021年2月7日]. （原始內容存檔 (PDF)於2021年8月31日）. 已忽略未知參數
| journal=(幫助) - ^ 3.0 3.1 Nesnas IA, Kerber L, Parness A, Kornfeld R, Sellar G, McGarey P, Brown T, Paton M, Smith M, Johnson A, Heverly M. 月球潜水员：一个探月任务概念，通过探索月海深坑以了解浅层月壳的地质史。发布：第2132号. 2019年美國電氣與電子工程師學會航空航天會議. 2019年3月2日: 1–23. doi:10.1109/AERO.2019.8741788.
- ^ 美国宇航局选择了四项可能的任务来研究太阳系的秘密. 美國宇航局. 2020年2月13日 [1 October 2020]. （原始內容存檔於2021年2月19日）.
- ^ 劳拉·科伯. 噴氣推進實驗室科學部. [2019年8月26日]. （原始內容存檔於2021年3月27日）.
- ^ 6.0 6.1 Furness D. 美国宇航局的科学家们想把一辆洞穴探测车送上月球。. 數位趨勢. 2019年3月29日 [2021年2月7日]. （原始內容存檔於2020年10月31日）.
- ^ 7.0 7.1 Nesnas, Issa A.D. 阿克塞尔号月球车系统. 美國宇航局噴氣推進實驗室. 2019年8月28日 [2021年2月7日]. （原始內容存檔於2021年3月19日）.
- ^ Blakely, Rhys. 探索洞穴可否成为未来家园探月任务. The Times. 5 April 2019 [2021-02-07]. （原始內容存檔於2019-08-28）.
- ^ Hodge, Rae. 美国宇航局月球潜水者探索古老的夏威夷熔岩坑. 2019年8月22日 [2021年2月7日]. （原始內容存檔於2021年1月18日）. 已忽略未知參數
| work=(幫助) - ^ Horvath T, Hayne PO. 月球坑和熔岩管内的热环境及光照. 美國地球物理學會秋季會議摘要. December 2018, 2018: P12A–06. Bibcode:2018AGUFM.P12A..06H （英語）.[失效連結]
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. PMID 24552233. doi:10.1089/ast.2013.1079.
- ^ Sellar G. 多光谱显微成像仪：使用紧凑的接触式仪器在火星上进行岩相研究 (PDF). 2012年火星概念會議. 2012 [2019年11月3日]. （原始內容存檔 (PDF)於2017年1月2日）.
外部連結
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