《中国新闻周刊》：撞月——探测器的废物利用

　　(声明：刊用《中国新闻周刊》稿件务经书面授权)

　　依靠巧妙设计、以尽可能少的耗资取得最多研究数据的做法，是中国未来航天工程应该效法的

　　格林尼治时间9月3日5时42分22秒(北京时间13时42分22秒)，欧洲航天局绕月探测器

　　欧洲航天局估计，撞击的地点在月球的西经46.2度、南纬34.4度。撞击激起了大量的月球尘埃，科学家将分析尘埃成分，在接下来一周，欧洲航天局将公布更多关于这次撞击月球行动的信息。

　　带着任务的“漫步者”

　　由于电视在全球范围内的直播，人们把更多目光专注于SMART-1号最终的任务——撞击月球，以图分析月尘成分。而事实上，这只是SMART-1号以“余热”完成的小任务，它更重要的使命已经在撞击之前完成。

　　SMART-1号是欧洲首颗月球探测器。与此前美国等其他国家宇航局所发射的探月飞行器均以“跑步”的方式直接奔赴月球不同，SMART-1号是以一种迂回的轨道“散步”走向月球的。

　　2003年9月27日，SMART-1号由欧洲“阿丽亚娜-5型”火箭搭载从库鲁航天发射中心升空。升空后探测器以大椭圆轨道绕地飞行，经过近14个月的轨道调整，探测器于2004年11月15日进入月球“大门”，即太空中月球引力作用大于地球引力作用的边界位置——而阿波罗登月时，这个过程仅需要3天即可完成。

　　此后探测器不断调整位置，逐渐进入距离月球表面470千米到2900千米的预定观测轨道。这个轨道也与其他探月飞行器的轨道不太一样：它是一个曲率很大的椭圆，从距离月球很远的地方逐渐靠近月球表面。而其他探测器一般都距离月球比较近，并且更接近圆形。

　　实际上，SMART-1号非同寻常的奔赴路线和运行轨道都是其任务决定的。它执行的第一项任务就是对新型太阳能离子发动机进行测试。SMART-1的太阳能等离子火箭是首次在航天器上使用，它的效率比化学燃料火箭高出约10倍，需要的推进剂非常少，尽管它的加速度非常小，但借助于源源不断的太阳能，SMART-1号用14个月走进月球轨道，证明这种发动机未来在宇航中具有广阔的应用前景。

　　SMART-1号的另一个重要任务是拍摄迄今最详细的月球地理图，以及在月球表面寻找冰冻水的证据，为人类是否要在月球建立永久基地提供各种数据资料。

　　在SMART-1号之前，包括“月球勘探者号”在内，它们的运行轨道都是近月表面，并且是“近极轨道”，即轨道并不完全经过月球极地上空。而SMART-1号则借助于太阳提供的能量，缓慢地将轨道调整到极地上空，然后随着能量的消耗，逐渐降低高度，整个过程持续时间很长，以便于获得足够的研究材料。最终，SMART-1号传回了月球表面2万多张高清晰度图像，绘制了月球表面的整体外貌图；并且帮助科学家获得了一些月球表面化学元素的含量数据。

　　“吝啬”的欧航局

　　而最后的惊天一撞，则是为了撞出月球表面尘埃，借助于分析尘埃的光谱，来探测月球表面化学元素，以期了解月球的构成，从而推测月球的起源和演化。

　　关于月球起源是个十分古老的问题，传统的说法是同源说、分裂说和俘获说。上世纪80年代中期，一位美国天文学家提出了一个崭新的假说。该假说认为，在太阳系形成早期，大约45亿年前，一个火星大小的天体撞击地球，产生的部分碎片形成月球。

　　但迄今为止，人们没有找到任何有力证据来证明月球真正的起源途径。科学家希望通过测量月球成分得到答案，一些科学家和天文爱好者期待Smart-1号的撞击能揭开这个谜团。

　　然而，更为理智的看法是：我们不应该对Smart-1号最后的撞击有太高的期待——通过分析其撞出的尘埃所获得的数据，无论如何也不可能超过阿波罗飞船从月球上带来的几百千克土壤所含有的信息。良好的心态应该是：Smart-1号最终的撞击仅是“废物利用”。

　　很多观看Smart-1号撞击月球电视直播的人都表示失望:与去年美国宇航局“深度撞击号”撞击坦普尔彗星造成的壮观场面相比，前者是逊色多了。的确，“深度撞击”发生在距离地球大约1.5亿千米之外，远远超过地月距离(38.4万千米)；撞击时的相对速度又远远超过Smart-1号撞击月球(分别是10千米/秒和2千米/秒)，控制难度大得多了，但最后的直播画面异常清晰。而这次撞击，人们几乎难以分辨撞击的痕迹。

　　造成这种差距，与欧洲宇航局主张节约、而美国宇航局花钱一贯的“大手笔”是分不开的。

　　Smart-1号探测器全部由低成本、小型化的尖端技术部件构成，造价约1.1亿欧元(约合1.4亿美元)。而任务相对单一的“深度撞击”项目总耗资3.3亿美元。美国接下来也有撞击月球的计划，任务可能更加单一、计划于2008年发射、2009年完成撞击的“月球轨道侦查者”将耗资6亿美元以上。

　　美国宇航局也并非不想省钱，但针对“深度撞击”这一项目，他们的想法是：宁可多花一点钱，也要取得最后完美的直播效果，看到效果的纳税人(美国公众)就不会为项目花钱而发牢骚。

　　而中国很多天文和航天方面的专家认为，欧洲宇航局这种依靠巧妙设计、以尽可能少的耗资取得最多研究数据的做法，是中国未来航天工程应该效法的。

　　未来焦点：月球水源

　　英国《泰晤士报》网络版25日评论说，这次撞击行动奏响了世界航天强国进军月球探测的号角。接下来，印度、中国、美国、俄罗斯都将相继发射月球探测器，人类新一轮的探月活动高潮即将到来。

　　有人认为，美、俄等国欲图在月球上建立永久性基地等计划都基于一个冒险的预言：月球两极某个处于永久阴影下的环形山盆地中存在大量冰冻水。包括SMART-1号在内，目前很多探月飞行器的重要任务都包括在月球表面寻找冰冻水的证据。

　　最早发现月球两极存在冰冻水的迹象的是20世纪90年代美国军方(而不是美国宇航局)发射的“克莱芒蒂娜号”环月轨道探测器，此后，“月球勘探者号”探测月球时，也发现了在极地永久性阴影地区存在冰的间接证据。

　　一般认为，彗星和陨星撞击时可以把水分带到月球，而月球两极永久性低温使水分保存了下来。美国有专家估计，月球两极储存的水总量最多可达100亿吨，足够供给一个大型城市循环使用——而如果要把这么多水从地球搬上月球，以目前的技术大约需要耗资2亿亿美元。

　　对移民月球者来说，水的重要性是不言而喻的——他们不但能够用水来维持生命，还可以将水转化为氢氧火箭燃料。但是，“克莱芒蒂娜号”和“月球勘探者号”探测到的雷达波数据还有争议，到现在为止，包括这次Smart-1号的努力，都没有找到冰冻水存在的直接证据。为了澄清这个问题，美国宇航局计划2008年发射“月球轨道侦查者”。这个在距离月面仅仅50公里高的极地轨道飞行、重达1吨的探测器，使用高分辨率中子传感器来瞄准可疑冰堆积物，并且，最终它将撞击月球南极，以确证该地是否真的存在冰冻水。

　　(感谢国家天文台研究员李竞对本文的帮助)

　　(来源：《中国新闻周刊》；方玄昌）