
概况日本探月卫星“月亮女神”号东京时间2007年9月14日10时31分(北京时间同日9时31分)搭乘H2A火箭,于日本南部鹿儿岛县南种子町地区种子岛宇宙中心顺利升空。主要任务是观测月球表面地形、研究元素分布等,日本研究人员称,这是日本2025年建立载人太空站第一步。月亮女神比北京时间2007年10月24日18时05分发射升空的我国探月卫星嫦娥一号提前了40天。
搭载“月亮女神”号探测器的日本H-2A火箭当天在距东京南部1000公里(620英里)左右的太平洋小岛种子岛上发射升空。按计划,“月亮女神”号将在升空45分钟左右脱离H-2A火箭,在绕地球轨道运行两周后,便朝着距地38万公里(23.75万英里)的月球进发。
日本宇航开发机构认为,“月亮女神”探月计划是自美国阿波罗计划以后规模最大、同时也是最复杂的探月计划。
“月亮女神”探月计划负责人Yoshisada Takizawa表示,该探测器将在为期一年的绕月飞行中利用14个传感器对月球表面进行探测。日本科学家希望通过这些仪器了解月球表面成分和矿物组成、月球表面和次表面的结构、重力场、磁力场、高能粒子环境以及月球的等离子区等。Takizawa说,通过上述研究活动,有望能进一步揭开月球起源和进化的线索。
“月亮女神”号探测器在发射升空后需要5天才能飞临月球,此后将以离月球最近120公里、最远1.3万公里的椭圆形轨道绕月飞行。在先后放出中继子卫星和射电干涉子卫星之后,主轨道器将调整运行至距月球100公里的圆形轨道上运行一年。
日本宇航开发机构认为,如果“月亮女神”探月计划进展顺利,那么日本进一步探索月球及太阳系行星也就做好了铺垫。
名称来历“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”)。“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。
探月计划日本宇宙航空研究开发机构12日宣布,日本计划20年后在月球表面设立无人探测基地,并为此成立了一个由约20名行星专家和技术员组成的特别项目小组。
该机构理事长立川敬二在新闻发布会上说,日本计划10年内发射登陆月球的无人探测器,在此基础上,争取20年后能在月球表面建立无人探测基地。
据立川敬二介绍,2007年将发射的“月亮女神”号绕月卫星,将对月球表面进行观测,为无人探测器寻找合适的着陆地点。无人探测器将实施岩石采样、分析等,为日后在月球表面建立基地提供条件。
目前,美国和欧洲等都开始积极投入对月球的探测活动。立川说,日本将依靠自己的机器人技术,进行独创的探测活动。
日本月球基地构想图。日本宇航开发机构计划在2015年向月球发射机器人进行探测。随后开始在月球上建立以太阳能为能源的人类研究基地。在2025年前造载人航天飞船,建立科学设备网络,完善月球基地。
日本对月球探索的兴趣由来已久。上世纪90年代,日本的第一个月球探测器缪斯A科学卫星进入太空,这使日本成为继美苏之后,世界上第3个探测月球的国家。
1999年,在美国“阿波罗”登月计划启发下,日本宇航开发机构推出了自“阿波罗计划以后规模最大、同时也是最复杂的”“月亮女神”探月计划。经过多年努力,“月亮女神”将在本月中旬发射,这将为日本的月球基地等远景计划奠定基础。
日本宇航开发机构8月中旬宣布,耗资2.69亿美元、重达3吨的“月亮女神”探测器将于9月13日由日本自主建造的H2A火箭携带升空。这是日本为未来登陆月球迈出的第一步,也是继美国“阿波罗”计划之后最大的月球探测项目。
14种探测仪器日本“月亮女神”绕月探测卫星14日开始它的探月之旅,探测卫星搭载了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。
升空步骤日本探月卫星“月亮女神”将于北京时间本周五(14日)上午9点31分发射升空。日本科研人员称,这是日本2025年建立载人太空站目标的第一步。以下为日本探月卫星“月亮女神”升空的关键步骤。
事件
时间(分:秒)
发射
00:00
SSB点火
00:10
丢弃SSB
01:30
丢弃SRB-A
02:05
丢弃有效载荷整流罩
04:25
一级和二级发动机分离
06:48
二级发动机第一次点火
06:54
二级发动机第一次熄火
12:07
二级发动机第二次点火
40:33
二级发动机第二次熄火
44:02
卫星分离
45:32
注:SSB和SRB-A是两种助推火箭
重要任务“月亮女神”探测卫星此行任务不少,其中最主要的任务包括:为判断月球上是否曾经存在岩浆海洋寻找确切证据;分析月球的磁场状态;为月球上是否存在水寻找答案等。
美国“阿波罗计划”先后从月球带回400多公斤岩石。采自月球表面低洼处的岩石富含铁等元素,它是岩浆冷却后凝固成的玄武岩。而在高处采集到的岩石是含铝元素的斜长石,这是一种难以被岩浆融化的岩石。根据这些发现,科学家猜测月球诞生后不久,其表面被岩浆海洋所覆盖,陆地浮在岩浆海洋上。不过,“阿波罗计划”的专家未找到确切证据。
为寻找岩浆海洋存在过的有力证据,“月亮女神”此次携带的仪器将尝试从月球地层的龟裂中找寻岩浆的源头,以及岩浆是如何扩散的。此外,这些仪器将观测月球表面的元素和岩石的种类及分布。如果月球表面曾经是岩浆海洋,那么许多元素和岩石都会融入岩浆,它们的分布就应该是连续的。
岩浆海洋掌握着解开月亮诞生之谜的钥匙,如果岩浆海洋的存在得到确认,那么“巨型冲击假说”将成为最有力的月亮起源说。这种假说认为地球诞生后不久,一个火星般大小的天体擦碰了地球,产生的碎片聚集在地球周围形成了月球。由于碰撞产生巨大的热能,地球和刚刚诞生的月球大幅升温,两者的表面都被岩浆覆盖。
如果“月亮女神”的观测确认月球上存在过岩浆海洋,这将成为“巨型冲击假说”的新证据。其他月球起源的假说,比如地球依靠其引力,捕获飞来的天体,使它变成卫星的“捕获说”,抑或是“地月同源说”、“地球分裂说”都无法解释造成岩浆海洋的巨大热量源。
月球的磁场也是有待研究的谜团。地球磁场具有明确的南北两极,而现在的月球没有类似的磁场。地球之所以有这样的磁场,是因为地球的中心是铁等构成的核。然而,美国阿波罗飞船带回的岩石有微弱的磁场,难道这意味着月球过去也拥有足以产生磁场的铁核吗?寻找这个问题的答案该轮到“月亮女神”上的月球磁力计登场了。
“月亮女神”携带的这个仪器能观测到比地球磁场强度十万分之一还微弱的磁场,根据观测结果,40亿年前月球是否存在磁场等课题的相关研究有望取得新进展。如果证实月球整个表面都残留有微弱的磁场,那么月球诞生初期拥有熔融的铁核也就不难推论了。
“月亮女神”还要为月球上是否存在水寻找答案。如果真有水存在,那么水中氢元素被激发出的伽马射线就会被这颗卫星上的伽马射线分光计捕捉到。此外,“月亮女神”在为期一年的观测生涯中还将研究历史上月球火山活动的痕迹,测定月球的重力场,研究月球的等离子环境及月面以下的演化等。
“月亮女神”号在月球南极没找到冰日本宇宙航空研究开发机构24日说,“月亮女神”绕月探测卫星在迄今的探测中,并没有在月球南极沙克尔顿环形山底部发现有冰存在的证据。这一结果已发表在当天出版的美国《科学》杂志网络版上。
据宇宙航空研究开发机构提供的新闻公报,沙克尔顿环形山最大直径21公里,因为靠近南极极点,其底部存在阳光终年照不到的地方,温度极低,为冰存在提供了可能性。美国1998年发射“月球勘探者”探测器,探测器上搭载的中子分光计曾探测到包括沙克尔顿环形山在内的月球南极区域氢元素浓度高,但一直不清楚氢元素是否以水冰的形式存在。
沙克尔顿环形山的边缘与水平面之间有约1.5度的倾斜角,因此如果阳光沿着边缘倾斜的方向照射的话,入射环形山斜面的光线就会增多,散射光也相应增多。这种散射光可以照亮环形山底部,但阳光正好沿沙克尔顿环形山边缘的倾斜方向入射的机会每年只有夏季的几天。“月亮女神”的地形照相机2007年11月抓住一次机会,拍摄到了沙克尔顿环形山的底部,为制作沙克尔顿环形山内部首份三维视图提供了比较精确的数据。
如果有水冰存在,那么其存在处对阳光的反射率要比较高。但“月亮女神”获得的数据显示,环形山底部并不存在这样的地方。据此,研究人员判断沙克尔顿环形山底部并不存在露出表面的水冰。研究人员还认为,沙克尔顿环形山内部温度低于零下183摄氏度,如果有水冰存在,应该不会融解或蒸发。因此环形山内部即使有水冰存在,量也极少,并与土混杂或者被土覆盖。
“月亮女神号”探月卫星成功撞击月球表面据日本共同社11日报道,日本时间11日凌晨3点25分,日本“月亮女神号”探月卫星成功撞击月球表面,完成其最后的探测使命。
日本宇宙航空研究开发机构称,撞击地点位于月球左半球东经80.4度,南纬65.5度位置。
据报道,有国外天文观测者用望远镜拍摄到了月亮女神号碰撞全过程,拍摄时采用间隔1秒曝光,每隔0.6秒拍摄一次。


“月亮女神”号各种系统简介日本月亮绕月探测卫星“月亮女神”将由H2A202运载火箭送入太空。H2A202运载火箭能将4吨有效载荷送入距地面约3.6万公里高度的地球转移轨道(GTO)。在两个或四个小型捆绑式火箭助推器(SSB)的帮助下,火箭的运载能力进一步提升。日本宇宙航空研究开发机构一直在研制H-IIA 增强型H2A204火箭,在四个捆绑式固体火箭助推器的帮助下,这种火箭能将6吨有效载荷送入地球转移轨道。此外,开发H-IIB火箭的研究也在紧锣密鼓地进行当中,这是更大版本的H-IIA火箭,一级火箭直径达5米,有两个主发动机。
二级火箭
H-IIA二级火箭是在其前任H-II火箭LE-5A发动机基础上改进而来,它的动力系统是经过简化的LE-5B LOX/LH2发动机,能提供14吨的推力。LE-5B的平衡环用以控制倾轴和偏荡轴的管嘴,而二级火箭反应控制系统(RCS)则采用肼喷射(hydrazine jet)控制飞行高度。LE-5B是一种可启动发动机,因此,可将多个卫星送入不同轨道。
一级火箭
标准型H-IIA一级火箭包括一个液体燃料主发动机和两个捆绑式固体火箭助推器(SRB-A)。液体燃料主发动机LE-7A是在用于H-II一级火箭的LE-7发动机基础上改进的,使用液氢(LH2)和液氧(LOX)推进剂,真空状态下推力达到112吨左右,几乎同LE-7A的推力相同,但LE-7A的生产过程要比麻烦重重的LE-7简化了不少。
H-IIA运载火箭有两个使用HTPB固体推进剂的捆绑式固体火箭助推器。在H-IIA6号机发射失败后,日本宇宙航空研究开发机构彻底调查了事故原因,调查结论是,日本当务之急是提高火箭的发射可靠性而非增强有效载荷能力。于是,该机构对H-IIA7号机的捆绑式固体火箭助推器进行了改进,其中融入了各种点火试验的结果。日本宇宙航空研究开发机构还在继续改进捆绑式固体火箭助推器的性能和功能性,这将进一步增强发射可靠性和发射能力。
惯性导航系统
与H-II运载火箭一样,H-IIA运载火箭也采用捷联式惯性导航系统,这套系统由惯性传感器组件(环形激光陀螺)和导航控制电脑组成。惯性导航系统可计算火箭的飞行方向和速率,必要的话,自动纠正飞行偏离,因此可在飞行过程中引导整个运载火箭进入指定轨道。
飞行线路
一旦“月亮女神”发射成功,它将围绕地球飞行两圈,然后飞往月球,最后进入月球轨道。接着,“月亮女神”的主轨道器与中继卫星和VRAD卫星分离,对月球表面展开为期一年的观测,与此同时,在月球南北两极之间100公里上空一个圆形轨道上飞行。而两个小型卫星则在不同的椭圆形轨道上循环飞行,观测月球。