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月亮女神号月球探测器

又名“辉夜姬”号

月亮女神号月球探测器,是日本研制的,于2007年9月14日在种子岛宇宙中心发射升空。

月亮女神号上共搭载了15种精密仪器,将围绕月球运行1年,以前所未有的精度对月球进行全面观测,它将分析月球化学成分构成、矿产分布、地表特征等。所采集到的数据将用于研究月球起源和演化过程。

2009年6月11日凌晨2点25分,月亮女神号成功撞击月球表面,完成最后探测使命。

名称月亮女神号又名辉夜姬、“SELENE”号
研制国家日本发射时间2007年9月14日9时31分
发射场种子岛宇宙中心运载工具H2A运载火箭
硬着陆时间2009年6月11日2点25分

“月亮女神”月球探测计划

日本“月亮女神”月球探测计划,耗资550亿日元(4.84亿美元)。月亮女神探测器重达3吨,也被称之为“SELENE”号探测器。(SELENE是Selenological and Engineering Explorer的缩写,意为“月球探测工程”。而SELENE一词又恰巧是希腊神话中月亮女神的名字,故译为“月亮女神”)。

日本科学家称,“月亮女神”计划是继几十年前美国阿波罗登月计划之后世界上技术最为复杂的月球任务(当然,实际上中国探月工程才是继美国阿波罗登月计划之后世界最复杂的月球探测计划,该计划包括“绕”、“落”、“回”三个阶段,复杂程度是月亮女神号所不能比的。)。

探月任务标志

“月亮女神”任务标志

图:“月亮女神”任务标志

在“月亮女神”任务标志中,右侧是我们生活的地球,左侧是任务目标月球。月球和地球中的中间有个“S”形线条,S既是希腊传说中月之女神的简写,同时也象征着此次任务的飞行轨迹。这一标志是由日本筑波大学的一名文科生制作的。

此外,这一标志让许多人知道月球是地球的主卫星,而“月亮女神”探测器是月球的子卫星。标志的外围文字表明,“月亮女神”使命是新世纪的首次探月任务,它的字面意思分别代表着“下一代探月任务”和“月亮女神”这一称谓的由来。

三大探月使命

与其它探月使命相比,月亮女神号深测器将对月球进行更加精确的研究。

1、月球科学

地球表面始终火山活动,而地球内部则存在地幔熔岩对流运动,因此地球经常会发生变化,这使得我们无法了解地球最初的形态。如果我们通过月亮女神号深测器的观测掌握了月球的详细资料,我们就可以解开月球何时及如何形成之迷。通过研究月球的起源,我们可以找到与地球的形成和早期太阳系有关的线索。

2、月球上的科学

地球有大气环绕,而月球没有。因此太阳光直接照射在月球表面。月亮女神号深测器将围绕月球环绕1年的时间,研究太阳对月球造成的影响。观测结果对人类未来在月球上的活动(比如建造月球基地)非常重要。

3、从月球观测地球

除了观测月球之外,月亮女神号深测器还将装备观测其它事物的设备。太空环境适宜于观测太空中的电磁波,因为太空中没有来自电视和手机的人造电磁波。此外,月亮女神号深测器还能从月球观测地球北极和南极的极光,从而研究太阳对地球的影响。通过从月球观察太空和地球,我们可以得到从地球上很难得到的观测资料。

科学探测仪器

月亮女神号共搭载了14种高精度仪器,它们将对月球的构成及其形成历史等进行精确探测。

1、荧光X射线分光计:可判定月球表面组成元素的种类和数量。

2、伽马射线分光计:可确定铀等放射性元素在月球的分布情况。

3、多频带成像仪:用于研究月球表面岩石的分布。

4、光谱剖面仪:可详细分析出月球表面岩石的种类。

5、地形照相机:用来拍摄高分辨率的月球表面立体图像。

6、月球雷达测深器:探测月球表层以下2公里到5公里的构造。

7、激光高度计:测量月球表面的地形,绘制高精度地图。

8、月球磁力计:能够探测到比地球磁场强度的十万分之一还微弱的磁场,用于研究月球磁场的成因等。

9、带电粒子频谱仪:通过捕捉月球周围的宇宙射线,研究月球上的火山活动。

10、等离子观测装置:用于研究月球的等离子环境。

11、中继卫星:“月亮女神”携有一颗长、宽各1米、高0.65米、质量45公斤的子卫星。子卫星主要用于探索月球电离层。

12、高层大气等离子成像仪:该成像仪由两架望远镜和承载它们的万向架构成,可执行对地球的等离子层进行摄像等任务。

13、甚长基线干涉测量电波源:借助“甚长基线干涉测量法”,追踪子卫星发射的电波,判断子卫星的确切轨道,研究月球表面重力场的分布。

14、高清晰度影像拍摄系统:用于拍摄地球从月球的“地平线”升起的“地出”景观和月球表面的环形山。

探测器组成

月亮女神号探测器包括一个主轨道器和两颗小卫星(一颗是中继子卫星,一颗是“甚长基线干涉测量无线电”子卫星),主轨道器将在距离月球100公里的环形轨道上飞行。

探月轨道飞行器主舱与子系统

探月轨道飞行器主舱是一个2.1×2.1×4.8米的盒形舱,盒形舱被分成了一个顶部长为2.8米的上层舱和1.2米的下层舱,上层舱称之为任务舱,主要装载大部分科学设备,而下层舱为推进舱。探月飞船的一边安装有一个太阳帆板,另一边与太阳能电池板成90度的地方安装有一个1.3米的高增益天线。探月飞船的顶端伸出一个12米的磁强计转臂,任务舱的顶部和底部安装了四个15米无线电声波探测器天线。探月飞船总发射质量为2885千克,这其中包括了795千克的推进剂和两个卫星。

为探月飞船提供电源的太阳能电池板由22平方米的GaAs/Ge电池组成,可以提供3486瓦的电力,为四个容量为50伏和35安的镍电池充电。通过高增益天线的 S波段和X波段与60米直径地面圆形卫星接收器进行通信连接,X波段向下链接数据传输率高达10Mbps,S波段向下链接数据传输率为40或2kbps。四个S波段全方向天线用于向上传输指令,数据传输率为1kbps。飞船搭载的数据记录器容量为10Gbytes。飞船通过散热器、天窗和加热器来进行热量控制。

推进舱中安装有一个500N的二元推进剂(NTO/N2H4)主发动机。通过12个二元推进剂20N推进器来控制轨道保持和偏轨倾斜姿态。由8个单元推进剂1N推进器来控制滚转姿态。探月飞船使用四个太阳传感器、两个惯性测量器、两个星象跟踪仪、4个20Nms反力轮和推进器来三轴稳定姿态控制。任务舱g携带有13个仪器,用于科学研究:多频带成像仪、地形相机、高清晰电视摄影机、光谱轮廓仪、X射线分光计、伽马射线分光计、雷达声波探测器、激光测度计、磁力计、等离子体成像仪、带电粒子分光计、等离子体分析仪和无线电科学设备。

月亮女神号探测器甚长基线干涉测量无线电子卫星是一个0.99×0.99×0.65米八边形圆柱体,质量为53千克。子卫星顶端安装了一个偶极天线。探月飞船稳定转速为10转/分,不带推进装置。电源由一个安装在卫星侧面的70瓦硅太阳能电池板提供,可为一个13安和26伏镍氢电池充电。子卫星上有一个X波段和3个S波段无线电源。卫星与无线电中继卫星结合起来,可以从地面进行微分甚长基线干涉测量观测。飞船将在100×800公里极地轨道上运行,有望在轨道上飞行一年时间。甚长基线干涉测量无线电卫星和无线电中继卫星在脱离前安装在任务的顶端。

小卫星:无线电中继子卫星

无线电中继子卫星类似于甚长基线干涉测量无线电卫星,是一个0.99×0.99×0.65米八角形的圆柱形卫星,质量为53千克。无线电中继子卫星顶端安装有一个偶极天线,四个小S波段小天线安装在飞船上,有两个在飞船顶端,另外两个在底端。飞船稳定旋转率为10转/分,不带推进装置。电源由一个安装在卫星侧面的70瓦硅太阳能电池板提供,可为一个13安和26伏镍氢电池充电。无线电中继子卫星有一个X波段和3个S波段甚长基线干涉测量无线电源和一个异频雷达收发机,可为一个地面站和位于100×2400公里轨道对月球远端重力场进行研究的轨道飞行器转发4路多普勒距离修正信号。探测器轨道飞行寿命有望达一年以上。

发射过程

2007年9月14日9时31分,日本在种子岛宇宙中心用H2A运载火箭将月亮女神号月球探测器送入太空。

月亮女神号在绕地球轨道运行两周后,通过变轨,月亮女神号进入地月转移轨道。月亮女神号从发射到进入月球环绕轨道的过程如图如示。

月亮女神号飞行示意图

图:月亮女神号飞行示意图

图中数字顺序表示飞行顺序。

1、发射

2、与H-2A火箭分离

3、展开太阳能电池板和天线

4、投射误差校正操作

5、旋转期调整操作

6、LOI条件下的调整操作

7、切入月球轨道

8、释出中继卫星

9、释出VRAD卫星

10、开始观测

科学成果

发现月球地下存在弯曲层状构造

日本东北大学、名古屋大学等机构的研究人员分析了“月亮女神”搭载的月球雷达测深仪获得的数据。他们发现,“晴海”地下存在层状构造。层状构造的底层是距今35.5亿年前喷涌出的玄武岩的熔岩层,其上面是在陨石撞击、太阳风、宇宙射线等作用下破碎的砂状玄武岩的风化层。再上方是距今34.4亿年至28.4亿年前玄武岩熔岩流形成的熔岩层。

观测数据还显示,上述层状构造弯曲成弧形。研究人员认为,这是由于玄武岩的熔岩冷却凝固以后,月球变冷收缩,形成了这样的起伏。

发现月球背面25亿年前有火山活动

日本宇宙航空研究开发机构的研究小组在最新一期美国《科学》杂志上发表报告说,他们借助去年升空的“月亮女神”号,能够拍摄到月球表面直径200米至300米的陨石坑的高分辨率特征。研究人员据此详细分析了月球背面陨石坑的分布,并推算月球背面各区域在火山活动完全停止后稳定形成的年代。

推算结果显示,月球背面最大的月海(即月球上的广阔平原)“莫斯科海”的西北部分形成于距今约35亿年前,而其东部形成于距今约25亿年前。这些科研人员据此认为,“莫斯科海”东部至少到大约25亿年前一直有火山活动。

发现月球表面储有丰富的铀矿

罗伯特·雷迪是位于美国图森的行星科学研究所的资深科学家,正是他所在的研究小组发现了月球表面存在铀。“月亮女神”号上的伽马射线分光仪曾对从月球表面采集来的样本进行放射性元素探测,雷迪利用这些传回地球的资料,描绘出了月球表面的元素分布,发现月球表面的矿产资源包括钍、钾、镁、硅、钙、钛、铁和铀等。

这项最新发现为将来人类在月球上建立商业采矿基地提供可能性。

未发现美国人登月痕迹

日本“月亮女神”号月球探测器已经到达美国1971年和1972年宣布的月球登陆点。如果美国宇航员真的曾经在那里登月,他们应该遗留下大量装备仪器,包括登陆车。可是照片显示,上面根本没有任何美国宇航员曾经停留过的迹象,只能看到少量斑点。美国航空航天局说,这些斑点是阿波罗15号返回地球时留下的,他们就是美国宇航员登上月球的确凿证据。

月亮女神号从月亮轨道拍摄到地球升起落下全过程

月亮女神拍摄到的地球升起落下全过程

图:月亮女神拍摄到的地球升起落下全过程

在月球南极附近拍摄,地球的中央偏左隐约可见澳大利亚大陆,右下是亚洲大陆。黑茫茫的宇宙空间里,蓝色的地球看起来丰润清澈,美丽异常。

成功撞击月球表面

2009年06月11日11日凌晨2点25分,日本“月亮女神号”月球探测器成功撞击月球表面,完成其最后的探测使命。撞击地点位于月球左半球东经80.4度,南纬65.5度位置。科学家称,碰撞是每个探测器的最终命运,是最后一次对探测主体的研究机会。

中日探月对比

2007年9月14日,日本月亮女神号月球探测器发射升空。2007年10月24日,中国探月卫星“嫦娥一号”发射升空。前后相隔仅40天。我们来对比一下中日探月计划。

中国于2004年启动嫦娥工程,而日本探月计划始于1999年。

两国探测器均以女神的名字命名。月亮女神的名字叫“辉夜姬”。她是日本家喻户晓的民间传说中美丽的月亮公主,她出生时落入凡尘,最后又回到了她本该属于的月宫。而嫦娥是我国古代神话——“嫦娥奔月”的主角,是射日英雄后羿的妻子,偷吃丈夫的长生不死药,升天来到月球广寒宫的。

日本“月亮女神”号,耗资4.84美元,重3吨,携带14种探测仪器,设计寿命1年,运行在100公里高的月球极轨道上。

我国“嫦娥一号”,重2.35吨,携带6套24伯探测仪器,设计寿命1年,运行在200公里高的月球极轨道上。 

对于日本月球探测器在中国之前发射,部分中国民众表达出了些许遗憾,即极希望中国探月工程能够走在日本人的前边,相信这样的心态,也应是大部分国人的真实想法。是中国人就没有不爱国的,希望国家强大科技领先是极其正常的情感部分。

“月亮女神”——辉夜姬

“月亮女神”是日本绕月探测卫星的英文名称的意译,它在日本还有一个昵称——“辉夜”。这个名字取自“辉夜姬”,她是日本家喻户晓的民间传说中美丽的月亮公主。

“辉夜姬”是日本古老传说《竹取物语》中的主人公,她是在月亮上诞生,尔后落入凡间的美貌女孩。传说中,一位伐竹子的老翁在竹子芯里发现了一个9厘米高的可爱女孩,便把她带回家去抚养。3个月后女孩就长成妙龄少女,美貌举世无双。老翁请人给她取名,于是女孩拥有了“辉夜姬”这个名字。

世间的男子都梦想让“辉夜姬”做自己的妻子,许多公子王孙终日在老翁家周围徘徊。当包括皇子在内的5名贵族向“辉夜姬”求婚时,她聪明地提出嫁给能找到她喜爱但却难以获得的宝物的人,这些求婚者都没能如愿。最后登场的皇帝想凭借权势强娶“辉夜姬”,也以失败告终。“辉夜姬”在中秋之夜迎来了月宫使者,回到她本该属于的月球。

对日本人来说,“辉夜姬”是他们从孩童时代就熟识的人物形象。沉静、机智、蔑视权贵的月亮公主告诉孩童们什么是美、丑、虚幻和永生。

日本宇宙航空研究开发机构于2007年4月11日至5月11日公开征集绕月卫星的昵称,在应征的2256份提议中,有1701份建议卫星的昵称使用“辉夜”。

一名50多岁的男性在提议理由中写道:提起日本有关月亮的传说,人们首先想到“辉夜姬”,人们常仰望月亮憧憬梦想,而绕月卫星“辉夜”正像“辉夜姬”一样,凝聚了科研人员探索宇宙的梦想。

月亮女神号月球探测器
航天器信息 浏览次数:3064次
最新更新:2015-08-07 11:30
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