高速发射的“穿头”将测量月球地表下的情况

    据英国《新科学家》杂志报道，所有人都希望登上月球，英国人自然也不例外。在美国人首次登上地球的这颗天然卫星近40年后，英国科学家也计划在2013年实施第一次探月之旅。与美国人登陆月球不同，英国的这项任务看起来更像是一次“破坏行动”。英国科学家计划先将一颗小型卫星送入月球轨道，然后由此卫星向月球表面发射4枚约1米高、重13.5公斤的火箭状钻地探测器（也称为穿头）。这些探测器以每小时1072公里的速度撞击月球，钻入月球地表以下3米深处执行勘探任务，以研究月球内部的物理和化学成分，并执行在月球上找水的任务，目的是了解月球起源之谜，同时测试长距离太空探索技术的可靠性。

    可喜的是，这项名为“月球轻量内部及电讯试验”(The Moon Lightweight Interior and Telecoms Experiment，简称MoonLITE)的英美联合项目最近取得了重大进展，在威尔士一处保安严密的国防部试验场，英国科学家将3枚这种穿头安置在1500米长的加速轨道上，以每小时1100公里以上的速度射入模拟月球表面的一个沙堡。测试结果表明此穿头里装配的仪器在此强烈撞击中都完好无损。

    按计划，MoonLITE探月计划预计耗资7500万英镑。轨道卫星部分由一个大型大推力推进系统和通信与导航等相关支持设备组成，由单翼太阳能板提供电力。此卫星可以200～3000比特/秒的数据率与穿头进行通信。与此同时，每一个探测器装备一系列科学仪器：包括1）加速度计/倾斜度测定装置；2）基于微机电系统（MEMS）的微型地震仪；3）压力传感器、阻抗谱仪和小型质谱仪；4）样品采集和热控系统以美国“深空”2探测器用过的钻具和火工式样品空间密封装置；5）温度计；6）地质化学分析仪；7）显微镜；8）辐射敏感器；9）磁强计；10）下降相机。其中，网络传感器能利用月球地震能量来绘制月球内部图，以帮助确定月球是否有铁核，从而揭开月球是如何形成的。另外，钻孔机和仪器用来检测月球上是否有水和其它化学物质。

    轨道平台最初将进入一条100公里高的圆轨道。发射穿头时，它将飞到距月面40公里以内的高度处。发射完毕后，轨道卫星将升入较高的轨道，以提高轨道的长期稳定性。穿头则在自由下落约3.5分钟后，其投送系统对方向进行调整，以保证能以接近垂直的方式撞击到月面上。它最终撞击月球表面的速度将达到每小时1100公里以上。

    在最近的测试中，这种撞击让穿头以1万倍的重力加速度进行减速，相比之下，常规的火箭通常体验不到100倍重力加速度减速的滋味。为了让此穿头里的科学仪器能在撞击月球时不损坏，负责此项研究的英国伦敦大学学院莫拉德太空科学实验室的艾伦·史密斯及其同事将这些电子仪器包在环氧树脂里，再固定在其它东西上。他们还在一些仪器中使用了硅微电子元件，让此探测器减轻重量的同时，还让它们更加粗糙。

    此探测器能进入月球地表多远还不清楚。史密斯说：“月球风化层不像沙子，更像压实了的爽身粉。因此这很难让它钻入。”尝试用仪器撞击月球或行星表面的类似撞击事件最近一次是在1999年，当时美国宇航局的深空2号任务送了2枚微型探测器到火星表面。不过发射之后，美国宇航局从来没有和它们建立联系。美国科学家认为，这类撞击任务的二大挑战是通信和电力。（尼特）