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Sep. 20 2019

在登月前失聯的印度月球登陸器,背負了什麼重要任務?

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  • 印度的月船2號任務(Chandrayaan-2),於7月時在裝載在GSLV MkIII-M1火箭頂上發射升空。9月6日,月船2號的維克拉姆號(Vikram)登陸器試圖在比任何其他登陸器抵達過的更南邊降落。PHOTOGRAPH BY ISRO

印度太空總署試圖在未曾嘗試過的地點登月──但現在,全世界都等著知道太空船的命運如何。

印度太空船首度嘗試在月球南極地區進行受控軟著陸,但卻以讓人失望的沉默告終:在著陸前不久,無人登陸器維克拉姆號(月船2號任務的一部分)與任務控制中心失去聯繫。印度的國家航太機構──印度太空研究組織(Indian Space Research Organization,簡稱ISRO)表示,飛船在距離月球表約2.1公里處時與地球失聯。

「在距離月球表面2.1公里的高度之前,維克拉姆號依照計畫下降,而且我們觀察到它的性能正常,」在太空船失聯後約半小時,ISRO的主席凱拉薩瓦迪沃.席萬(Kailasavadivoo Sivan)發表聲明表示:「我們正在分析數據。」

如果太空船能夠成功著陸,那麼印度除了創造全球第一之外,還會成為第四個在月球表面任一處著陸的國家,而且也會是第三個讓探測車在月球表面運行的國家。雖然登月失敗,但月船2號任務的軌道飛行器仍然安然地繞著月球軌道運行,之後還將進行為期一年的科學任務。

↑↑↑↑↑101科學教室:月球
月球的組成成分為何?它又是如何形成的呢?讓我們跟著影片,一起來了解月球的猛烈起源、月相變化如何形塑最早的曆法,以及人類如何在半個世紀前,首度探索地球唯一的天然衛星。

「印度為我們的科學家感到自豪!他們已經盡了最大的努力,並始終讓印度感到驕傲。」印度總理納倫德拉.莫迪(Narendra Modi)在席萬的聲明後,於推特(Twitter)上說,「我們在這些時刻都應該要勇敢,而且我們也將會勇敢!」

就像任何前往地球以外天體的旅程一樣,維克拉姆號的飛行是項冒險的嘗試,登陸器得要自行減速到接近靜止狀態,自動掃描月球表面的障礙物,然後在著陸時採取必要措施,避開這些阻礙。大多數讓無人太空船登陸月球的嘗試,都因為在發射時或是前往月面的旅程中遭遇困難,而以失敗告終。

「即使我們成功地進入了月球軌道,登陸也是個危險的時刻。」席萬在8月的記者會上說道。

在此次嘗試登月前的採訪時,約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)應用物理實驗室(Applied Physics Laboratory)的行星科學家達納.赫利(Dana Hurley)表達了全世界的行星科學家對每次太空船降落的緊張情緒──因為他們非常了解可能出錯的地方。

「我們總是對太空船降落感到興奮和緊張,因為我們知道這並不容易,」 赫利表示:「這是項艱難的任務。」

降落極地

在7月22日發射之後,月船2號經過數個星期前往月球,最後在8月20日進入月球軌道。9月2日,維克拉姆號與月船2號任務的軌道飛行器分離,登陸器一分開就開始一連串減速操縱,以降低自身軌道並準備著陸。

如果一切順利進行,維克拉姆號和它所攜帶的小型太陽能動力探測車「智慧號」(Pragyan,梵文)將在月球約南緯70度處,位於曼齊尼C(Manzinus C)和辛普路斯N(Simpelius N)兩個隕石坑之間的高地降落。

雖然月船2號的目的地並沒有真的位於月球南極,但這仍是迄今在月球軟著陸所選擇目標位置的最南端。再往北一點的則是中國著陸在月球背面南緯45.5度左右的嫦娥4號,距離維克拉姆號的目標地點約1930公里。

這個著陸點是「我們以前從未見過的新地點,因此也能獲取新的地面實況遙測數據,」聖母大學(University of Notre Dame)的月球地質學家克萊夫.尼爾(Clive Neal)在著陸前接受採訪時如此表示:「這確實會讓我們更了解月球這些區域的狀況,因此對科學和探測來說,這裡是個相當適合的地點。」

月船2號的科學目標,是研究月球南極地區水冰和其他所謂揮發性化合物的分布情形。任務的軌道器部分仍然能夠測繪月球表面的高解析率地圖,並偵測像是鎂等部分元素的存在。它的雷達系統也能夠「監聽」到混合在月球土壤中的水冰蹤跡。

「軌道器本身的儀器組合能夠將接收到的訊號範圍擴增到紅外線波段,以更準確地捕捉月球表面的水化作用特徵,」在維克拉姆號嘗試著陸後,坎普爾(Kanpur)印度理工學院(Indian Institute of Technology)的行星科學家迪帕克.德興拉(Deepak Dhingra)在電子郵件中表示,「之後還會有大量的科學發現等著我們!敬請關注。」

但世界各地的科學家都在等待維克拉姆號和智慧號的結果。先前包括印度月船1號軌道飛行器在內的幾個月球任務,都發現了月球土壤含有水冰的證據,這可能是未來月球太空人的珍貴資源。此外,由於水是藉由古老的彗星撞擊等數種方式抵達月球,因此月球上的冰也記錄了太陽系的早期歷史。

「全世界都在等待我們的資料,」席萬在八月份表示:「對將來與全人類有關的重要計畫來說,這將提供寶貴資源。」

全神貫注,向上仰望

但是要讓太空船在這麼高的緯度著陸並不容易。在阿波羅號(Apollo)載人飛行任務期間,美國航太總署(NASA)的計畫設計團隊出於安全考量,並未嘗試讓太空船在月球極區附近登陸。如果阿波羅號太空船的火箭引擎在試圖進入月球軌道時發生故障,美國航太總署希望確保太空人能夠繞著月球飛行,並只仰賴重力的幫忙而返回地球。為了要達到這種「自由返回」的概念,就只能將阿波羅號任務的登月地點限制在月球赤道以南和以北的狹窄帶狀範圍內。

但如果是無人的太空船,就不用擔心返回地球的問題了。而且從軌道器繞行的月球軌道來看,月球的南極是我們對月球地形研究最深入的區域之一(見下方編按說明)。包括印度月船1號軌道飛行器,先前三次任務向月球南極地區表面發射了小型撞擊器,為了讓碎屑揚起以被上方的軌道探測器分析。

編按:NASA的月球勘測軌道飛行器的橢圓軌道在通過南極地區時會最靠近月球,透過它對月球的多次觀測,十年來NASA蒐集到大量關於月球南極的資訊。

雖然如此,在月船2號之前,還未曾有太空船嘗試在比嫦娥四號登月點更南的地方進行軟著陸──無論是載人或是無人任務。而且最近的太空任務更讓我們發現,在登陸的過程可能會發生很多問題。 像是在今年4月,以色列非營利組織SpaceIL的「創世紀探測器」(Beresheet)太空船在嘗試登月的最後時刻墜毀。如果那時候創世紀探測器成功著陸,就會成為首度以受控方式降落月球的私人贊助太空船。

席萬在8月時表示,先前已有許多太空船試圖登月卻以失敗告終,ISRO從創世紀號及這些太空船學到了教訓,希望維克拉姆號能夠平安地登陸月球。「幸好,我們能從失敗中獲取教訓。」當時的他如此表示。

以月船1號任務開始職業生涯的德興拉表示,他希望能夠挽救維克拉姆號下降時的部分數據。

他在電子郵件中寫道:「我們為了月船2號已經努力了十年之久,我希望我們能夠獲取它所提供的一切資料,即使是任何型式的失敗。」

雖然維克拉姆號可能沒有輕柔地降落在月球表面,但它仍是將太空船送往月球探險的更大全球化浪潮的一部分。美國航太總署與私營公司合作,將科學儀器送到月球,包括中國、俄羅斯、日本、南韓在內的國家,也計畫在未來十年內將太空船送往月球。

在登陸嘗試前的採訪中,尼爾對探測月球的未來表示樂觀:「看到並未參與60年代太空競賽的國家登上月球真是令人興奮,」他說:「這表示我們正試圖離開這顆星球並往太空探索──而且不只是美國或俄羅斯,其他國家也這麼做。」

延伸閱讀:月球上的水,原來有這麼多啊!在月球背面發現神秘的巨大質量異常區

SEP. 2020

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