195版本玉兔传奇|嫦娥三号在月面探测有哪些发现

微变传奇 2023-01-26 51
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自2013年12月14日月面软着陆以来,我国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录。嫦娥三号和玉兔月球车拍摄的迄今为止最清晰的月面高分辨率全彩照片不久前首次公布,让全世界看到了一个真实的月球,也给全世界科学家研究月球提供了第一手资料。

嫦娥三号在月面探测有哪些发现?

嫦娥三号公布在月球重大发现 全球关注

自2013年12月14日月面软着陆以来,我国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作最长纪录。嫦娥三号和玉兔月球车拍摄的迄今为止最清晰的月面高分辨率全彩照片不久前首次公布,让全世界看到了一个真实的月球,也给全世界科学家研究月球提供了第一手资料。

据介绍,这些照片是人类时隔40多年后首次获得月球表面的最清晰照片,可以看到月球表面的真实景象和细节,玉兔月球车行驶留下的车辙痕迹清晰可见,月球表面大大小小的岩石、撞击坑的细节展现无遗。

这些照片和人类此前获得的月球照片有什么不一样?国家天文台副研究员郑永春介绍,人类于1969年至1972年6次登月,地点位于月球正面的带,获得了月球表面图像,但那距今已经40多年,当时使用的还是胶片相机,着陆技术、探测手段、拍摄技术都远远落后于现在。

同时,我国嫦娥三号降落的地点是月球虹湾区,这是人类航天器第一次着陆该区域。虹湾位于雨海盆地西北角,而雨海是月球表面最大的撞击盆地之一,遍布年轻的火山岩、岩浆岩,具有独特的地质背景,这将为我们带来关于月球形成和演化历史的全新信息。

照片包含大量科学信息

在科学家眼里,这些照片包含了大量的科学信息。首先是与月球土壤力学性质有关的信息。“根据嫦娥三号着陆器和月球车在月面陷入的程度,我们可以知道月壤的承重能力,这为以后设计新的月球着陆器提供了重要资料。根据车轮痕迹、深浅也可以推断土壤的密度、孔隙、摩擦系数等性质。”郑永春说。

放大这些高精度的照片还可以看到覆盖在月球岩石和着陆器上的月尘。郑永春介绍,由于月球的真空环境,月球表面的尘暴不是风吹起的,而是月尘颗粒受太阳光激发后带同种电荷相斥而扬起,这与地球和火星上的尘暴都不一样。通过对月尘分布特征的分析,可以对这一无大气层天体独有的现象进行研究。

月球上大大小小、形状各异的石块也是科学家研究的重点。“小天体撞击是月面最主要的风化过程。根据石块形状、分布密度,可以看出这一地区的形成过程,比如大石块多表明这一地区受撞击的次数少,年代比较古老;小石块多的地方说明受撞击次数多,这块地方还比较‘年轻’。”郑永春说,“另外对石块分布规律的研究对月球车在行进路线上安全规避也十分重要。

从照片上还可以看到,嫦娥三号着陆区周围有很多小的撞击坑。郑永春表示,由于月球的真空环境,撞击月球的小天体不会像地球上那样在大气层中被烧掉,所以月球遭受的小型撞击比地球多得多。通过研究月球上的撞击坑,可以推测出月球遭受撞击的频率,推测出小天体进入地球大气层的概率。此外,由于无法获得月球样品,撞击坑研究也是获得月球表面年龄的主要手段,撞击坑分布密度高说明这块区域比较古老。

照片和数据向全球免费开放共享

“通过这些照片深入了解月球表面的地形地貌以及温度、光照、辐射等环境参数,对改进着陆器和月球车设计,开展月表深入探测以及未来载人登月、建立月球基地等都有十分重要的意义。”郑永春说,“同时,这些照片和数据已向全球科学家和爱好者免费开放共享,因为太阳系探测是全人类共同的事业。”

据不完全统计,目前已有十余篇源自嫦娥三号数据的科学论文登上顶级科学期刊。“除了照片,嫦娥三号上的其他科学仪器传回了大量月球化学成分、矿物成分、空间环境等探测数据,这方面的科学研究是一个艰巨而漫长的过程,将持续几年甚至数十年。”郑永春说。

假如月球飞船发现美国说的登月地点什么痕迹都没有?

首先,50年前美国的工程在月球上是留下了大量痕迹的,所以问题中的第一个假设实际上并不成立。其次,尽管1973年之后美国计划中止了,但人类对于月球的探索一直都没有中断。第三,我们自主开展对月球的探索,最主要的还是以科学研究为目的,并不是去证实别人有没有登上过月球,更不是去揭人家的短。所以即便是我们看到了什么或者没看到什么,我们的科学家们都会谨慎对待看到的结果,不会轻易下结论。

(嫦娥2号)

下面我将公布一组美国月球勘测轨道器相机(LROC)拍摄的一组月球照片,通过这组照片我们可以大致了解飞船在月球表面活动的痕迹。LROC是安装在月球勘测轨道器(LRO)上的三个摄像机系统,它是火星侦察轨道器的ConTeXt相机(CTX)和火星彩色成像仪(MARCI)的修改版本。将它们安装在50-200公里高度环绕月球飞行的飞行器上,可以拍摄月球表面的高分辨率黑白图像和中等分辨率的多光谱图像。

(月球勘测轨道器相机 LROC)

(月球勘测轨道器(LRO)渲染图)

LRO在2009年6月发射,环绕月球飞行,它上面搭载的七台设备每天都在对月球进行不间断的扫测,同时将扫测到的数据下传回地面,这些设备每天可以下传高达155G的数据,每年下传的数据量高达55T比特。

下面先向大家展示一些由LRO两台窄角度相机拍摄的飞船着陆区域遗迹照片:

(11号着陆区遗迹照片)

(14号着陆区遗迹照片)

(15号着陆区遗迹照片)

(16号着陆区遗迹照片)

(17号着陆区遗迹照片)

由上面的几张我们可以看到,计划的几次登月都在月球上留下了痕迹,最明显的当属登月舱下降段和行走与车轮的印迹了。至于说美国人插的星条旗或设置的仪器设备之类,由于他们公开的图像资料分辨率有限,我们没办法判断那些光点或暗影究竟是什么东西。

LROC的两个窄角度相机主镜头直径有195毫米,其每个像素分辨率达到0.5米,它最大单张照片可以覆盖2.5X26公里的月面。所以登月舱这种大傢伙还有连续的线条可以轻易辨认,但像星条旗这样的小东西在图像上只有一两个像素大小,非专业人士是很难分辨的。

(放大4倍的卫星照片:如果不用箭头标出,你能相信这个小黑点就是美国国旗吗?)

美国都已经多次实现了载人登月,为什么还要耗费巨资发射和运营月球勘测轨道器LRO?难道他们是想借此向世人证明自己的工程并非谎言吗?显然不是。

发射LRO的目的主要有以下几个方面:

确定月球的撞击历史,监测最新的月球受到陨石和小行星的撞击事件,衡量被撞击的风险;

测量月球表面矿物质构成和矿物学变化;监测月球地形和地壳变化,为未来可能发射新的月球着陆器寻找潜在的着陆场;寻找月球表层月壤风化的证据;通过寻找月球两极挥发物情况确定其矿物质构成,寻找水存在的证据。

由以上可以看出,LRO的目的并不是美国人想自证清白,NASA耗费巨资发射卫星本身是有其充足的科学研究目的的。

即便如此,LROC还是拍到了我们嫦娥3、4号着陆器降落的精确位置,通过比对,佐证了我们嫦娥3、4号在月球的着陆是真实且成功的。

(2013年12月30日,嫦娥3号着陆器和月球车玉兔号的位置图像)

(从这张放大的照片我们可以找到玉兔号的车轮印迹)

(LRO团队将嫦娥4号着陆过程中拍摄的照片与着陆区照片进行对比的结果)

(这是另一张LROC拍摄的着陆区特写照片,上部小窗是嫦娥4号着陆相机的实时画面)

LROC可以拍到我们的着陆区照片,我们能拍到飞船在月球上的着陆遗迹吗?

与美国的LRO卫星一样,我们的嫦娥2号环月轨道探测器也是肩负着科学探测的任务,它一方面需要绘制一张全月3D地形图,同时还要为后续的嫦娥落月探测寻找着陆场。

嫦娥2号上携带了CCD立体相机、发动机监视相机和拍摄月球表面情况的卫星降落相机,因为任务的不同,所以这些相机的体积都不大,分辨率以够用为原则。

(嫦娥2号CCD立体相机,分辨率7米)

(正在组装的卫星降落相机,分辨率1.3米,看它下方的镜头)

从相机的体积看,咱们的相机体积小,更没有美国LROC窄角度相机195毫米直径的大镜头;从相机分辨率看,咱们的相机比LROC的0.5米也差了一些。所以拍不出美国人那样清晰锐利的照片,但够用就行了。嫦娥3号和4号正是凭借咱们自己的卫星照片确定了着陆场并在月球指定区域实现了安全着陆。

回到本文开头,咱们对月球的探测活动是以科学研究为目的,从这个目的出发,咱们从探测计划的制定到卫星设备的制造都是以完成科学研究为根本原则,不会去做那些找人家的国旗或脚印之类无聊的事情。

即便是未来某一天我们的科学家发现了别人在月球上某些不可告人的秘密,相信他们也不会跑到媒体上搞什么剧透或揭发。毕竟在未来太空探索的过程中,还需要各国之间相互配合和紧密协作,做那些拆人台揭人短的事情,与人不利,对我们自己也是没多少好处的。