玉兔二號超期服役近六年 仍在工作?

2024-09-22 23:42:29 最後更新日期:2024-09-23 18:06:43
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

 

 c7LJ2pzxk2019年1月正式駛離嫦娥五號的玉兔二號。科研人員大概也沒想過它會"活"到今天。(圖片來自連結)

 

 

2019年初發射並在月球背面登陸的嫦娥四號,其搭載的月球車玉兔二號原預計在月面只是工作三個月球日(相當於地球三個月),幾乎所有研究採樣也在這三個月完成,但期後仍然繼續進行各類實驗及觀察,之後中國航天部門大約每幾個月至半年才報告玉兔二號。不經不覺整整71個月球日(接近六年)過去,玉兔二號仍保持移動了至少1.6公里,而且仍處於可運作及進行有限科學活動的狀態,例如替月面進行拍攝工作。

Rover December 2022 Px3 01玉兔二號這架月球車是過去各架月球車中最輕的,也比同級2004年登陸火星的勇氣號和機遇號輕40公斤。近年這車仍然在可運作狀態,但平均車速低了很多,估計也可能和行走系統卡入愈來愈多月塵有關。

 

這三年玉兔二號的任務早已完結,但仍有發現一些月球上奇怪的東西,例如2022年發現相信由隕石撞擊而形成的微小透明玻璃珠、及2021年年底發現在一個小隕石坑旁邊的奇怪石頭「神秘小屋」

GXNEx9d玉兔二號發現的透明玻璃珠,有指是斜長岩因為小行星撞擊高壓而變質並形成幾乎是正圓形的玻璃珠。(BILIBILI片段截圖)

神秘小屋神秘小屋其實是兩塊並排的大月岩,除很巧合的並排外,其實研究價值一般。(圖片來自CNSA)

 

不過需要留意的是,現時玉兔2號的速度還是比較慢,而且近兩年移動距離也愈來愈慢,平均速度似乎只有好奇號的1/3左右。這可能和重量差異及連帶電池電量不一有關,加上日夜溫差大,在月球夜晚地區更需要保留更多電量來為月球車保溫。特大溫差及高宇宙射線環境,也可能對於輪軚和電池等造成進一步損害,效率下降,每次日出都需要更多時間來充電,只能用更少時間來進行移動。事實上,該車設計壽命/主要任務期三個月,實際壽命應該遠高於此,但近年太陽重新進入活躍期,強烈輻射對於任務電腦、電池甚至車身部分關節的傷害也可能十分明顯。

mmrtg 1 scaled 1 1024x576中間有八塊冷卻板的圓柱,就是機遇號的鈈核心核熱電池,利用鈈240的Alpha料子放射性的熱力發電,電力比與車同面積的光伏板大,但更重要的是可以不受日光有無或強弱限制,而且長時間的黑暗區中也可以保持核心機組不被凍壞。(圖片來自連結1 連結2)

 

故此,核熱電池動力的月球車仍然很有必要,一來活動可以更不受日夜限制,也能更好渡過月夜的黑暗低溫,二來還可以借更大動力為月球工作車的重要部分提供額外的抗輻射處理,而且更高電能可容許更多實驗及測量儀器運行,例如光譜儀就足以由核電池提供電力並現地解構不同地區月壤的物質組成,不用直接進回地球,而且能化驗的樣本也多得多。

另一方面,就現時所知嫦娥七號已在規劃中,雖然目標是真正的月球南極,不過還是有機會協助驗證2030年代初登月計劃的一些技術,或者對計劃進行先期驗證之類的任務。

 232834 採集月壤樣本並返回的嫦娥六號,其構形其實和一般的載人登月器結構類同,事實上也可作為載人登月的驗證體。另外,拍攝車是一架簡單只有拍照功能的月球小車。(圖片來自中央電視台)

 

當然,近三年的嫦娥任務,最為人關注的還是兩次樣本返回任務,這不單單是因為這兩次任務不但有驗證登月和由月球返回著陸任務的作用(兩個採樣及返回器的構形很像載人月球登陸及返回器),其帶回的月壤樣本更能反映月面狀況、月壤構成及初步探索月球資源利用(例如取水、就地取建材等),還有帶來更多對月球地質和歷史演變的重要數據(市儈一點就是「生產」論文)。

GXrHbP7aUAAXGhL嫦娥六號採集到的各類月壤成份,多樣性比單純月海以火山岩為主的月壤多得多,甚至可能包括各種早期月球地質事件的踪跡。(圖片來自)

 

幾日前月球團隊就嫦娥六號返回器帶來的兩公斤月壤的研究發表初步發現,他們指出月背南部位置發掘的月壤比較鬆散,密度較低,且似乎有混合月壤的跡象,主要組成為斜長石(32.6%)、輝石(33.3%)和玻璃(29.4%),且金屬化合物成份如鋁氧化物(AI203)和鈣氧化物(CaO)含量較高,而鐵氧化物(FeO)含量相對較低。此外,樣品中的釷(Th)、鈾(U)和鉀(K)等微量元素含量顯著低於KREEP玄武岩。

GXrHbP3bIAAKZPS歷次有人 / 無人月球隔陸考察的登陸地,都是集中於月海,通常是因為土地更平伏容易降落,但若是進行地質考察,只會找到玄武岩月壤。現在各國航天團隊更傾向把登陸器投到非月海地區,例如可能有大量水資源的南極。(圖片來自連結)

 

研究表明這一帶土壤不但來自火山的玄武岩,更有來自不知是月球什麼地區的其他形成基理的岩石碎(若照斜長岩的特性,有可能是隕石撞擊時翻出來的月殼底部岩石)。這些研究除了理解月球歷史,尤其辨識程度不高的月背史,還有進一步在月球背部發掘資源、水和製作建材,甚至是否適合種植的初步分析。過去月壤主要都在月面靜海地區採集,岩石相當古老,雖然可以種植,但植物生長似乎較正常土壤慢,還未知是否和超過40億年的輻射轟炸有關。研究人員更想知道非靜海地區的表土是否年齡較輕、且在應用上是否和其他月球土壤不一樣。

文章刊載於《牛津期刊-國家科學評論》上。

GXrIzBwbcAAVxHF 歷次月球登陸考察的基本科學成就與發現,但因為登陸點都選在過去是岩漿湖的月海地區,能找到的大都只是月球玄武岩的樣本。月球尚未被確知的地質形態可說多的是呢!(網絡圖片)

 

發佈於 科學新知
By 2024-09-22

手機分享本文: